Qu’est-ce qu’un alliage antivibratoire ?
Les alliages antivibratoires sont des alliages utilisés pour amortir les vibrations dans les machines et les structures.
Les vibrations peuvent réduire la durée de vie des machines et causer du bruit et de l’inconfort. Les alliages antivibratoires sont des matériaux mis au point pour résoudre ces problèmes. Les alliages antivibratoires amortissent les vibrations en convertissant l’énergie mécanique en énergie thermique. Cette propriété est utilisée pour augmenter la résistance aux tremblements de terre des grandes structures telles que les bâtiments et les ponts. Ils sont également utilisés dans les produits sensibles aux vibrations, tels que les équipements de précision et les équipements audio.
Utilisations des alliages antivibratoires
1. Construction
Ils sont parfois incorporés dans des structures en acier ou en béton pour absorber et amortir les vibrations pendant les tremblements de terre. Ils sont également utilisés dans la conception des ponts routiers pour améliorer la sécurité contre les tremblements de terre, les typhons et autres catastrophes. Les exemples incluent les bâtiments, les ponts et les autoroutes.
2. Protection contre les tremblements de terre
Les dispositifs de contrôle des vibrations intégrés aux bâtiments absorbent et amortissent les secousses qui se produisent lors des tremblements de terre. Cela réduit ainsi les dommages causés au bâtiment. Ils sont particulièrement utilisés dans les immeubles de grande hauteur.
3. Contrôle des vibrations
Ils sont parfois utilisés dans les suspensions de véhicules et les dispositifs d’amortissement des vibrations, ainsi que dans le contrôle des vibrations autour de la coque et des moteurs des navires. Ils absorbent les vibrations causées par les déplacements à grande vitesse, améliorent le confort de conduite et protègent les équipements. Outre les véhicules, les navires et les autres formes de transport, ils peuvent également être utilisés pour le contrôle des vibrations des grosses machines et des équipements dans les usines et sur les chantiers de construction. Ils préviennent les pannes et la détérioration des machines causées par les vibrations, améliorent la productivité et prolongent la durée de vie des équipements.
4. Contre-mesures vibratoires pour les équipements médicaux
Les contre-mesures vibratoires peuvent être utilisées pour les équipements médicaux de haute précision tels que les équipements de diagnostic par IRM et par ultrasons. Ils réduisent les vibrations des pièces mécaniques de précision et des capteurs à l’intérieur de l’équipement. Cela améliore ainsi la précision des résultats du diagnostic et prolongeant la durée de vie de l’équipement.
5. Contrôle des vibrations pour les meubles et les appareils
Ils sont parfois utilisés pour réduire les vibrations dans les machines à laver, les réfrigérateurs, les purificateurs d’air et d’autres appareils ménagers, ainsi que dans les meubles, sur les pieds de table et de bureau, les châssis de canapé, etc.
Dans les appareils ménagers, ils sont utilisés pour réduire le bruit causé par les vibrations et pour prévenir les pannes après une utilisation prolongée.
Types d’alliages antivibratoires
1. Alliages antivibratoires composites
Les alliages antivibratoires composites sont une combinaison de plusieurs métaux ou alliages. Ce type d’alliage comprend généralement des aciers à haute résistance, des aciers inoxydables, des alliages de titane, des alliages d’aluminium et des alliages de cuivre. Les propriétés de ces métaux et alliages peuvent être combinées pour obtenir des performances élevées en matière d’alliages antivibratoires et une excellente durabilité. Leurs propriétés varient en fonction de leur composition et de leur méthode de fabrication. Ils se caractérisent généralement par une grande capacité d’amortissement des vibrations, une durabilité, une résistance à l’usure, une résistance à la chaleur, une résistance à la corrosion et une faible densité.
2. Alliages antivibratoires ferromagnétiques
Les alliages antivibratoires de type ferromagnétique sont capables de contrôler les vibrations à l’aide de champs magnétiques et se caractérisent donc par des performances élevées en matière d’amortissement des vibrations. Les alliages de ce type comprennent généralement les aciers ferritiques et les permalliages. Ils peuvent stocker de l’énergie magnétique et, en cas de vibration, libérer de l’énergie magnétique pour amortir la vibration.
3. Alliages antivibratoires de type transfert
Les alliages antivibratoires de type transfert peuvent contrôler les vibrations au moyen de transitions de phase et se caractérisent donc par des performances élevées en matière d’amortissement des vibrations sur une large plage de températures. Les alliages de ce type comprennent généralement des aciers nitrés et martensitiques. Ils sont utilisés pour l’amortissement des vibrations dans des environnements soumis à d’importantes fluctuations de température, en raison de leur propriété de modifier sensiblement le module d’élasticité à la suite de changements dans la structure cristalline sur une plage de température spécifique.
