Amplitude de contrainte
L'amplitude de contrainte est la différence entre la contrainte la plus élevée et la plus basse lors d'une sollicitation cyclique. Elle détermine directement la vitesse à laquelle une fissure de fatigue apparaît dans la soudure. Une grande amplitude réduit drastiquement la durée de vie.
Mécanisme d'action physico-chimique
Sous une charge oscillante, la contrainte alterne constamment entre une valeur supérieure et une valeur inférieure. La différence entre ces deux valeurs est appelée amplitude de contrainte. Elle décrit l'intensité de la fluctuation de charge. Dans le matériau, des pics de contrainte locaux apparaissent aux entailles ou aux discontinuités. Ces pics entraînent la croissance d'une microfissure si l'amplitude de contrainte dépasse un seuil.
Pertinence métallurgique et risques en soudage
Les soudures ont presque toujours des entailles : caniveaux, fissures à la racine ou inclusions de laitier. À ces endroits, l'amplitude de contrainte externe est amplifiée. Même de petites amplitudes peuvent provoquer une fissure après de nombreux cycles. Des amplitudes élevées mènent très rapidement à une rupture par fatigue, souvent sans avertissement visible. Les pièces soumises à des contraintes de traction et à des charges alternées sont particulièrement menacées.
Pratique d'atelier et consignes
• Garde l'amplitude de contrainte aussi faible que possible par la conception. Évite les changements brusques de section et les sauts de rigidité soudains.
• Meule les raccordements de soudure sans entaille. Élimine les caniveaux et les projections.
• Utilise des procédés de post-traitement comme le grenaillage ou le martelage pour introduire des contraintes résiduelles de compression. Elles réduisent l'amplitude de contrainte effective.
• Vérifie la charge réelle. Réduire de moitié l'amplitude de contrainte peut prolonger la durée de vie d'un facteur 5 à 10 (selon le cas d'entaille).
• Utilise des essais non destructifs pour détecter les fissures tôt. À partir d'une longueur de fissure de quelques millimètres, seul un soudage de réparation aide.