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 Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage

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ZEN
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ZEN

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MessageSujet: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l''horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyDim 17 Mai 2009 - 16:24

Voilà un sujet dont on parle peu car il est tout simplement tabou ! Comment vieillissent nos matériaux modernes dans les pièces horlogères ?

Les départements de recherche des marques sont en permanence en éveil sur ce type de question et les sous-traitants qui travaillent tout aussi activement le sujet pourraient nous en dire long.

Prenons l'exemple du Nickel. Le Nickel est soumis comme nombre de matériaux au fluage. Le Fluage pour mémoire est un phénomène physique qui provoque une déformation irréversible d'un matériau soumis à une contrainte constante. Le fluage se produit avec une durée variable dans le temps ou sous une pression exercée sur un temps court.
Par exemple une étagére à laquelle on fait supporter une charge lourde peut se déformer et reprendre sa forme si on retire le poids après quelques heures. Après quelques semaines ou mois, la déformation restera constante.

Dans une montre, le fluage sera un risque important pour un ressort qui perdrait ses propriétés.

Cela pose deux questions : Le vieillissement du matériaux dans le temps et son vieillissement en activité de travail . Il faut donc distinguer le temps de travail du matériau et le vieillessement dans le temps.

Dans l'horlogerie, on a tendance à mélanger les deux notions. Ainsi on applique un test de travail accéléré. Par exemple, des tours de couronne, des changements de dates successifs afin de contrôler le vieillissement des matériaux en situation de travail mais cela ne simule nullement l'attitude des métaux dans le temps. Les molécules dans la durée ne se comportent pas nécessairement de manière prévisible.

Ainsi sur des montres en parfait état de marche un jour X on constatera à un jour X + N que les montres sont en panne. Rien ne justifie cette panne en apprence jusqu'à ce que le microscope électronique viennent démontrer qu'un matériaux s'est transformé et a subi une déformation due à ses propres molécules qui sur un laps de temps court ( un mois) ont créé une distorsion. Le Fluage a fait son effet . Le temps varie d'un matériau à l'autre ...

Si sur des matériaux anciens et traditionnels, on maîtrise la déformation dans le temps, en revance, on ne maitrise pas grand chose des matériaux nouveaux.

On sait simplement qu'on mesure aujourd'hui un certain recul par rapport à ces matériaux et les taux de retours dans les SAV sont un indicateur sérieux de la prise de risque des marques.

Ainsi au delà des problèmes de découpe, celui du fluage peu exposé en horlogerie est un paramètre sérieux pris en compte dans la conception d'un calibre.

A suivre ...

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Ciblar
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyDim 17 Mai 2009 - 19:36

C'est effectivement une question intéressante et sans doute épineuse en horlogerie "moderne".

Je dis "moderne" car les Maisons utilisant des calibres anciens, tel le bon vieux 7750, ne doivent probablement pas avoir ce genre de souci : la conceptions mécanique et les matériaux utilisés datant de plusieurs dizaines d'années, le vieillissement doit être bien maîtrisé.

Le soucis ne devrait donc toucher que les calibres récents où la recherche et l'utilisation de matériau modernes (je pense à JLC par exemple, avec leur calibre sans lubrification) peuvent amener sur des terrains inconnus.

Il n'y a pas que le matériau : la conception joue aussi : maintenant que la CAO permet de faire des pièces dimensionnées au plus juste dans les nouveaux calibres, les marges de sécurité doivent être plus faible qu'autrefois ?
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Chimère
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyLun 18 Mai 2009 - 8:59

Je croyais que le fluage des métaux (nickel y compris) n'intervenais que lorsque la contrainte mécanique est combiné à une température élevée(la moitié de la température de fusion). Et que par contre les polymères subissent le fluage à température ambiante...
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ftikai
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyLun 18 Mai 2009 - 9:49

Si j'ai bien compris,

Quand une femme me dit: "Woah! Que tu es chaud mon lapin". Ça veut dire que c'est le bon moment d'enlever la montre.

- Euhhh, pourquoi enlèves-tu ta montre?
- C'est à cause du fluage, Darling.
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MikeNovember
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyLun 18 Mai 2009 - 10:01

Bonjour,

Le fluage (déformation sous contrainte) et son pendant, la relaxation (chute des contraintes lorsque le matériau se déforme) se rencontrent effectivement, à température ambiante, essentiellement dans les plastiques et élastomères.

Même dans une conception traditionnelle, on aura à gérer ce problème là, par exemple, pour les joints d'étanchéité: dans le temps, sous l'effet de la relaxation, les joints toriques n'exercent plus assez de pression. Cela se règle par un remplacement périodique.

Il est certain que, si l'emploi de pièces plastiques ou élastomères venait à augmenter, il faudrait vraisemblablement remplacer périodiquement davantage de pièces.

Enfin, un phénomène qui touche les métaux, même à l'ambiante, c'est la fatique: lorsqu'on exerce de manière répétée des contraintes cycliques dont la valeur est proche des valeurs limites des résistances mécaniques, on constate une chute progressive des valeurs de résistances.

Cela arrive en général dans les métaux vers 10^6 cycles, mais on y est très vite pour les montres: avec une montre à 36600 alt/h, soit 10Hz, il faut 10^5 secondes pour atteindre la zone de fatigue potentielle, soit un peu plus d'une journée! (86400 s).

