Dans le domaine des traitements mécaniques visant à la réduction des états de contrainte d'un matériau au moyen de sollicitations mécaniques cycliques, on trouve la méthode Vibration Stress Relief (plus communément appelée « méthode VSR » ou « traitement de détensionnement par vibrations »).
Des vibrations mécaniques induites par une masse excentrique motorisée génèrent un régime oscillatoire dans le composant. Ces oscillations, en se combinant avec l'état de contrainte résiduelle préexistant dans le composant, provoquent des déformations qui entraînent le dépassement de la limite de déformation plastique, établissant ainsi dans le composant un nouvel état d'équilibre exempt de contraintes.
Le détensionnement par vibrations est une alternative économique aux traitements thermiques (par exemple : le recuit au four)
La méthode Vibration Stress Relief (VSR) permet d'obtenir des résultats similaires à ceux des traitements thermiques, mais elle s'en distingue par plusieurs avantages fondamentaux :
- Elle évite la dégradation des propriétés mécaniques et le grossissement des grains, conséquences typiques des traitements thermiques
- Elle ne nécessite pas le transport du composant à détensionner : les équipements utilisés pour effectuer les traitements de détensionnement par vibrations présentent des dimensions permettant de traiter les composants directement sur place
- Des temps d'exécution très courts (il est rare de dépasser 2 heures de traitement par composant)
- Les surfaces du composant ne sont pas contaminées par des dépôts
- Les caractéristiques métallurgiques du matériau ne sont pas altérées
- Les effets du traitement peuvent être concentrés dans les zones critiques du composant : son effet fortement anisotrope est l'un des principaux éléments qui distinguent le détensionnement par vibrations des traitements thermiques, lesquels exercent au contraire une action plus homogène.
- La possibilité de s'affranchir des installations et des équipements spécifiques (comme les fours de recuit)
Principe de base du traitement de détensionnement par vibrations
À l'échelle industrielle, lorsqu'une masse excentrique est appliquée à un composant, elle y induit un régime oscillatoire qui dépend des facteurs suivants :
- Caractéristiques géométriques du composant
- Positionnement de la masse excentrique
- Fréquences d'oscillation
- Énergie cinétique fournie à la masse excentrique
- Contraintes de fixation imposées au composant
Savoir réaliser un traitement de détensionnement par vibrations signifie savoir comment positionner la masse excentrique (source d'excitation), comment identifier les fréquences d'oscillation appropriées et comment régler correctement les paramètres de fonctionnement, de manière à concentrer le maximum d'énergie fournie par le motovibrateur là où elle est réellement nécessaire.
Le détensionnement par vibrations fonctionne-t-il ? Oui !
Les résultats d'un traitement de détensionnement par vibrations correctement effectué sont comparables à ceux qui peuvent être obtenus par les traitements thermiques. Il est possible de parvenir à une élimination presque complète des contraintes résiduelles, ce qui représente un avantage considérable en termes de prolongation de la durée de vie en fatigue du composant : il a souvent été constaté que les composants soumis à un traitement de détensionnement par vibrations présentaient une durée de vie deux fois supérieure à celle de composants similaires non traités.