Pouvez-vous repenser les pièces pour une meilleure résistance à la fatigue ?

Oui, Neway offre un support d’ingénierie complet pour aider les clients à redessiner des pièces moulées ou usinées afin d’améliorer leur résistance à la fatigue. La rupture par fatigue est l’un des modes de défaillance les plus courants et les plus critiques dans les composants métalliques soumis à des contraintes cycliques, en particulier dans les applications automobiles, aérospatiales et d’équipements industriels. En appliquant des stratégies de conception avancées, une optimisation des matériaux et la simulation de moulage, Neway aide ses clients à prolonger la durée de vie des produits et à prévenir les défaillances liées à la fatigue.

Nous intégrons les principes de conception en fatigue dès le début du processus de conception pour le moulage sous pression, ce qui permet à nos clients de réduire les concentrations de contraintes, d’optimiser les chemins de charge et de sélectionner des matériaux et traitements de surface adaptés à leurs conditions de fonctionnement.

Comprendre la fatigue dans les composants moulés

La fatigue est une détérioration structurale progressive et localisée qui se produit lorsqu’un matériau est soumis à des chargements et déchargements répétés. La plupart des fissures de fatigue se forment au niveau de discontinuités géométriques ou d’imperfections de surface, en particulier dans les zones présentant des concentrations de contraintes ou des défauts de moulage.

Les principaux facteurs influençant la durée de vie en fatigue comprennent :

• L’amplitude et la fréquence de la contrainte cyclique

• La microstructure et la porosité de la pièce moulée

• La rugosité de surface et les contraintes résiduelles

• La géométrie de la pièce, les transitions d’épaisseur de paroi et les encoches

• L’environnement d’exposition (par ex. fatigue-corrosion)

Bonnes pratiques de conception pour améliorer la résistance à la fatigue

Optimisation de la géométrie et simulation

Neway utilise des outils d’optimisation basés sur la CAO et des logiciels de simulation de moulage pour :

• Identifier et réduire les concentrations de contraintes dans les zones fortement chargées

• Prédire les localisations de porosité interne susceptibles de devenir des amorces de fissures de fatigue

• Évaluer et améliorer les transitions de paroi, les rayons de congé et la répartition des épaisseurs

Ces optimisations sont intégrées dans notre conception d’outillages afin de garantir que les pièces en aluminium moulées sous pression et les pièces en zinc moulées sous pression respectent les objectifs de performance en fatigue sans surdimensionnement.

Par exemple, augmenter un rayon de congé de 0,5 mm à 2 mm peut réduire les facteurs de concentration de contraintes locales (Kt) de plus de 30 %, ce qui améliore significativement la performance en fatigue.

Sélection des matériaux et des procédés

Les propriétés des matériaux telles que la limite d’élasticité, la ductilité et le niveau d’inclusions influencent fortement la durée de vie en fatigue. Neway aide les clients à choisir l’alliage le plus approprié pour les applications critiques en fatigue :

• Aluminium A356-T6 : traité thermiquement pour une haute résistance en fatigue (~150 MPa de limite d’endurance)

• Zamak 5 : adapté aux applications de fatigue faible à modérée, avec de bonnes propriétés d’amortissement

• Bronze d’aluminium C95500 : offre une résistance exceptionnelle à la fatigue et à la corrosion dans des conditions sévères

Les procédés post-moulage tels que le traitement thermique et le pressage isostatique à chaud (HIP) peuvent également être envisagés pour les pièces nécessitant une intégrité interne accrue.

Solutions de traitement de surface pour la résistance à la fatigue

La qualité de surface joue un rôle clé dans la performance en fatigue. Neway recommande des traitements qui augmentent la dureté de surface, minimisent les micro-défauts et introduisent des contraintes de compression bénéfiques :

• Grenaillage (shot peening) : améliore la durée de vie en fatigue en induisant une couche de contraintes de compression

• Anodisation dure : augmente la dureté de surface et la résistance aux fissures sur les pièces en aluminium

• Revêtements PVD : protègent contre l’usure de surface et réduisent les points d’initiation de microfissures

• Polissage ou brossage : élimine les marques d’usinage ou les bavures qui peuvent servir de points d’initiation de fissures

Chaque méthode est adaptée à l’alliage et aux exigences de l’application afin de maximiser la durée de vie en fatigue sans compromettre les tolérances dimensionnelles.

Exemple de cas d’application

Un client fabricant une biellette de suspension initialement conçue avec des transitions d’angles vifs et une épaisseur de paroi irrégulière a subi des fissurations prématurées par fatigue après 300 000 cycles de charge. L’équipe d’ingénierie de Neway a procédé à une refonte de la géométrie, ajouté des congés, équilibré les sections de paroi et sélectionné l’alliage A356 avec traitement thermique T6. Après la mise en œuvre de ces modifications, le composant a dépassé 1 000 000 de cycles sans aucun signe de fatigue.

Conclusion

Améliorer la résistance à la fatigue nécessite une approche de refonte globale incluant l’optimisation de la géométrie, le choix approprié des matériaux, l’analyse par simulation et les traitements post-process. Neway accompagne ses clients de la phase de concept à la production, en appliquant les meilleures pratiques industrielles et des outillages de précision pour fournir des pièces à haute performance et résistantes à la fatigue. Que vous modifiiez une pièce existante ou développiez un nouveau composant, nos capacités de conception et de simulation garantissent une durabilité à long terme et une intégrité mécanique élevée.