Cintrage et allongement à la rupture "limite"

[Guy79]

Bonjour à tous,

J'ai fait cintrer un tube d'acier cromo 25CD4S, en diamètre externe 54mm et 2mm d'épaisseur.
Le rayon de cintrage à la fibre neutre est 150mm.

Or, je me suis aperçu, a posteriori, que la fiche technique du fournisseur de tube (ULM Technologies) indique pour cet acier un allongement à la rupture de "18 à 29%".
J'ai vu aussi qu'un autre fournisseur (Osborn), pour un acier similaire, indique un allongement à la rupture "supérieur ou égal à 15%".
Et là, je suis à 18%.
Le tube n'a pas cassé, le cintrage n'est toutefois pas parfaitement régulier (il y a un léger écrasement).

J'ai 3 questions :
- De manière générale, est-ce que les caractéristiques mécaniques de l'acier baissent beaucoup quand on approche du point de rupture ? C'est surtout la rigidité du tube après cintrage qui m'importe.
- A votre avis, avec cet allongement, mon tube est-il fragilisé ?
- Pour un prochain cintrage, afin d'être vraiment safe et de m'assurer que mon tube garde toutes ses caractéristiques mécaniques, quel allongement max puis-je prévoir ? Pour l'heure je pense utiliser un cintrage de 250mm à la fibre neutre pour le prochain tube, ce qui me donnerait un allongement de 11%. Mais est-ce que 200mm, par exemple, irait aussi ?

Merci d'avance pour vos conseils !

 

[Père-Pendiculaire]

Les arceaux de voitures de course sont/étaient faits en tubes 25CD4S j'ai bien peur que les cintrages aient été bien plus courts.
Les diamètres devaient être entre 40 et 50
Ils étaient homologués FFSA et FIA

 

[gégé62]

De manière générale, est-ce que les caractéristiques mécaniques de l'acier baissent beaucoup quand on approche du point de rupture

bonjour,
difficile de répondre à cette question. Les caractéristiques sont diverses:
- réistance élastique, à la rupture, au fluage, à la fatigue, résilience, etc....
Sans aucune garantie de ma part, je dirais que le fait d'avoir étiré l'acier dans le domaine plastique ne change pas sa résistance à la rupture, elle est ce qu'elle est. Pour le reste je ne sais pas, je pense que la limite élastique aura augmenté, par contre l'allongement avant rupture aura diminué, puisqu'une partie est déjà "consommée".

 

[Guy79]

Merci pour ces premiers retours. C'est surtout la rigidité du tube après cintrage qui m'importe (j'ai édité mon post du coup).

 

[gustavox]

bonjour
attendons l'avis d'experts
comment as tu calcule ton 18% ?
cdt gus

 

[Guy79]

Bonjour,
177mm (rayon extérieur) / 150mm (rayon à la fibre neutre) = 1,18.

 

[Pascal25]

Bonjour
Sur quelle cintreuse ils ont réalisé ton tube ?
Si tu utilise une cintreuse en poussée avec une olive, un efface pli il ne doit pas y avoir de marque sur le tube et pas trop de perte de section et en cintrage par poussée tu peux cintrer avec des rayons plus faibles tout en respectant une épaisseur de tube conforme.

 

[Pascal25]

Un site ou tu trouveras peut être des informations

Cintrage de tubes d'acier et de profilés en fer | Tecnocurve

Cintrage et usinage professionnel de tubes et de profilés en acier ✅Certificat de conformité de la qualité de l'alliage ▶Lire

www.tecnocurve.fr

 

[Guy79]

Merci pour le site. Je ne connais pas le type de cintreuse utilisée.

 

[FB29]

Dans la zone étirée, la paroi du tube a dû s'amincir proportionnellement. C'est peut être là qu'il faut chercher un amoindrissement des caractéristiques mécaniques par diminution de matière

 

[gustavox]

c'est du forgeage a froid, apres deformation plastique on es dans la zone d'ecrouissage (absolument avant la zone de striction idealement)

Écrouissage — Wikipédia

fr.m.wikipedia.org

ca cree un materiau "precontraint", augmente la limite elastique d'une certaine quantité
par contre tu cree des mouvements de joints de grains des dislocations tu a plus de risques de ruine par propagation de fissures (rupture fragile) et fatigue sans traitement thermique
voila pour la theorie

 

[g0b]

La rigidité ne change pas. La résistance, si.

 

[Guy79]

Dans la zone étirée, la paroi du tube a dû s'amincir proportionnellement. C'est peut être là qu'il faut chercher un amoindrissement des caractéristiques mécaniques par diminution de matière

En effet, c'est aussi pour cela que je souhaite passer sur un rayon de cintrage supérieur : limiter l'amincissement de la paroi externe.

 

[gustavox]

regarde wiki coefficient de poisson, si tu veux pas d'amincissement c'est pas gagné, il est proportionnel a l'A%

 

[Guy79]

Je sais que j'aurai un allongement, mais si je passe de 18% à 11% d'allongement en passant la rayon de cintrage de 150 à 250mm, l'amincissement théorique de la paroi externe de 2mm d'épaisseur va passer de 0.36mm à 0.22mm, un gain non négligeable.

