LES TRAITEMENTS DE STABILISATION – RELAXATION – DETENTE
DEFINITION DU TRAITEMENT
L’existence de contraintes élastiques dans un structure métallique est sujet à une instabilité dimensionnelle par suite de l’évolution de celles-ci dus aux variations de températures et/ou par intervention des contraintes de fonctionnement. La pièce mécanique ainsi dotée de contraintes résiduelles sera mal maîtrisée sur un plan dimensionnel et verra son régime de contraintes de fonctionnement modifié.
Ces traitements seront donc destinés à :
Eliminer les contraintes résiduelles pouvant être issues :
- Des conditions d’usinage
- De la mise en forme par déformation (pliage, emboutissage, extrusion, filage etc.)
- De l’assemblage par soudage
- Du refroidissement de solidification d’une pièce moulée.
- Des conditions de fabrication du demi-produit (incluant par exemple un redressage)
Pour garantir une bonne stabilité dimensionnelle lors de l’emploi ou avant application d’un traitement thermique ultérieure (nitruration).
Pour améliorer la tenue à la fatigue par élimination des contraintes résiduelles de traction.
Comment ?
Par chauffage, maintien et refroidissement lent, la température est choisie selon le matériau et le temps de maintien est d’autant plus court que la température est élevée.
Exemple :
| aciers et fontes | 550 à 650°C / 3 Heures mini |
| alliages légers | 150 à 200 °C / 6 Heures |
| aciers inox austénitiques | 400 à 450°C / 3 Heures |
Le choix de la température est généralement tel qu’elle ne provoque pas de transformation métallurgique. Dans le cas d’un traitement de stabilisation avant nitruration, température et temps doivent tenir compte des conditions de nitruration température et temps (calcul d’équivalence t – T°).
Le milieu de traitement est choisi selon la nature du matériau, la température et l’état de surface souhaité après traitement.
Ce peut être de l’air, des atmosphères neutres, le vide.
La relaxation thermique des contraintes est due à l’affaiblissement des caractéristiques mécaniques de résistance : module d’élasticité, limite élastique avec l’élévation de température. Les contraintes cessent d’être élastiques dès lors que leur valeur devient supérieure aux caractéristiques du matériau et il se produit un écoulement plastique relaxant ces contraintes.
Equipements mécanosoudés :
Le soudage induit le plus souvent des contraintes dus aux effets thermiques du cycle de soudage qui provoque alternativement des dilatations et contractions qui peuvent s’accompagner du développement de tensions si certains élément soudés sont bridés. L’existence de ces tensions peuvent contribuer à une majoration des contraintes de fonctionnement et affecter ainsi la tenue en fatigue.
Sur les équipements de sécurité, comme les appareils à pression, il existe des codes précisant les conditions de réalisation de ces traitements : température et temps (selon les épaisseurs)
Exemples : équipements d’engins de travaux publics (flèches, balanciers…), cuves, bâtis de machines outils, carters de réducteurs.
Pièces de fonderie en fonte graphitique :
Le refroidissement du moule doit être tel que le gradient thermique de refroidissement soit homogène. Si ce n’est pas le cas par suite d’un décochage trop rapide, des conditions d’ambiance après décochage défavorables, une géométrie défavorable, il peut être nécessaire d’effectuer un recuit destiné à éliminer les contraintes résiduelles.
Exemples : disques de frein ventilés, corps de pompe, bâtis.
Relaxation inter-opérations d’usinage :
La recherche d’une bonne précision mécanique peut être améliorée par des recuits de stabilisation entre différentes opérations d’usinage ou de mise en forme.
L’application d’un traitement de nitruration dont les températures peuvent se situer entre 500 et 590°C doit nécessairement être précédée avant la dernière retouche d’usinage avant nitruration d’un traitement d’élimination totale des contraintes qui seraient susceptibles de se libérer lors du maintien pour la nitruration. La prudence est, si cela est compatible, de réaliser ce traitement à une température d’au moins 50°C au dessus de la température de nitruration prévue. Dans tous les cas il est prudent de faire une estimation de temps-température équivalents surtout pour les temps très longs de nitruration.
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