4. Alliages antivibratoires bicristallins
Les alliages antivibratoires bicristallins se caractérisent par une structure spéciale à la limite des grains, qui leur permet d’atteindre des performances élevées en matière d’amortissement des vibrations. Les alliages antivibratoires bicristallins comprennent généralement des alliages de cuivre et des alliages d’aluminium. Ils ont la propriété d’amortir les vibrations par l’absorption et la dissipation de l’énergie vibratoire par de minuscules structures cristallines appelées cristaux jumeaux aux joints de grains.
En raison de leur structure cristalline particulière, les alliages antivibratoires à cristaux jumeaux se caractérisent par la stabilité de leurs performances en matière d’amortissement des vibrations, même dans des environnements à haute température. Ils présentent également une excellente résistance à la corrosion, ce qui permet de les utiliser dans des environnements marins.
Principe des alliages antivibratoires
Les alliages antivibratoires sont des matériaux dont la capacité d’absorption des vibrations est supérieure à celle des métaux courants. Le mécanisme par lequel les alliages antivibratoires absorbent les vibrations réside dans la structure microscopique à l’intérieur du matériau. Le matériau est généralement composé de deux ou plusieurs métaux différents. Les différents métaux sont donc empilés en couches microscopiques et liés les uns aux autres pour former une unité unique.
Lorsque des vibrations sont transmises à l’alliage antivibratoire, le frottement entre les différentes couches de métal absorbe les vibrations. L’énergie est dissipée à l’intérieur et l’alliage antivibratoire peut absorber efficacement les vibrations. De plus, les modes de vibration à l’intérieur du matériau changent en fonction de la fréquence de vibration. Aussi, la vibration peut être absorbée efficacement sur une large gamme de bandes de fréquence.
Les modes de vibration sont les formes de vibration qu’un objet peut prendre lorsqu’il vibre. Plus précisément, lorsqu’un objet vibre, la vibration contient des ondes de différentes fréquences. Cependant, le mode de vibration diffère en fonction de la façon dont chaque composante de fréquence vibre à l’intérieur de l’objet. Les alliages antivibratoires sont des matériaux qui absorbent les vibrations au moyen d’une structure microscopique en couches et dissipent l’énergie en interne.
Propriétés des alliages antivibratoires
1. Amortissement des vibrations
Les alliages antivibratoires ont une grande capacité d’absorption des vibrations et sont donc utilisés pour amortir les vibrations causées par les tremblements de terre dans les bâtiments et les structures. Ils absorbent les vibrations par frottement entre les différentes couches de métal et par des changements structurels au sein du matériau. Ils peuvent donc absorber efficacement les vibrations dans une large gamme de bandes de fréquences. Par exemple, les dispositifs de contrôle des vibrations utilisés pour la protection des bâtiments contre les tremblements de terre sont conçus pour les bandes de fréquence des tremblements de terre.
2. Durabilité
Les alliages antivibratoires se caractérisent par leur grande durabilité et leur capacité à maintenir leurs performances sur une longue période, en raison du contact étroit entre les couches métalliques. Ils sont par exemple utilisés dans les véhicules ferroviaires sur les autoroutes et les trains à grande vitesse. Comme ils sont composés de plusieurs métaux différents, ils possèdent d’excellentes propriétés en tant que matériaux métalliques.
Autres informations sur les alliages antivibratoires
1. Large gamme d’utilisations
Les alliages antivibratoires sont utilisés à de nombreuses fins telles que l’isolation des vibrations et le contrôle des vibrations acoustiques, en raison de leur capacité d’absorption des vibrations et de leur durabilité. Par exemple, ils sont utilisés pour les contre-mesures en cas de tremblement de terre, le contrôle des oscillations dans les immeubles de grande hauteur, l’insonorisation des studios acoustiques, les contre-mesures aux vibrations pour les navires et les avions, et la réduction des vibrations des machines de précision.
2. Matériaux antivibratoires autres que les alliages antivibratoires
Outre les alliages antivibratoires, il existe divers autres matériaux antivibratoires, tels que le caoutchouc, la mousse d’uréthane, le caoutchouc de silicone, les résines et les céramiques. Ces matériaux sont plus légers que les alliages antivibratoires et leur capacité d’amortissement varie en fonction de la fréquence des vibrations.