Les processus de galvanoplastie s'accompagnent de réactions de dégagement d'hydrogène. L'infiltration d'hydrogène dans le substrat pose un risque élevé de défaillance pour les fixations à haute résistance, conduisant souvent à une « rupture retardée » après l'assemblage, un problème de qualité notoirement difficile à prévoir dans les environnements d'ingénierie. Pour les vis auto-sertissables, le processus d'installation crée une contrainte de compression résiduelle dans la zone de verrouillage. Associé au risque de fragilisation par l'hydrogène dû à la galvanoplastie, cela rend les pièces sensibles à une rupture fragile sous charge. De tels échecs ne se produisent pas immédiatement ; au lieu de cela, ils se manifestent généralement plusieurs heures après l’assemblage.
Le mécanisme de fragilisation par l’hydrogène implique la diffusion d’atomes d’hydrogène dans le métal et leur migration vers des zones de concentration de contraintes. En cas de défauts matériels, ces atomes se combinent pour former des molécules d’hydrogène, générant une pression interne. Lorsque cette pression interne, composée des contraintes résiduelles de la tôle et des charges opérationnelles externes, dépasse la limite d'élasticité du matériau, une rupture se produit. La diffusion des atomes d’hydrogène à travers l’acier prenant du temps, c’est la cause fondamentale de la fracture retardée. De plus, les revêtements de zinc et de cadmium agissent comme des barrières qui empêchent la fuite de l'hydrogène, ce qui rend la gestion de la déshydrogénation plus difficile. La plage de température pour la déshydrogénation par cuisson doit être soigneusement équilibrée : elle doit être suffisamment élevée pour favoriser la libération d'hydrogène du substrat, mais suffisamment basse pour éviter de réduire la dureté du matériau ou de compromettre les propriétés du revêtement.
Dans la pratique de l’ingénierie, le risque d’infiltration d’hydrogène peut être atténué grâce à trois approches principales. Pour une vis de rivetage à auto-serrage et des fixations similaires, lors du prétraitement, le sablage est préférable pour éliminer la rouille ; si un décapage acide est utilisé, des inhibiteurs de corrosion doivent être ajoutés à la solution acide. Pour le dégraissage, les méthodes chimiques ou à base de solvants sont privilégiées ; si un dégraissage électrochimique est utilisé, une séquence de nettoyage cathodique suivie d'un nettoyage anodique doit être suivie. En ce qui concerne le processus de galvanoplastie lui-même, les bains de placage alcalins ou les bains à haut rendement en courant entraînent un dégagement d'hydrogène plus faible. De plus, à condition que les exigences de résistance à la corrosion soient satisfaites, on peut sélectionner des systèmes de revêtement dans lesquels l'hydrogène a une solubilité plus faible.
Le soulagement du stress avant le placage et la déshydrogénation par cuisson après le placage sont les mesures de contrôle standard. Pour les pièces ayant subi une trempe ou un soudage, les contraintes internes doivent être relâchées par revenu avant le début du processus de placage. Après la galvanoplastie, l’hydrogène continue de migrer profondément dans le substrat. Les normes industrielles recommandent de lancer un processus de défragmentation (élimination de l’hydrogène) dans l’heure suivant le placage, avec un délai maximum autorisé de trois heures. Les températures de cuisson standard varient de 150 degrés à 300 degrés, avec des temps de maintien compris entre 2 et 24 heures ; ces paramètres doivent être ajustés en fonction des dimensions des pièces, de la résistance du substrat et du type de placage. Pour les pièces galvanisées, la plage de cuisson typique est de 110 degrés à 220 degrés, tandis que pour les pièces cadmiées, la limite de température supérieure est inférieure, généralement de 180 degrés à 200 degrés, pour éviter la fragilisation induite par le cadmium.
La dureté du matériau sert d’indicateur direct de la susceptibilité à la fragilisation par l’hydrogène. Pour les vis à sertir à tête ronde et autres fixations en acier, le risque de fracture induite par l'hydrogène commence à augmenter lorsque la dureté de l'acier approche HRC 38. Les pièces dont la dureté dépasse HRC 43 nécessitent un processus de défragmentation après placage, tandis que celles dont la dureté est proche de HRC 60 doivent subir une cuisson immédiatement après le traitement de surface. En plus de la dureté, d'autres facteurs doivent être évalués, notamment la classification de sécurité de la pièce, les dimensions de la section transversale, les concentrations de contraintes (encoches), le type de placage, les conditions de charge et tout historique de défaillances antérieures. Les pièces soumises à des contraintes de traction élevées présentent un risque de fragilisation par l'hydrogène nettement plus élevé que celles soumises à des contraintes purement compressives.
Pour les boulons à auto-serrage, la validation technique, au-delà des tests de torsion et d'expulsion, doit inclure une évaluation de la fragilisation par l'hydrogène, en distinguant spécifiquement la fissuration et la déchirure du matériau en feuille induites par l'hydrogène. Au cours des étapes d'approvisionnement et d'examen des processus, il est essentiel de spécifier le matériau de la feuille, la dureté, le processus de galvanoplastie et les paramètres de défragmentation ; la sélection ne doit pas être basée uniquement sur les spécifications du filetage. Si une fissuration induite par l'hydrogène s'est déjà produite, l'hydrogène se sera diffusé dans des défauts profonds, rendant la ténacité d'origine irrécupérable par cuisson ; ces pièces doivent être mises au rebut.
Dans le cas d'unVis de compression auto-serrantefracture, la première étape consiste à vérifier le respect des protocoles de galvanoplastie (absorption d’hydrogène) et de défragmentation. Ensuite, vérifiez la coaxialité de l'installation, la dureté du matériau en feuille et le diamètre du trou. N'ajustez pas simplement la force d'installation (ajustement par pression). L'ensemble du protocole de traitement de surface et de défragmentation doit être revalidé chaque fois qu'il y a un changement dans la qualité du matériau de la feuille, l'état du traitement thermique ou le type de placage, garantissant ainsi la stabilité à long terme du joint assemblé.
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