 

[gustavox]

ah oui 7 centemes par face soit la moitié d'un papier ! haha c'est pour faire quoi au juste ? ca va pas dans un truc avec 4 roues un moteur et un dingue a l'interieur j'espere ?

 

[gustavox]

il faut que tu demande une courbe d'essai a la traction, si elle va vers le bas tres vite c'es pas good (striction trop rapide, le coeff de poisson be s'applique plus ici)
si elle ne fait que monter pas bon non plus (rupture fragile)

les aciers pas trop speciaux ont cette forme
si tu etire plus fort que le point B tu a des comporteents non homogenes qui emmenent a une striction

extrai de doc :

Entre l’origine et le point A: une phase élastique où la déformation est réversible.

Le point A est la limite d’élasticité apparente (en général, on détermine la limite d’élasticité conventionnelle à 0,2 % de déformation de Lo).

De A à B: une déformation permanente homogène appelée aussi déformation plastique répartie.

Le point B correspond à la charge maximale et correspond à la résistance mécanique du matériau.

De B à C: la déformation plastique se localise dans une portion de l’éprouvette et n’est plus homogène, c’est la striction et on aboutit à la rupture en C.

en gros si tu va plus loin que B (allez je le lance disons 40% de l'A% ) tu diminue ta resistance et induit une non homogeneite qui peut emmener a une rupture fragile (fatigue, chocs, vibrations )
si tu vas avant B tu augmente ta resistance et crees un ecrouissage homigene donc c'est globalement bon pour le materiau ( attention sa contrainte en compression est modifiee d'autant , on precontraint le materiau)

 

[Guy79]

ah oui 7 centemes par face soit la moitié d'un papier ! haha c'est pour faire quoi au juste ? ca va pas dans un truc avec 4 roues un moteur et un dingue a l'interieur j'espere ?

C'est pour un prototype de vélo. Aucune inquiétude pour la solidité, on est largement surdimensionné (j'ai déjà un prototype). Mais c'est la rigidité qui ne me satisfait pas complètement.

 

[gustavox]

la rigidité? comme dit precedamment la rigidite est definie comme le rapport entre l'allongement et la force appliquee , ou landeformation vs la contrainte . elle correspong au module d'Young E
il est quasi toujours a 210 GPa !
ca bien sur c'est sur le papier au niveau micro

au niveau macro. j'imagine que tu te met sur ton velo et qu'il "flex" un peu trop a ton gout. solution : revois la conception

 

[Guy79]

en gros si tu va plus loin que B (allez je le lance disons 40% de l'A% ) tu diminue ta resistance et induit une non homogeneite qui peut emmener a une rupture fragile (fatigue, chocs, vibrations )

Ce que tu appelles "A%", c'est l'allongement à la rupture ? Donc en gros, si l'allongement à la rupture est 18%, il faudrait que je sois en dessous de ~8% d'allongement pour être tranquille ?

 

[Guy79]

au niveau macro. j'imagine que tu te met sur ton velo et qu'il "flex" un peu trop a ton gout. solution : revois la conception

C'est bien ca, un peu trop flex. Et je suis en effet en train de revoir la conception, en triangulant, là où auparavant le tube de 54 seul supportait la charge. Mais j'aimerais toutefois maximiser la rigidité de ce tube.

 

[gustavox]

tout a fait,
j'ai balancé 40% pour la courbe abc donnee de la doc, il faut que tu la demande a ton fournisrur et que tu evalue ou es la bosse par raport a l'A% cdt

 

[gustavox]

pour augmenter la rigidité, il me semblr pertinent de dimensionner a la "flexion" donc augmentation diametre tube augmentation paroi tube tube ovalise dans le sens de la contrainte maxi, tube ovalisé avec parois fines pres de la fibre neutre et epais pres des fibres etremes
soit : augmenter le opent quadratique de la section :

Moment quadratique — Wikipédia

fr.m.wikipedia.org

ici https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/88662567083f2e78fc358f860dfbfde5d9f493f9

 

[Guy79]

OK, merci: )

 

[gustavox]

le moment quadratique a un "sens" un axe de rotation autour duquel se courb la deformme de flexion
la difficulté surement pour toi sera surement d'identifier cette direction privilegie pour les contraintes dans le cadre d'un pedalage energique ou d'un freinage !

 

[Supermastic]

Salut

Sais-tu par quelle technique a été cintré ton tube ? il y a des abaques qui précisent les limites de telles et telles technologies (poussage, enroulage ....),en fonction des ratios Diamètres/épaisseurs.
Dans ton cas , il me semble qu'un mandrin interne soit nécessaire .

Nota : sur les porte-vélos type camping-car , ils enfilent 1 tube dans le tube principal avant cintrage (tubes alu , cintrage en U)