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La fatigue du métal: qu'est-ce que c'est et comment pouvez-vous y résister?

Très souvent, la cause de l'échec est diversetechnique est la fatigue du métal. De plus, cela peut se produire non seulement après un fonctionnement à long terme, mais également au tout début du fonctionnement de l'équipement ou du véhicule. La raison en est les charges dynamiques périodiques que subit une unité ou une pièce individuelle non seulement pendant l'exécution de sa fonction principale, mais également pendant le processus de fabrication. En conséquence, le matériau commence à se décomposer même si la valeur de contrainte n'a pas atteint sa résistance ultime.

Essentiellement, la fatigue est un changement de basepropriétés du métal (mécaniques et physiques) sous l'influence des contraintes et déformations cycliques. Cela implique des changements structurels dans le matériau, se produisant aux niveaux macro et micro, qui sont largement déterminés par les propriétés initiales et les conditions de fabrication de la pièce.

Pour caractériser la tendance du métal à celale type de destruction utilisé est un terme tel que la limite d'endurance. Ce paramètre est numériquement égal à la valeur de la contrainte maximale à laquelle le matériau peut résister pendant 10 000 000 cycles ou plus, c'est-à-dire pendant le temps de chargement spécifié.

La fatigue du métal n'apparaît pas immédiatement etc'est son principal danger. Il faut un certain temps pour que les changements nécessaires se produisent dans le matériau, qui, très probablement, n'apparaîtra en aucune façon vers l'extérieur. Leur caractère est largement déterminé par les propriétés initiales du métal, l'état de contrainte, le chargement spécifique et l'influence de l'environnement extérieur. Jusqu'à un certain point, tous les phénomènes en cours sont réversibles. Cependant, au fil du temps, la résistance à la fracture commence progressivement à diminuer et des dommages dits de fatigue apparaissent.

Au tout premier stade, la fatigue du métal commencese manifestent au niveau structurel, lorsque des microfissures commencent à apparaître le long des limites des grains et d'autres composants, qui, avec le chargement ultérieur de la structure, se transforment en macrofissures. Ceci, à son tour, devient la principale raison de la destruction finale d'un élément structurel pendant le fonctionnement ou d'un échantillon pendant les essais mécaniques.

La fatigue des métaux est la plus évidentese caractérise par la courbe du même nom, qui reflète la relation correspondante entre le nombre de cycles de chargement testés par l'échantillon et les étapes d'endommagement, à partir du moment de l'amorçage de la fissure et se terminant par la destruction finale de l'objet étudié. Considérant que les phénomènes de fatigue apparaissent initialement dans des lieux d'imperfections structurelles dont la distribution est probabiliste, alors les caractéristiques de fatigue obéissent aux mêmes lois. Les essais sont effectués le plus souvent sur une éprouvette rotative, à laquelle une charge de flexion constante est appliquée.

La fatigue du métal est largement déterminée par les conditionsfonctionnement d'une structure particulière. La présence d'un milieu actif et une température suffisamment élevée peuvent accélérer considérablement les processus négatifs se produisant dans le matériau. La résistance du matériau est considérablement réduite en présence de diverses inhomogénéités structurelles, de la présence d'inclusions non métalliques, d'une répartition inégale des éléments d'alliage, ainsi que d'une propreté de surface insuffisante. Pour éviter cela, vous pouvez recourir à divers traitements de surface, qui peuvent créer des contraintes de compression résiduelles dans la couche supérieure du matériau. Le plus souvent, à cet effet, une saturation par diffusion est réalisée, un écrouissage ou un durcissement de surface est réalisé de diverses manières, par exemple par durcissement laser.