Qu'est-ce que Fatigue thermomécanique ?
L'essai de fatigue thermomécanique est un essai dans lequel une contrainte mécanique et un cycle de température sont appliqués simultanément, dans une relation de phase contrôlée. Il représente les conditions de chargement réelles des pièces fonctionnant par chauffage et refroidissement.
Objectif de Fatigue thermomécanique
L'objectif est de déterminer l'effet sur la durée de vie des contraintes résultant de la dilatation thermique de composants dont la température de fonctionnement varie.
À quels produits Fatigue thermomécanique s'applique-t-il ?
- Composants du collecteur d'échappement et du turbocompresseur
- Aubes de turbine à gaz et pièces de chambre de combustion
- Culasse moteur
- Joints de tuyaux haute température
Dans quels secteurs Fatigue thermomécanique est-il utilisé ?
Normes relatives à Fatigue thermomécanique
- ISO 12111
- ASTM E2368
Conditions de Fatigue thermomécanique
- Cycle de température
- Température inférieure et supérieure et taux de chauffage/refroidissement définis dans les spécifications
- Relation de phase
- En phase ou hors phase (la phase entre la contrainte mécanique et la température)
- Contrôle des contraintes
- Contrôlé par déformation totale ou mécanique
- Durée du cycle
- Défini pour inclure les périodes de chauffage, de maintien et de refroidissement
Équipement pour Fatigue thermomécanique
- Système de test TMF servo-hydraulique
- Chauffage par induction et refroidissement forcé
- Extensomètre haute température
- Système de mesure de température multicanal
Exigences d'échantillon pour Fatigue thermomécanique
- Éprouvette cylindrique creuse ou pleine (pour l'uniformité de la température)
- Les points de fixation des thermocouples doivent être définis
- La qualité de l'état de surface doit être enregistrée
- Le nombre d'exemplaires est précisé dans le cahier des charges
Durée de Fatigue thermomécanique
La durée du cycle étant longue, un seul échantillon peut prendre plusieurs jours. L'ensemble du programme s'étend sur plusieurs semaines.
Procédure de Fatigue thermomécanique
- 1L'échantillon est préparé et les thermocouples sont fixés.
- 2Le profil du cycle de température et de déformation est défini.
- 3La relation de phase est définie et le système est stabilisé.
- 4Les cycles de température et mécaniques simultanés démarrent.
- 5La contrainte-déformation et la température sont enregistrées à chaque cycle.
- 6Il continue de se fracturer ou le nombre de cycles défini.
Critères d'acceptation de Fatigue thermomécanique
Le critère d'acceptation est donné dans la spécification comme un nombre minimum de cycles pour le profil de cycle défini.
Évaluation des résultats
Le changement dans la réponse aux contraintes avec le cyclage, l'initiation des fissures et l'effet de l'oxydation sont évalués ensemble. Les conditions déphasées donnent généralement une durée de vie plus courte.
Rapport de Fatigue thermomécanique
- Norme appliquée
- Profil de température et relation de phase
- Amplitude de déformation et mode de contrôle
- Nombre de cycles et emplacement des dommages
- Enregistrements de contrainte, de déformation et de température
Accréditation
EUROLAB détient une accréditation internationalement reconnue obtenue auprès des organismes d'accréditation parties aux accords de reconnaissance multilatérale de l'IAF et de l'ILAC, selon ISO/IEC 17025 pour les tests en laboratoire, ISO/IEC 17020 pour l'inspection et la surveillance, et ISO/IEC 17021-1 et ISO/IEC 17065 pour la certification des systèmes et des produits. Cette chaîne garantit que les rapports et certificats délivrés sont acceptés dans le monde entier.
La possibilité de proposer ce test dans le cadre d'une accréditation dépend de votre produit et de la norme appliquée ; l'accréditation étant méthodologique, le périmètre est confirmé par écrit au stade du devis.
Portée et autorisationsRèglements connexes
- Spécifications de conception des composants haute température
- Normes relatives aux composants d'échappement des constructeurs automobiles
Mekanik Testler — Que couvre ce domaine d'essai ?
La section ci-dessous décrit le domaine auquel appartient l'essai Fatigue thermomécanique ; les conditions et critères d'acceptation de cet essai figurent dans les sections ci-dessus. Le périmètre propre à votre produit est confirmé par écrit au stade du devis.
Les essais mécaniques mesurent le comportement d'un matériau ou d'une pièce sous force. La famille va de la charge statique (traction, compression, flexion) au comportement dépendant du temps (fatigue, fluage), en passant par la dureté et l'usure jusqu'à la ténacité à la rupture.
Le point commun de ces essais est que le résultat est rapporté comme une PROPRIÉTÉ DE MATÉRIAU. La limite d'élasticité ou la dureté ne sont pas une décision de conformité ; ce sont des données numériques auxquelles la conception et la norme produit se compareront. Les rapports d'essais mécaniques constituent donc généralement une donnée d'entrée pour une décision d'ingénierie plutôt que pour un agrément produit — choix du matériau, coefficient de sécurité, prévision de durée de vie.
La distinction entre comportement statique et dynamique est la clé pour comprendre ce domaine. Une pièce peut sembler totalement non sollicitée sous charge statique et pourtant se rompre sous chargement répété ; la rupture par fatigue survient à des contraintes bien inférieures à la limite d'élasticité et ne donne aucun avertissement. Pour les pièces tournantes, vibrantes ou soumises à un chargement cyclique, un essai de traction seul n'est donc pas une preuve suffisante.
