Comprendre la différence entre limite d'élasticité et résistance à la traction peut vous éviter des défaillances catastrophiques des structures en aluminium. Ces deux propriétés déterminent la capacité de votre pièce en aluminium à se plier, à se rompre ou à résister parfaitement aux contraintes. Pourtant, de nombreux ingénieurs les confondent ou les utilisent de manière interchangeable.
La limite d'élasticité indique quand l'aluminium commence à se déformer définitivement, tandis que la résistance à la traction indique quand il se rompt complètement. Une mauvaise distinction peut faire toute la différence entre un support légèrement plié et une structure effondrée, entre une pièce de moteur déformée et une pièce brisée.
La limite d'élasticité est la contrainte maximale qu'un alliage d'aluminium peut supporter avant de se déformer définitivement. Lorsqu'on applique une force sur l'aluminium inférieure à sa limite d'élasticité, il reprend sa forme initiale dès que l'on relâche la pression. Mais au-delà, on le plie ou l'étire définitivement.
Imaginez un peu comme plier un trombone. Il y a un point où vous pouvez le plier légèrement et il reprend sa forme. Appuyez plus fort et il restera plié indéfiniment. Ce point de transition correspond à la limite d'élasticité.
La résistance à la traction est la contrainte maximale qu'un alliage d'aluminium peut supporter avant de se rompre complètement. Elle est toujours supérieure à la limite d'élasticité, car le matériau peut continuer à supporter une charge même après une déformation permanente.
Lorsqu'on tire sur un échantillon d'aluminium lors d'un essai, il atteint d'abord sa limite d'élasticité et commence à s'étirer de manière permanente. Continuez à tirer, et il finira par se rompre ; ce point de rupture correspond à la résistance à la traction.
| Alliage (série) | Caractère/Condition | Limite d'élasticité (MPa) | Résistance à la traction (MPa) |
|---|---|---|---|
| 1100 (1xxx – ~99% Al) | O (recuit) | 20 MPa | ≥ 75–105 MPa |
| 2024 (2xxx – Al-Cu) | T3 (traité en solution et travaillé à froid) | 290 MPa | 395 MPa |
| 5052 (5xxx – Al-Mg) | H112 (écroui)† | 70 MPa | 170 MPa |
| 5083 (5xxx – Al-Mg) | H112 (écroui)† | 125 MPa | 270 MPa |
| 6061 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (solution traitée et vieillie) | 240 MPa | 260 MPa |
| 6082 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (solution traitée et vieillie) | 250 MPa | 290 MPa |
| 7075 (7xxx – Al-Zn-Mg) | T6 (solution traitée et vieillie) | 460 MPa | 530 MPa |
La plupart des alliages d'aluminium ont un rapport résistance à la traction compris entre 0.6 et 0.9. Les alliages traités thermiquement, comme le 7075-T6, tendent vers la limite supérieure (autour de 0.9), tandis que les alliages recuits se rapprochent de 0.6.
Oui, le traitement thermique et le travail à froid peuvent améliorer ces deux propriétés simultanément. Cependant, cela réduit généralement la ductilité, rendant l'aluminium plus fragile et plus difficile à façonner.
Utilisez toujours la limite d'élasticité pour les calculs de sécurité, sauf si vous concevez spécifiquement pour une défaillance contrôlée. La plupart des codes d'ingénierie exigent de rester bien en dessous de la limite d'élasticité en fonctionnement normal.
La limite d'élasticité et la résistance à la traction diminuent avec l'augmentation de la température. À 200 °C, les alliages d'aluminium perdent généralement 20 à 50 % de leur résistance à température ambiante, la limite d'élasticité diminuant plus rapidement que la résistance à la traction.
La limite d'élasticité (souvent de 0.2 %) est utilisée lorsque la limite d'élasticité n'est pas clairement définie. Il s'agit de la contrainte provoquant une déformation permanente de 0.2 % et constitue un substitut pratique à la limite d'élasticité dans les alliages d'aluminium.
