La limite d'élasticité est le niveau de contrainte exact auquel l'aluminium se déforme définitivement au lieu de reprendre sa forme initiale. Pour déterminer ce point, il faut réaliser un essai de traction et analyser minutieusement la courbe contrainte-déformation, car l'aluminium ne présente pas de limite d'élasticité évidente comme l'acier.
Découpez votre échantillon d'aluminium en forme d'os de chien standard, aux dimensions précises, conformément à la norme ASTM E8. La section centrale étroite (appelée longueur de référence) doit mesurer environ 2 cm de long et être parfaitement lisse.
Nettoyez soigneusement l'échantillon avec de l'alcool pour éliminer toute trace d'huile ou de débris. Même de petites imperfections de surface peuvent affecter vos résultats.
Marquez la longueur de référence d'origine à l'aide d'un poinçon ou d'un traceur. Ces repères vous permettront de mesurer l'allongement de l'échantillon pendant l'essai.
Installez l'échantillon d'aluminium verticalement dans les mâchoires de la machine, en veillant à ce qu'il soit parfaitement aligné. Un mauvais alignement entraîne des contraintes inégales et des résultats erronés.
Fixez un extensomètre pour mesurer précisément l'allongement de l'échantillon. Cet appareil se fixe sur les repères de jauge précédemment réalisés et enregistre les infimes variations de longueur.
Remettez tous les appareils de mesure à zéro et réglez la vitesse de chargement à 0.005 pouce par minute. Cette vitesse lente et constante garantit une collecte de données précise.
Démarrez la machine et observez-la se défaire lentement de l'échantillon d'aluminium. L'ordinateur enregistre la force appliquée et l'étirement de l'échantillon.
Poursuivez l'essai jusqu'à la rupture complète de l'échantillon. Vous obtenez ainsi la courbe contrainte-déformation complète, que vous analyserez pour déterminer la limite d'élasticité.
Enregistrez toutes les données immédiatement après la fin du test. Vous aurez besoin des mesures complètes de force et d'allongement pour l'étape suivante.
Convertissez vos données brutes en contrainte (force divisée par la surface d'origine) et en déformation (variation de longueur divisée par la longueur d'origine). La plupart des logiciels de test le font automatiquement.
Représentez la contrainte sur l'axe vertical et la déformation sur l'axe horizontal. La courbe obtenue illustre la réaction de l'aluminium à une charge croissante.
Recherchez la portion droite initiale de la courbe. Cette zone linéaire représente la déformation élastique où l'aluminium reprend sa forme initiale lorsque la charge est relâchée.
Tracez une ligne parallèle à la partie élastique droite de votre courbe, mais décalez-la de 0.2 % de déformation vers la droite. C'est la méthode standard pour l'aluminium, car il n'a pas de limite d'élasticité définie.
Trouvez l'intersection de cette ligne décalée avec votre courbe contrainte-déformation réelle. Ce point d'intersection correspond à la valeur de votre limite d'élasticité.
Lisez la valeur de contrainte à ce point d'intersection directement sur votre graphique. Ce nombre est le limite d'élasticité de votre aluminium échantillon, généralement mesuré en livres par pouce carré (psi) ou en mégapascals (MPa).
Vérifiez que votre limite d'élasticité se situe dans la plage prévue pour votre alliage d'aluminium. L'aluminium pur présente une limite d'élasticité d'environ 7 000 à 11 000 psi, tandis que les alliages peuvent présenter une limite d'élasticité comprise entre 4 000 et 70 000 psi.
Répétez le test avec au moins deux autres échantillons du même lot. Vos résultats devraient varier de moins de 5 % si votre technique est correcte.
Calculez la moyenne de vos trois essais. Cette moyenne vous donne la valeur la plus fiable de la limite d'élasticité pour votre aluminium.
La température affecte considérablement la limite d'élasticité de l'aluminium. Un échantillon testé à 93 °C (200 °F) peut se fléchir avec une contrainte inférieure de 20 % à celle d'un échantillon testé à température ambiante.
Les différents alliages d'aluminium ont des limites d'élasticité très différentes. Vérifiez toujours que vous testez le bon alliage et comparez vos résultats aux spécifications correctes.
La limite d'élasticité correspond au point de départ de la déformation permanente, tandis que la résistance à la traction ultime correspond à la contrainte maximale que le matériau peut supporter avant de se rompre. La résistance ultime est toujours supérieure à la limite d'élasticité.
L'aluminium passe progressivement de la déformation élastique à la déformation plastique, contrairement à l'acier, dont la courbe contrainte-déformation présente une nette diminution. Le décalage de 0.2 % permet de définir la limite élastique de manière standardisée.
Non, un équipement adéquat est nécessaire pour obtenir des résultats précis. Les essais de dureté permettent d'estimer la limite d'élasticité, mais ils sont beaucoup moins fiables que les essais de traction réels.
Le traitement thermique peut doubler, voire tripler, la limite d'élasticité de l'aluminium. Un traitement thermique de mise en solution suivi d'un vieillissement crée des précipités qui bloquent le mouvement des dislocations, augmentant ainsi considérablement la limite d'élasticité.
Étalonnez votre machine au moins une fois par an, ou après avoir testé 500 échantillons. Un étalonnage plus fréquent garantit la précision de vos mesures de limite d'élasticité.
