Le laminage de filets améliore considérablement la résistance à la fatigue des boulons en acier inoxydable par rapport au filetage coupé, en raison de plusieurs facteurs clés liés à la façon dont les filetages sont formés et aux propriétés du matériau qui en résultent. Voici un aperçu de la façon dont le roulage des filets améliore la résistance à la fatigue :
Renforcement des matériaux par écrouissage
Le laminage de filetage est un processus de formage à froid dans lequel les filetages sont créés en appliquant une pression sur la surface du boulon, provoquant une déformation plastique du matériau pour lui donner la forme de filetage souhaitée. Ce travail à froid induit un écrouissage de l'acier inoxydable, augmentant la dureté et la résistance de la couche superficielle.
Les filetages formés à froid ont des contraintes résiduelles de compression plus élevées, ce qui signifie que la surface est moins susceptible de se fissurer sous des charges cycliques (contraintes répétées), améliorant ainsi la résistance à la fatigue du boulon. En revanche, le filetage coupé enlève de la matière, laissant les filetages plus faibles et plus sujets aux fissures sous des charges répétées.
Aucun enlèvement de matière = structure de grain continue
Lors du laminage de filets, aucun matériau n'est retiré du boulon. Au lieu de cela, le matériau est déplacé pour former les fils. Cela préserve la structure granuleuse continue de l'acier inoxydable, qui suit le contour du filetage.
En maintenant ce flux continu de grains, les fils roulés sont plus solides et plus résistants à la fatigue. Le filetage coupé, en revanche, rompt la structure du grain, créant des points de concentration de contraintes plus vulnérables à la fatigue et à la défaillance au fil du temps.
Finition de surface lisse
Les fils roulés ont généralement une finition de surface plus lisse que les fils coupés. La surface plus lisse signifie qu'il y a moins d'imperfections de surface, telles que des encoches microscopiques ou des marques d'outils, qui pourraient agir comme concentrateurs de contraintes lors d'un chargement cyclique.
Dans les filetages coupés, le processus d'usinage laisse souvent de petits défauts de surface, qui peuvent provoquer des fissures sous des contraintes répétées, conduisant à une rupture par fatigue. Les fils roulés, avec leurs surfaces plus lisses, répartissent les contraintes plus uniformément et sont donc moins susceptibles de se fissurer.
Contrainte de compression résiduelle
Le processus de laminage de filetage introduit une contrainte résiduelle de compression dans le matériau au niveau de la racine du filetage (la partie la plus basse du filetage). Ceci est bénéfique car la plupart des ruptures par fatigue commencent à la surface et les contraintes de compression neutralisent les contraintes de traction qui provoquent des fissures.
Dans les filetages coupés, le processus d'usinage n'induit pas ces contraintes de compression bénéfiques et peut même laisser au matériau des contraintes de traction résiduelles, qui favorisent l'initiation et la propagation des fissures sous charge de fatigue.
Concentration de stress réduite
Les transitions douces et les contours arrondis produits par le roulage du filetage réduisent les concentrations de contraintes aux points critiques comme la racine du filetage. En revanche, les filetages coupés présentent souvent des transitions plus nettes, qui agissent comme des élévateurs de contraintes et augmentent le risque de formation de fissures de fatigue dans ces zones.
Une concentration de contraintes plus faible dans les filetages laminés signifie qu'ils peuvent supporter davantage de cycles de charge sans défaillance, ce qui les rend plus adaptés aux applications dans lesquelles les boulons sont soumis à des chargements et déchargements répétés.
Durée de vie accrue en fatigue
La combinaison d'une finition de surface plus lisse, de contraintes résiduelles de compression, d'un écoulement continu des grains et d'une réduction des concentrations de contraintes dans les filetages laminés augmente considérablement la durée de vie en fatigue des boulons en acier inoxydable . Ceci est particulièrement important dans les applications impliquant des charges dynamiques ou cycliques, comme dans l'ingénierie aérospatiale, automobile et structurelle.
Des études ont montré que les filetages roulés peuvent augmenter la durée de vie en fatigue jusqu'à quatre à cinq fois par rapport aux filetages coupés, ce qui en fait le choix préféré pour les applications à contraintes élevées et critiques en fatigue.
En conclusion, le roulage de filets améliore la résistance à la fatigue des boulons en acier inoxydable en :
Renforcement du matériau par écrouissage.
Préserver la structure continue du grain.
Produire une surface plus lisse avec moins d’imperfections.
Introduction de contraintes résiduelles de compression bénéfiques.
Réduire les concentrations de contraintes à la racine du filetage.
Ensemble, ces facteurs rendent les filetages laminés nettement plus durables sous charges cycliques que les filetages coupés, améliorant ainsi les performances en fatigue et la longévité des boulons en acier inoxydable dans les applications exigeantes.
