Essai de fluage
Quest-ce quun essai de fluage ?
Un essai de fluage, parfois appelé essai de relaxation des contraintes, est utilisé pour déterminer lampleur de la déformation quun matériau subit au fil du temps lorsquil est soumis à une charge de traction ou de compression continue à température constante. Le terme « fluage » désigne une déformation qui se produit sur une période de temps lorsquun matériau est soumis à une contrainte constante à température constante.
Les essais de fluage sont fondamentaux pour les matériaux qui doivent résister à certaines températures de fonctionnement sous charge. En analysant les résultats dessais de fluage, les ingénieurs peuvent prévoir la déformation dun matériau et concevoir des produits qui évitent la rupture dans des conditions environnementales variables.
Pour des matériaux tels que les métaux et les alliages, les propriétés peuvent changer de manière significative à des températures élevées ou basses. Le fluage dans les métaux ne se produit généralement quà haute température, tandis que le fluage à température ambiante — appelé écoulement à froid ou déformation sous charge — est plus fréquent dans les plastiques.
Les essais de fluage sont couramment réalisés sur les composants et matériaux suivants :
- Travail des métaux
- Ressorts
- Joints soudés
- Matériaux haute température
Explication de la courbe dessai de fluage
Les données obtenues lors dun essai de fluage sont généralement présentées sous forme de courbe du fluage en fonction du temps, avec contrainte et température constantes. La pente de la courbe correspond à la vitesse de fluage et le point final de la courbe correspond au temps jusquà rupture.
Comme indiqué dans le schéma suivant, le fluage dun matériau peut être divisé en trois phases.
- Le fluage primaire commence à un rythme rapide et ralentit avec le temps.
- Le fluage secondaire présente une vitesse relativement uniforme.
- Le fluage tertiaire présente une vitesse de fluage accélérée et se termine par la rupture du matériau au temps de rupture.
En cas de rupture, le temps jusquà rupture est enregistré. Si une éprouvette ne se rompt pas pendant la durée de lessai de fluage, la récupération du fluage peut être mesurée.
Comment réaliser un essai de fluage
Pour déterminer les propriétés de fluage, un matériau est soumis à une charge de traction ou de compression constante prolongée à une température élevée constante. Ces essais sont généralement réalisés sur des machines d’essai universelles ou des machines d’essai dynamiques, conçues pour appliquer des charges contrôlées sur de longues périodes.
Pendant lessai, la déformation du matériau est enregistrée à des intervalles de temps spécifiques et lensemble des données est tracé sur un diagramme fluage/temps. La pente en tout point de cette courbe est appelée vitesse de fluage, dont les unités sont exprimées en in/in/h ou en pourcentage (%) dallongement par heure.
Le maintien dune température constante pendant un essai de fluage est essentiel en raison de la possible dilatation ou contraction thermique du matériau.
Parmi les normes exigeant des essais de fluage figurent ASTM E139, ASTM D2290, ASTM D2291 et ASTM D2294. Pour plus de détails sur les procédures d’essai, veuillez vous référer à ces normes.
Comment déterminer la relaxation des contraintes
Pour déterminer la relaxation des contraintes d’un matériau, l’éprouvette est déformée d’une valeur donnée et une diminution de la contrainte est enregistrée sur une période d’exposition prolongée à température élevée constante.
La vitesse de relaxation des contraintes correspond à la pente de la courbe en tout point.
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