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EN SAVOIR PLUSComment les performances des vis changent-elles à différentes températures ?
Les changements de performances des vis à différentes températures sont principalement affectés par les propriétés de leurs matériaux et leur plage de température. Voici quelques points clés concernant les changements de performances des vis à différentes températures :
Propriétés à basse température : les vis peuvent devenir cassantes dans des environnements à basse température, ce qui entraîne une réduction de la résistance aux chocs et de la plasticité. Par exemple, les performances des aciers au carbone et alliés sont affectées à des températures inférieures à -50°C.
Performances à haute température : à mesure que les températures augmentent, la résistance des vis diminue généralement. En effet, les matériaux métalliques sont sujets au fluage et à la relaxation des contraintes à haute température, ce qui entraîne une diminution de la force de précharge.
Effet du traitement thermique : Pour une résistance élevée vis , tels que les boulons à haute résistance en acier 42CrMo, l'ajustement des paramètres du processus de traitement thermique (tels que le potentiel carbone, la concentration d'agent de trempe soluble dans l'eau pendant la trempe et le refroidissement et la température de revenu) peut améliorer ses performances globales dans un environnement d'utilisation spécifique.
Effet de placage : Le revêtement d’une vis peut également affecter ses performances à différentes températures. Par exemple, les vis zinguées fonctionnent mieux en dessous de 230°C, tandis que les vis nickelées peuvent être utilisées à des températures plus élevées, avec une limite supérieure d'environ 590°C.
Vis en acier inoxydable : En raison de leur composition en alliage, les vis en acier inoxydable ont généralement une plage de températures de fonctionnement plus large, environ entre -120°C et 320°C.
Matériaux spéciaux : pour les applications à températures plus élevées, des matériaux d'alliage spéciaux peuvent être nécessaires, tels que l'Inconel et les superalliages à base de nickel, qui peuvent maintenir leurs performances à des températures plus élevées.
Niveau de performance : Le niveau de performance du boulon, tel que 8,8, 10,9, etc., indique également ses performances à différentes températures. Un niveau de performance plus élevé signifie généralement que la vis peut résister à des températures de fonctionnement plus élevées.
Coefficient de dilatation thermique : Les changements de température peuvent également entraîner des différences dans le coefficient de dilatation thermique entre les vis et les connexions, ce qui peut affecter la force de serrage et la stabilité de la connexion.
Résistance au feu : Dans la construction de structures en acier, la résistance au feu des boulons en acier inoxydable est également un facteur important, et leurs propriétés mécaniques à haute température sont cruciales pour la sécurité de la structure.
Lors de la conception et de la sélection des vis, la plage de température de leur environnement de travail doit être prise en compte pour garantir que les vis peuvent fonctionner correctement à cette température et conserver les propriétés mécaniques requises. Le dépassement de la plage de température de fonctionnement de la vis peut entraîner une défaillance de connexion ou d'autres problèmes de sécurité.
Pourquoi les vis subissent-elles une relaxation des contraintes à haute température ?
La raison pour laquelle les vis subissent une relaxation des contraintes à haute température est liée aux propriétés physiques et au comportement thermomécanique du matériau. Voici plusieurs facteurs clés qui provoquent une relaxation des contraintes dans les vis à haute température :
Effet de fluage : dans un environnement à haute température, même sous l'action d'une contrainte soutenue en dessous de la limite d'élasticité, le métal subira une lente déformation plastique. Ce phénomène est appelé fluage. Le fluage entraîne un étirement moindre du matériau de la vis, réduisant ainsi la force de précharge.
Dépendance temporelle : La relaxation des contraintes est un phénomène dépendant du temps dans lequel la contrainte dans la vis diminue progressivement au fil du temps, même sous une contrainte constante.
Effet de la température : le taux de relaxation des contraintes du métal augmente avec la température. À des températures élevées, la mobilité atomique augmente, ce qui rend les mouvements de dislocation plus susceptibles de se produire, entraînant une relaxation accélérée des contraintes.
Processus d'activation thermique : la température élevée fournit l'énergie thermique nécessaire, permettant aux dislocations du métal de traverser les obstacles, favorisant la déformation plastique et conduisant ainsi à la relaxation des contraintes.
Oxydation et corrosion : À des températures élevées, les processus d’oxydation et de corrosion peuvent également avoir un impact négatif sur les performances des vis, entraînant une réduction de la résistance et de la rigidité du matériau.
Processus de traitement thermique : Le processus de traitement thermique de vis a un impact significatif sur leurs performances à haute température. Un traitement thermique approprié peut améliorer la résistance à la relaxation des contraintes des vis, mais cela peut également entraîner une augmentation des coûts.
Composition de l'alliage : la composition de l'alliage d'une vis est essentielle à ses performances à haute température. Certains éléments d'alliage peuvent améliorer la résistance à la relaxation des contraintes mais peuvent augmenter le coût du matériau.
Recommandations de la norme ISO : La norme ISO 898-1 stipule que dans les applications entre 150 °C et 300 °C, il est conseillé aux utilisateurs de consulter un métallurgiste expérimenté en matière de fixations pour sélectionner les matériaux et les conceptions de boulons appropriés.
Alliages à haute température et aciers inoxydables : pour les applications à haute température, des alliages spécialisés à haute température et des matériaux en acier inoxydable sont souvent utilisés, conçus pour conserver leurs propriétés mécaniques à haute température.
Relaxation des contraintes et température de fonctionnement : L'ampleur de la relaxation des contraintes dépend non seulement de la température de fonctionnement, mais également de la durée de fonctionnement à la température. Au fil du temps, la contrainte et la précharge diminueront, provoquant éventuellement une défaillance de la connexion.
Comprendre ces facteurs peut vous aider à prendre en compte l'impact des environnements de fonctionnement à haute température sur leurs performances lors de la conception et de la sélection des vis pour garantir la fiabilité et la sécurité de vos connexions.