Aviation : propriétés des métaux

Les propriétés générales des métaux et de leurs alliages telles que la dureté, la malléabilité, la ductilité, l'élasticité, la ténacité, la densité, la fragilité, la fusibilité, la conductivité, la contraction et la dilatation, etc., sont les principales préoccupations de la maintenance des aéronefs. Ces termes sont expliqués pour établir une base pour une discussion plus approfondie des métaux de structure.

Dureté 

La dureté fait référence à la capacité d'un matériau à résister à l'abrasion, à la pénétration, à l'action de coupe ou à la déformation permanente. La dureté peut être augmentée par travail à froid du métal et, dans le cas de l'acier et de certains alliages d'aluminium, par traitement thermique. Les pièces structurelles sont souvent formées de métaux à l'état mou et sont ensuite traitées thermiquement pour les durcir afin que la forme finie soit conservée. La dureté et la résistance sont des propriétés étroitement associées des métaux.

Force

L'une des propriétés les plus importantes d'un matériau est sa résistance. La résistance est la capacité d'un matériau à résister à la déformation. La résistance est également la capacité d'un matériau à résister aux contraintes sans se rompre. Le type de charge ou de contrainte sur le matériau affecte la résistance qu'il présente.

Densité

La densité est le poids d'une unité de volume d'un matériau. Dans les travaux aéronautiques, le poids spécifié d'un matériau par pouce cube est préféré car ce chiffre peut être utilisé pour déterminer le poids d'une pièce avant la fabrication réelle. La densité est une considération importante lors du choix d'un matériau à utiliser dans la conception d'une pièce pour maintenir le poids et l'équilibre appropriés de l'avion. 

Malléabilité

Un métal qui peut être martelé, roulé ou pressé sous diverses formes sans se fissurer, se casser ou laisser d'autres effets néfastes est dit malléable. Cette propriété est nécessaire dans les tôles travaillées en formes courbes, telles que les capots, les carénages ou les bouts d'ailes. Le cuivre est un exemple de métal malléable.

Ductilité

La ductilité est la propriété d'un métal qui lui permet d'être étiré, plié ou tordu en permanence dans diverses formes sans se casser. Cette propriété est essentielle pour les métaux utilisés dans la fabrication de fils et de tubes. Les métaux ductiles sont largement préférés pour une utilisation dans les avions en raison de leur facilité de formage et de leur résistance à la rupture sous des charges de choc. Pour cette raison, les alliages d'aluminium sont utilisés pour les anneaux de capot, le fuselage et le revêtement d'aile, et les pièces formées ou extrudées, telles que les nervures, les longerons et les cloisons. L'acier au chrome-molybdène est également facilement façonné dans les formes souhaitées. La ductilité est similaire à la malléabilité.

Élasticité

L'élasticité est une propriété qui permet à un métal de retrouver sa taille et sa forme d'origine lorsque la force qui provoque le changement de forme est supprimée. Cette propriété est extrêmement précieuse, car il serait hautement indésirable qu'une pièce soit déformée de manière permanente après la suppression d'une charge appliquée. Chaque métal a un point appelé limite d'élasticité, au-delà duquel il ne peut être chargé sans provoquer de déformation permanente. Dans la construction aéronautique, les membrures et les pièces sont conçues de manière à ce que les charges maximales auxquelles elles sont soumises ne les sollicitent pas au-delà de leurs limites élastiques. Cette propriété souhaitable est présente dans l'acier à ressort. 

Dureté

Un matériau qui possède une ténacité résiste à la déchirure ou au cisaillement et peut être étiré ou autrement déformé sans se casser. La ténacité est une propriété souhaitable dans les métaux pour avions. 

Fragilité 

La fragilité est la propriété d'un métal qui permet peu de flexion ou de déformation sans se briser. Un métal fragile est susceptible de se casser ou de se fissurer sans changer de forme. Étant donné que les métaux de structure sont souvent soumis à des charges de choc, la fragilité n'est pas une propriété très souhaitable. La fonte, la fonte d'aluminium et l'acier très dur sont des exemples de métaux fragiles. 

Fusibilité

La fusibilité est la capacité d'un métal à devenir liquide par application de chaleur. Les métaux sont fondus lors du soudage. Les aciers fondent à environ 2 600 °F et les alliages d'aluminium à environ 1 100 °F. 

Conductivité 

La conductivité est la propriété qui permet à un métal de transporter de la chaleur ou de l'électricité. La conductivité thermique d'un métal est particulièrement importante dans le soudage, car elle régit la quantité de chaleur nécessaire pour une fusion correcte. La conductivité du métal, dans une certaine mesure, détermine le type de gabarit à utiliser pour contrôler la dilatation et la contraction. Dans les avions, la conductivité électrique doit également être considérée en conjonction avec la liaison pour éliminer les interférences radio.

Dilatation thermique 

La dilatation thermique fait référence à la contraction et à la dilatation qui sont des réactions produites dans les métaux à la suite d'un chauffage ou d'un refroidissement. La chaleur appliquée à un métal le fait se dilater ou grossir. Le refroidissement et le chauffage affectent la conception des gabarits de soudage, des pièces moulées et des tolérances nécessaires pour les matériaux laminés à chaud.