Les conditions d'essai déterminent le résultat, ce qui est essentiel pour la lisibilité du rapport : géométrie de l'éprouvette, vitesse de chargement, température, conditionnement et dispositif de serrage. Le même matériau donne des valeurs différentes selon les conditions. Dans les plastiques, l'effet de vitesse est très marqué, dans les métaux l'effet de température ; dans les composites, l'orientation de l'éprouvette change entièrement le résultat.
La dureté est la mesure la plus mal utilisée dans ce domaine. Étant rapide, proche du non destructif et peu coûteuse, elle est souvent utilisée à la place de la résistance. Des tables de conversion dureté-résistance existent, mais elles sont APPROXIMATIVES et dépendent du groupe de matériaux ; les utiliser comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux est une erreur.
Le volet de la mécanique de la rupture exige une compétence spécifique. Les mesures de ténacité à la rupture et de vitesse de propagation des fissures de fatigue permettent de calculer combien de temps durera une structure fissurée ; elles sont la base de la conception tolérante aux dommages dans des domaines tels que les équipements sous pression, les structures aéronautiques et les pipelines.
Groupes de méthodes dans ce domaine
Essais statiques
Traction, compression, flexion, cisaillement et torsion. On obtient la limite d'élasticité et la résistance à la traction, l'allongement et le module d'élasticité.
Essais de choc
Choc entaillé Charpy et Izod ; le comportement de transition ductile-fragile du matériau est déterminé en fonction de la température.
Dureté
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore et microdureté. Utile pour la profondeur de traitement de surface et les différences locales de résistance.
Fatigue
Fatigue axiale contrôlée en force et en déformation, fatigue en flexion ; courbes S-N et limite d'endurance.
Fluage et relaxation des contraintes
Comportement sous charge à long terme à haute température ; déterminant pour les matériaux de chaudières, turbines et équipements sous pression.
Mécanique de la rupture
Ténacité à la rupture en déformation plane, intégrale J, CTOD et vitesse de propagation des fissures de fatigue.
Usure et frottement
Abrasion Taber et tambour rotatif, mesures du coefficient de frottement.
Confusions fréquentes dans ce domaine
- Calculer la résistance à partir de la dureté est approximatif ; cela ne peut être utilisé comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux.
- Une résistance statique suffisante ne démontre pas la résistance à la fatigue ; une pièce soumise à charge cyclique nécessite un essai distinct.
- Si la vitesse et la température d'essai ne sont pas indiquées, le résultat n'est pas comparable — en particulier pour les polymères et les composites.
- Une éprouvette d'essai et la pièce réelle peuvent ne pas donner la même valeur ; l'orientation de moulage, les lignes de soudure et les différences de traitement de surface ont toutes un effet.
- Une valeur de résistance donnée pour un composite sans préciser l'orientation de l'éprouvette n'a pas de sens.
- Les équivalents ASTM et ISO mesurent la même grandeur mais utilisent des géométries d'éprouvette différentes ; les résultats ne sont pas considérés comme directement équivalents.
Quelles décisions ces résultats étayent
- Vérification de conception et sélection des matériaux
- Contrôle des matières entrantes et agrément fournisseur
- Satisfaction des exigences mécaniques de la norme produit
- Analyse de défaillance, prédiction de durée de vie et calcul de tolérance aux dommages
- Vérification des procédés de traitement thermique et de surface
Tests associés
Questions fréquentes sur Fatigue thermomécanique
Selon quelle norme Fatigue thermomécanique est-il fabriqué ?
Fatigue thermomécanique est exécuté dans la portée ISO 12111 et ASTM E2368. Les valeurs limites et les critères d'acceptation à appliquer sont définis dans la norme produit ; La version valable pour votre produit est confirmée par écrit au stade de l'offre.
À quels produits Fatigue thermomécanique s'applique-t-il ?
Principalement appliqué à Composants du collecteur d'échappement et du turbocompresseur, Aubes de turbine à gaz et pièces de chambre de combustion, Culasse moteur et Joints de tuyaux haute température. La question de savoir si votre produit est inclus dans le champ d'application est déterminée en examinant ses spécifications techniques et son utilisation prévue.
Dans quelles conditions Fatigue thermomécanique est-il effectué ?
Les paramètres déterminants sont : Cycle de température — Température inférieure et supérieure et taux de chauffage/refroidissement définis dans les spécifications, Relation de phase — En phase ou hors phase (la phase entre la contrainte mécanique et la température) et Contrôle des contraintes — Contrôlé par déformation totale ou mécanique. Les conditions complètes se trouvent dans la section « Conditions de test » sur la page et varient en fonction de la norme du produit.
Quel type d'échantillon est nécessaire pour Fatigue thermomécanique ?
Éprouvette cylindrique creuse ou pleine (pour l'uniformité de la température), Les points de fixation des thermocouples doivent être définis et La qualité de l'état de surface doit être enregistrée. Le nombre d'échantillons est déterminé en fonction de la norme du produit et de la portée à déclarer.
Combien de temps prend Fatigue thermomécanique ?
La durée du cycle étant longue, un seul échantillon peut prendre plusieurs jours. L'ensemble du programme s'étend sur plusieurs semaines. Cette durée appartient au test lui-même ; la préparation des échantillons, la mise en file d’attente et les rapports sont également évalués. Un calendrier réaliste de votre produit est donné dans l'offre.
Quel est le résultat Fatigue thermomécanique appelé « approprié » ?
Le critère d'acceptation est donné dans la spécification comme un nombre minimum de cycles pour le profil de cycle défini.