Qu'est-ce que la résistance à la traction ? C'est la question que l'on se pose lorsqu'on voit ce terme inscrit sur les étiquettes de divers produits. La résistance à la traction est considérée comme un indicateur de la solidité d'un matériau. Toutefois, cette information n'est pas complète, car ce terme a un large champ d'application. De nombreuses industries s'appuient sur cette notion pour choisir leurs matières premières.
N'oubliez pas qu'il est essentiel de connaître la véritable signification de la résistance à la traction. Pourquoi ? Parce qu'elle indique la capacité et la durabilité de différents matériaux. Un matériau dont la résistance à la traction est moindre est peu résistant, et vice versa. Cet article est consacré à la résistance à la traction et à la manière de la mesurer correctement. C'est parti !
Aperçu de la résistance à la traction
La résistance à la traction est la force ou la contrainte qu'un matériau peut subir avant de se rompre. Il s'agit simplement d'un point de contrainte où le matériau ne peut plus supporter la force. Par conséquent, il se brise au lieu de reprendre sa forme initiale. Chaque matériau a une résistance à la traction qui lui est propre. Les matériaux ayant une résistance à la traction plus élevée sont durables.
L'unité internationale de résistance à la traction est le pascal. Toutefois, d'autres unités sont également utilisées pour exprimer la résistance à la traction des matériaux. Par exemple, le système américain utilise la force en livres par pouce carré (psi). Plus la résistance à la traction est élevée, plus le matériau est solide et de bonne qualité. Par exemple, la résistance à la traction de l'aluminium est de l'ordre de 5800 à 7200 PSI.
En revanche, le caoutchouc a une résistance à la traction d'environ 2100 PSI, ce qui indique que l'aluminium est plus robuste. Il lui faudra plus de force ou de contrainte pour se rompre. Vous vous demandez peut-être pourquoi il est nécessaire de connaître la résistance à la traction. N'oubliez pas que nous utilisons différents matériaux en fonction de leur résistance. Par exemple, souhaitez-vous utiliser un matériau peu résistant pour votre projet ?
Votre réponse serait NON ! Mais comment savoir si le matériau est solide ou suffisamment bon pour supporter des contraintes élevées ? C'est là que la résistance à la traction entre en jeu. Elle mesure la tension qu'un matériau peut supporter avant de se rompre. Les fabricants sélectionnent donc le matériau en fonction des besoins de leurs projets.
Il ne s'agit pas seulement de la résistance, mais aussi de l'élasticité des différents matériaux. Ainsi, le fabricant prend une décision en connaissance de cause. S'il ne connaît pas la résistance à la traction, il finira par faire le mauvais choix. Les mauvais matériaux dont le fournisseur exige la résistance n'entraîneraient rien d'autre que de la détresse.
Importance de la résistance à la traction
Les fabricants utilisent différents matériaux pour fabriquer divers produits. C'est vrai ? Ces matériaux peuvent être des métaux, des caoutchoucs ou des plastiques. Chaque produit nécessite des résistances différentes en fonction de l'endroit où il sera utilisé. Tous les métaux semblent solides. On peut dire qu'un produit composé de métal est robuste.
Le métal devrait donc être utilisé pour fabriquer des produits solides. Mais ce n'est pas ainsi que les choses fonctionnent. La résistance à la traction varie d'un métal à l'autre. Les fabricants mesurent donc la résistance à la traction de ces métaux. La mesure de la résistance à la traction les aide à utiliser le meilleur matériau. Par exemple, ils utiliseront un matériau plus robuste pour rendre le produit durable.
Il existe des types de caoutchouc similaires. Chacun de ces types a une résistance différente. Leur utilisation est donc également basée sur la résistance à la traction. La mesure de la résistance à la traction indique le degré d'élasticité d'un matériau en caoutchouc. En d'autres termes, la force de traction ou d'étirement qu'un matériau peut supporter.
Tout cela est possible grâce à la valeur mesurée de la résistance à la traction. Faut-il mesurer la résistance à la traction lors de l'achat d'un produit ou d'un matériau ? La réponse est NON ! En tant que client, vous n'avez pas besoin de le faire. Certains produits sont accompagnés d'étiquettes sur lesquelles cette valeur est indiquée. La résistance à la traction et sa mesure ne sont essentielles que pour les fabricants.
Comment mesurer la résistance à la traction des matériaux ?
Différents appareils d'essai de traction sont utilisées pour mesurer la résistance à la traction. Chaque machine d'essai a ses caractéristiques et son mode de fonctionnement. Certaines machines ont quatre points de fixation des matériaux, d'autres ont deux points et sont simples d'utilisation.
1- Préparation de l'échantillon
Examinons le processus exact de détermination de la résistance à la traction d'un matériau. Tout d'abord, vous devez utiliser un petit spécimen (échantillon) de matériau dans la machine d'essai. Si le matériau est trop grand, vous devrez le couper. Rappelez-vous que nous n'avons besoin que d'un échantillon pour ce test. Par exemple, si vous avez un matériau en caoutchouc trop grand.
Pour ce test, prenez un petit morceau de ce matériau qui s'insère dans les machines. Les propriétés que présentent les petits morceaux indiquent les propriétés du matériau dans son ensemble. Par exemple, au cours du test, le caoutchouc se brise rapidement. Cela signifie que l'ensemble du matériau sera faible et facile à casser.
