Matériau pour ressort 158083 20177975 2007-08-29T00:53:16Z Alecs.bot 265428 entrées HTML Dans la conception d'un [[ressort]], la première question à se poser est le choix du [[matériau]] == Généralités == Un « bon » ressort se déforme relativement facilement de manière élastique (sinon on utiliserait un dispositif rigide) — il a donc une faible constante de raideur — par contre, il peut se déformer de manière importante sans subir de [[déformation plastique]]. Ceci peut se synthétiser par la notion de « résistance vive élastique » du matériau :''R<sub>e</sub>''<sup>2</sup> / 2·''E'' ''R<sub>e</sub>'' étant la [[limite d'élasticité]] et ''E'' le [[module de Young]] de ce matériau ; cette valeur est élevée dans le cas d'un « bon matériau pour ressort ». Toutefois, une haute limite d'élasticité ne suffit pas, il faut qu'elle s'accompagne d'une bonne [[Résilience (physique)|résilience]] et d'une bonne [[endurance (matériaux)|endurance]] vis-à-vis des efforts alternés (voirl'article ''[[Fatigue (matériau)]]''). == Exemples de matériaux == Parmi les [[acier]]s, une première famille est celle des aciers mangano-siliceux contenant de 1,5 à 2 % de [[silicium]], 0,6 à 0,7 % de [[manganèse]], 0,4 à 0,6 % de [[carbone]], avec éventuellement un peu de [[chrome (chimie)|chrome]], de [[tungstène]], de [[molybdène]] ou de [[vanadium]]. Citons les nuances suivantes : 45S7 (ressorts à lames), 55S7, 45SCD6, 60SC7, (barres de torsion), 45SW8. On trouve aussi des aciers au chrome, avec du vanadium, du manganèse ou du silicium-molybdène, par exemple : 45C4, 50CV4. L'Elinvar (« acier » à 33 % de nickel, 12 % de chrome, 1,2 % de manganèse) a un module d'Young indépendant de la température. Il sert à la fabrication de ressorts destinés à des appareils de précision ([[galvanomètre]]s, [[sismographe]]s, [[chronomètre]]s, [[diapason]]s, ...). La limite d'élasticité des aciers baisse rapidement lorsque la température s'élève. Pour les hautes température, on préfère des alliages de type Inconel à base de [[nickel]] (45 à 75 %), de [[chrome (chimie)|chrome]] (15 %), de [[cobalt]], [[molybdène]], [[tungstène]], [[titane]], [[fer]], et [[aluminium]], qui conservent des propriétés correctes jusqu'à 400-500 °C, ou encore des [[intermétallique]]s. La corde à piano est (en principe) un fil d'acier à 0,8 - 1 % de carbone, dont la surface polie est exempte de défauts ou d'imperfections notables susceptibles d'amorcer des ruptures de fatigue ([[concentration de contrainte|concentrations de contrainte]]). On atteint normalement une limite d'élasticité ''R<sub>e</sub>'' = 1&nbsp;210 MPa pour le fil de 0,5 mm et ''R<sub>e</sub>'' = 1&nbsp;125 MPa pour le fil de 13 mm. Un matériau trop peu connu mais largement utilisé en construction électrique est le [[cuivre au béryllium]] (1 à 2 %). Il permet de réaliser des ressorts très bons conducteurs de l'électricité et de la chaleur. Sa limite d'élasticité atteint 100 MPa, avec une très bonne [[endurance]]. Les [[alliage à mémoire de forme|alliages à mémoire de forme]] (par exemple, le Nitinol, alliage de [[nickel]], [[titane]] et [[cuivre]]) constituent une solution intéressante quand la détente du ressort doit être différée dans le temps. Ils présentent plusieurs propriétés très spéciales, entre autres l'[[effet mémoire]] simple sens qui permet à l'alliage de retrouver sa forme initiale après une déformation mécanique ou thermique et l'effet mémoire double sens qui le rend capable après « éducation » d'avoir deux positions stables au-dessous et au-dessus d'une certaine « température critique ». Des ressorts peuvent ainsi rester « au repos » à température ambiante et devenir « actifs » si leur température augmente. Ils ont des applications fort intéressantes en [[orthodontie]], dans les systèmes d'[[assemblage mécanique]], les appareillages de sécurité... Aux très basses températures (-150 à -200 °C), les aciers sont presque tous extrêmement fragiles (cf. l'article sur la ''[[Température de transition fragile-ductile]]'') mais on peut utiliser d'autres métaux comme le [[plomb]]. == Traitement de surface == Outre le choix du matériau adapté, les performances du ressort dépendent également du [[traitement de surface]] du matériau. Ceux-ci mettent en compression les couches superficielles du métal, minimisant le risque de rupture de [[Fatigue (matériau)|fatigue]]. Ces traitements peuvent être le [[galetage]] (barres de torsion) ou le [[grenaillage de précontrainte]] (en anglais ''shot peening''). La préconformation des ressorts est également une solution pour créer, aux endroits les plus sollicités, les [[contraintes résiduelles]] de compression ou de cisaillement adéquates. [[Catégorie:métallurgie]] [[Catégorie:ressort]]