Que sont les contraintes résiduelles?
Les contraintes résiduelles sont des contraintes dans le matériau qui sont introduites pendant la phase de traitement mais perdurent une fois le produit fini, au lieu de disparaître une fois que la source de contrainte est éliminée. Les contraintes résiduelles peuvent être considérées comme des contraintes laissées par les composants fabriqués. Parfois, ces contraintes sont délibérément introduites pour maintenir les pièces sous tension dans le but de prolonger la durée de vie et de fournir d’autres caractéristiques. Dans d'autres cas, les contraintes résiduelles sont introduites par accident et elles ne sont pas souhaitables.
Le traitement de matériaux tels que les métaux et les plastiques implique souvent de la chaleur, ce qui peut contribuer au développement de contraintes résiduelles. La contrainte résiduelle de soudage, par exemple, pose un problème avec certains composants métalliques. De même, des contraintes peuvent être créées avec des plastiques chauffés et moulés par injection. D'autres processus tels que le laminage peuvent créer des contraintes similaires dans les matériaux qu'ils sont utilisés pour façonner ou pour travailler.
Lorsqu'une contrainte résiduelle n'est pas souhaitée et soigneusement contrôlée, elle peut devenir un problème. Les composants peuvent tomber en panne à la suite d'une contrainte résiduelle non contrôlée; Par exemple, un boulon peut s'effondrer sans aucune pression. Les contraintes résiduelles sont parfois imputées à des incidents tels que des ruptures de pont quand aucune autre cause ne peut être déterminée. Ces contraintes sont difficiles à mesurer, en particulier après la défaillance d’un composant endommagé, ce qui rend l’étude difficile et la difficulté de distinguer la cause de la fissuration et d’autres problèmes.
Dans d'autres cas, les contraintes résiduelles sont réellement recherchées. Un exemple classique est le stress associé au martèlement d'un clou. Lorsqu'un clou est enfoncé dans du bois, ce sont les contraintes résiduelles créées par le processus qui retiennent le clou au lieu de lui permettre de ressortir. De même, les lames et autres composants métalliques sont souvent fabriqués avec des contraintes résiduelles pour limiter la fissuration et la fatigue. Dans ces cas, des étalonnages minutieux sont effectués pour déterminer le niveau de contrainte souhaité et le contrôler pendant la production afin que les composants soient fabriqués avec les caractéristiques spécifiées.
Un équipement permettant de mesurer les contraintes résiduelles est disponible. Mesurer un tel stress est délicat, car la plupart des équipements sont conçus pour mesurer le stress continu, tel que la tension créée par l'utilisation d'un outil. Le stress qui est essentiellement bloqué dans un composant est plus difficile à mesurer. Les entreprises qui fabriquent des équipements pouvant être utilisés pour mesurer les contraintes résiduelles peuvent également proposer des services d’essai des matériaux qui leur permettent d’envoyer des composants à l’essai plutôt que de réaliser leurs propres essais.