2- Utilisation de la machine
Comme je l'ai dit précédemment, les machines d'essai de traction peuvent avoir deux, trois ou même quatre pointes. Chaque point maintient le matériau. J'explique ce test à l'aide d'une machine d'essai de traction à deux pointes. Tout d'abord, vous devez serrer le matériau à l'extrémité de la pointe. Ensuite, il faut serrer le deuxième côté de la pièce à l'aide d'une autre pointe.
Une fois cela fait, mettez la machine en marche. La pointe exercera une contrainte sur la pièce. N'oubliez pas que les deux pointes de la machine étirent le matériau dans la direction opposée. Par exemple, si une pointe tire le matériau vers le haut, une autre le tirera vers le bas. Par conséquent, le matériau sera soumis à des contraintes dues à la déchirure et à l'expansion.
La machine continuera à augmenter la contrainte/force de manière constante. N'oubliez pas que la machine enregistre la force appliquée et l'allongement qui se produit. Il arrivera un moment où le matériau ne pourra plus s'étirer. Il se cassera. En d'autres termes, il ne supportera plus aucune contrainte ou force.
C'est le stade d'étirement le plus élevé que peut supporter un matériau. À ce stade, la machine note la force et l'allongement du matériau (section transversale). Cette force et cette section peuvent être utilisées pour déterminer la résistance exacte à la traction. Voici la formule :
Résistance à la traction = Force (F) ÷ Surface de la section transversale (A)
A vérificateur de traction universel affiche à la fois la force et la surface sur son écran. Vous devez noter ces valeurs lorsque le matériau se casse. En utilisant ces valeurs dans la formule, vous mesurerez la résistance à la traction exacte de ce matériau.
Les différents types de résistance à la traction
Il existe différents types de résistance à la traction. Cette catégorisation est basée sur la façon dont un matériau se comporte à différents niveaux de résistance. Ces types peuvent sembler similaires, mais ils sont différents les uns des autres. En voici la liste :
- Limite d'élasticité
- Points de rupture
- Résistance ultime à la traction
En termes simples, il s'agit de trois étapes. Lorsque vous appliquez une contrainte, le matériau subit plusieurs étapes avant de se briser. Par exemple, le premier matériau change de forme sous l'effet de la contrainte. Toutefois, il reprend sa position si la contrainte est supprimée. Le point où le matériau se déforme de manière permanente s'appelle la limite d'élasticité. À ce niveau, le matériau ne peut jamais reprendre sa forme.
Le point où le matériau se rompt est appelé point de rupture. En général, le point de rupture et la résistance ultime à la traction sont similaires. La résistance à la traction représente également le point de contrainte élevé qu'un matériau peut supporter avant de s'endommager. Mais au point de rupture, le matériau se brise. Il ne peut plus supporter la moindre pression au-delà de ce niveau.
Facteurs affectant la résistance à la traction
Certains facteurs influencent la résistance à la traction de différents matériaux. La liste de ces facteurs est la suivante :
- Exposition à la chaleur
- Traitement thermique
- Composition des matériaux
- Procédés de fabrication
Si les matériaux restent exposés à la chaleur, leur résistance à la traction diminue. De même, les températures froides augmentent la résistance à la traction. Mais ce changement de résistance est généralement très minime. L'exposition à la chaleur et le traitement thermique sont deux choses différentes. Le traitement thermique implique l'utilisation stratégique de la chaleur pour modifier les matériaux.
Par exemple, les fabricants utilisent le recuit, un processus de traitement thermique qui réduit la résistance à la traction. À l'inverse, la trempe est un autre traitement thermique qui augmente la résistance à la traction. La composition du matériau est un autre facteur qui influe sur la résistance à la traction. Les métaux purs ont généralement une résistance à la traction inférieure à celle des alliages.
Le point où le matériau se rompt est appelé point de rupture. En général, le point de rupture et la résistance ultime à la traction sont similaires. La résistance à la traction représente également le point de contrainte élevé qu'un matériau peut supporter avant de s'endommager. Mais au point de rupture, le matériau se brise. Il ne peut plus supporter la moindre pression au-delà de ce niveau.
Questions fréquemment posées
Quelles sont les unités utilisées pour mesurer la résistance à la traction ?
Le pascal (Pa) est une unité utilisée au niveau international pour mesurer la résistance à la traction. Toutefois, d'autres unités, telles que MPa, PSI ou PSI, sont également utilisées pour exprimer cette force.
Quelle est la différence entre la résistance à la traction et la limite d'élasticité ?
La résistance à la traction est le point de contrainte le plus élevé auquel le matériau se brise. La limite d'élasticité est le moment où le matériau commence à se déformer de manière permanente. Il ne se casse pas à ce niveau, mais ne reprend pas sa forme initiale.
La résistance à la traction peut-elle être améliorée ?
Oui, la résistance à la traction du matériau peut être améliorée. Par exemple, l'ajout d'impuretés peut augmenter sa dureté et sa résistance à la traction. En outre, les différents traitements thermiques modifient également la résistance à la traction du matériau.
Conclusion
Il est intéressant de noter que la résistance à la traction joue un rôle essentiel dans la qualité des produits. Elle aide les fabricants à choisir le matériau approprié pour leurs produits. Les industries telles que l'automobile et l'aérospatiale s'appuient sur la résistance à la traction. Elles utilisent ce paramètre lors de la sélection des matériaux pour fabriquer des produits fiables.
N'oubliez pas que la résistance à la traction varie d'un matériau à l'autre. Dans cet article, j'explique le processus complet de mesure de la résistance à la traction. En bref, vous aurez besoin d'un appareil d'essai de traction et vous pourrez commencer à travailler. J'espère que cet article apportera une valeur ajoutée au calcul de la résistance à la traction des matériaux.