Analyse tribologique des systèmes
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ont un rôle déterminant dans les transformations qui vont apparaître en service et,
bien entendu, conditionner le fonctionnement et la survie du mécanisme.
Sous l’action simultanée des contraintes et des échauffements, les matériaux
constituant le contact vont être soumis à des modifications géométriques, à des
transformations superficielles et même dans certains cas à des évolutions structurales auxquelles s’ajoutent le plus souvent des pertes de matière: l’usure.
22.5 MÉCANISMES D’ENDOMMAGEMENT DES SURFACES
Les différents effets décrits précédemment peuvent être attribués à des processus mécaniques ou physicochimiques qui vont apparaître isolément ou simultanément et avec plus ou moins d’intensité suivant les circonstances.
Le mécanisme d’adhésion se caractérise par l’établissement de liaisons interfaciales entre les surfaces en contact. L’adhésion se manifeste généralement par des
transferts de matière d’une surface à l’autre et peut en se généralisant produire le
grippage épidermique, voire la soudure des composants.
L’abrasion est due à l’action de particules dures libres ou liées à l’une des surfaces (aspérités), qui viennent agresser les surfaces par action de coupe ou de déformation.
L’érosion est provoquée par l’action de particules solides, liquides ou de vapeur
animées par un fluide et qui viennent frapper les surfaces solides. Les contraintes
développées lors de l’impact peuvent extraire des particules de matière de la surface.
La cavitation, usure générée par l’implosion de bulles de vapeur au voisinage
d’une surface, peut être considérée comme un cas particulier de l’usure érosive.
La déformation apparaît lorsque une surcontrainte locale entraîne le dépassement de la limite d’élasticité des matériaux et crée un défaut sur la surface par
plastification.
L’endommagement des surfaces par fatigue de contact se manifeste lorsque
les couches superficielles des composants sont soumises à des contraintes répétées
ou alternées qui conduisent à l’amorçage de fissures. Ces sollicitations peuvent être
d’origine mécanique ou thermique. Les dégradations apparaissent sous forme de
piqûres, de fissures, d’écaillage et s’accompagnent de modifications structurales
(fig. 22.4). Les avaries par fatigue ou usure par petits débattements (fretting-fatigue
ou fretting-usure) se rattachent à ce type de mécanisme.
L’usure tribochimique ou tribocorrosion intervient dans des situations où le
contact fonctionne en environnement corrosif. L’énergie dissipée dans le contact
peut alors activer les phénomènes de corrosion et accélérer la dégradation des surfaces. La présence d’un potentiel électrique peut aussi modifier le comportement
[22.4].
Chacun de ces mécanismes d’endommagement des surfaces sera repris dans
les chapitres suivants dans lesquels seront étudiés les paramètres influents, les
méthodes d’évaluation et de calcul et les moyens de les éviter.
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ont un rôle déterminant dans les transformations qui vont apparaître en service et,
bien entendu, conditionner le fonctionnement et la survie du mécanisme.
Sous l’action simultanée des contraintes et des échauffements, les matériaux
constituant le contact vont être soumis à des modifications géométriques, à des
transformations superficielles et même dans certains cas à des évolutions structurales auxquelles s’ajoutent le plus souvent des pertes de matière: l’usure.
22.5 MÉCANISMES D’ENDOMMAGEMENT DES SURFACES
Les différents effets décrits précédemment peuvent être attribués à des processus mécaniques ou physicochimiques qui vont apparaître isolément ou simultanément et avec plus ou moins d’intensité suivant les circonstances.
Le mécanisme d’adhésion se caractérise par l’établissement de liaisons interfaciales entre les surfaces en contact. L’adhésion se manifeste généralement par des
transferts de matière d’une surface à l’autre et peut en se généralisant produire le
grippage épidermique, voire la soudure des composants.
L’abrasion est due à l’action de particules dures libres ou liées à l’une des surfaces (aspérités), qui viennent agresser les surfaces par action de coupe ou de déformation.
L’érosion est provoquée par l’action de particules solides, liquides ou de vapeur
animées par un fluide et qui viennent frapper les surfaces solides. Les contraintes
développées lors de l’impact peuvent extraire des particules de matière de la surface.
La cavitation, usure générée par l’implosion de bulles de vapeur au voisinage
d’une surface, peut être considérée comme un cas particulier de l’usure érosive.
La déformation apparaît lorsque une surcontrainte locale entraîne le dépassement de la limite d’élasticité des matériaux et crée un défaut sur la surface par
plastification.
L’endommagement des surfaces par fatigue de contact se manifeste lorsque
les couches superficielles des composants sont soumises à des contraintes répétées
ou alternées qui conduisent à l’amorçage de fissures. Ces sollicitations peuvent être
d’origine mécanique ou thermique. Les dégradations apparaissent sous forme de
piqûres, de fissures, d’écaillage et s’accompagnent de modifications structurales
(fig. 22.4). Les avaries par fatigue ou usure par petits débattements (fretting-fatigue
ou fretting-usure) se rattachent à ce type de mécanisme.
L’usure tribochimique ou tribocorrosion intervient dans des situations où le
contact fonctionne en environnement corrosif. L’énergie dissipée dans le contact
peut alors activer les phénomènes de corrosion et accélérer la dégradation des surfaces. La présence d’un potentiel électrique peut aussi modifier le comportement
[22.4].
Chacun de ces mécanismes d’endommagement des surfaces sera repris dans
les chapitres suivants dans lesquels seront étudiés les paramètres influents, les
méthodes d’évaluation et de calcul et les moyens de les éviter.