Cela se résout en général en gardant une marge importante entre les contraintes et les résistances mécaniques: en première approche, il ne peut y avoir de fatigue si on se tient en dessous d'un seuil (variable suivant les métaux), par exemple contraintes inférieures à 10% des résistances.

Ce point est en général bien maîtrisé dans les montres: même en cas de défaut de conception, quelques jours de fonctionnement suffisent à détecter un problème éventuel!
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Ciblar
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyLun 18 Mai 2009 - 10:11

Un article (avec un vocabulaire plutôt compréhensible) expliquant le phénomène du fluage :
http://perso.crans.org/lefebvre/tp/fluage.pdf

Il parle du plomb mais les principes sont identiques pour d'autres métaux.

Dans ce document, il est fait mention d'un seuil de 30 % de la Tfusion mais il y en existe un autre vers 70 % où le fluage change de nature.

Voir, à ce sujet, un autre article, beaucoup plus technique (voir la page 63) :
http://www.pmmh.espci.fr/fr/Enseignement/Archives/MecaSol/Plasticite.ppt

En dessous du seuil de 30 % de la température de fusion, le fluage semble négligeable (dans les métaux, hein, parce que dans les plastiques c'est autre chose) : le matériau ne peut se déformer de façon permanente que si la contrainte dépasse sa limite de plasticité.

Laiton : TF : 900°C => pas de souci en pratique. Acier, même chose.
Par contre, je ne sais pas en quoi sont fait les pièces fortement sollicitées comme les ressorts de balanciers par exemple ? C'est plutôt par là qu'il doit pouvoir y avoir des soucis...


Dernière édition par Ciblar le Lun 18 Mai 2009 - 10:55, édité 9 fois
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyLun 18 Mai 2009 - 10:20

@MikeNovember a écrit:
Cela se résout en général en gardant une marge importante entre les contraintes et les résistances mécaniques: en première approche, il ne peut y avoir de fatigue si on se tient en dessous d'un seuil (variable suivant les métaux), par exemple contraintes inférieures à 10% des résistances.
La fatigue est un phénomène qui est effectivement plutôt bien connu et pour lequel il existe des modèles informatiques qui tiennent la route.
Les fabricants de mouvement utilisant désormais tous des outils de CAO (comme CATIA), ils ont la possibilité de (faire) réaliser des calculs de tenue en fatigue dès la conception de leurs calibres pour dimensionner correctement leurs pièces.
De ce fait, j'imagine que les calibres récents sont à l'abri des phénomènes de fissuration/propagation de fissures.
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyVen 22 Mai 2009 - 11:34

10% de fluage peut faire arrêter un mouvement tout simplement parce que les cotes sont au micron voir en dessous. Le problème est caractéristique des manufactures , un emboiteur l'ignore . En attendant, la fiabilisation d'un nouveau calibre peut prendre beaucoup de temps.

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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyDim 24 Mai 2009 - 21:20

ZEN,
la principale raison de mon inscription est de progresser techniquement.
Le fluage est vieux comme la matiere. Je ne comprends pas pourquoi l associer avec les nouveaux materiaux. D une maniere generale le fluage est tres utile a l horlogerie car il permet a une construction mal dimmensionnée de fonctionner.
Sans fluage il y aurait Casse. Le fluage permet bien souvent à une piece d assumer une fonction en mode plus ou moins degradé, c est toujours mieux qu une rupture franche.
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyJeu 28 Mai 2009 - 0:03

@justealheure a écrit:
ZEN,
la principale raison de mon inscription est de progresser techniquement.
Le fluage est vieux comme la matiere. Je ne comprends pas pourquoi l associer avec les nouveaux materiaux. D une maniere generale le fluage est tres utile a l horlogerie car il permet a une construction mal dimmensionnée de fonctionner.
Sans fluage il y aurait Casse. Le fluage permet bien souvent à une piece d assumer une fonction en mode plus ou moins degradé, c est toujours mieux qu une rupture franche.

Je suis globalement d'accord, mais donc comme en toute chose, il y a un juste milieu : oui le fluage est indispensable, et sans lui les mouvements ne sauraient fonctionner, mais en revanche, il mène à une déformation des rouages et autres, et ainsi à un "blocage", ou en tout cas à une perte de la précision et du fonctionnement en bon ordre des pièces les unes dans les autres. Donc, pour résumer, le fluage est indispensable, mais nuisible, et il faut savoir le limiter, pour qu'il réussisse à laisser le mouvement fonctionner, sans perdre sa forme ni sa précision au fil des dizaines d'années que dureront les vraies montres, à la différence des montres d' "emboiteurs" (pour reprendre l'expression de ZEN), peu soucieux de la durabilité de leurs montres.
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MessageSujet: Re: Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie: Le fluage   Le vieillissement des nouveaux matériaux dans l'horlogerie:  Le fluage EmptyJeu 6 Aoû 2009 - 21:12

@Chimère a écrit:
Je croyais que le fluage des métaux (nickel y compris) n'intervenais que lorsque la contrainte mécanique est combiné à une température élevée(la moitié de la température de fusion). Et que par contre les polymères subissent le fluage à température ambiante...

Pour la petite histoire on s'est rendu compte que les elements des vitraux (donc "verre") des catedrales multi-centenaires etaient plus epais en "bas" qu'en "haut"... lie au fluage par le simple effet de la gravite et des ans...
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