Aspects mécaniques et thermiques du contact
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• la vitesse de glissement,
• la température et l’humidité,
• l’état de surface et la nature de l’antagoniste,
Les polymères sont utilisés dans un grand nombre d’applications où la résistance à l’usure et à la corrosion, la légèreté, les facilités de mise en œuvre et de
maintenance, le coût, sont les critères principaux qui orientent le choix. Proposés
par les firmes spécialisées sous forme de poudres, paillettes, granulés, bandes,
billettes, ils peuvent être mis en forme par moulage, extrusion ou usinage (voir TM
vol. 14).
Il existe deux grandes classes de polymères utilisées en génie mécanique:
• Les thermoplastiques dont la structure se caractérise par des chaînes linéaires dans lesquelles le motif de base est répété plusieurs milliers de fois.
L’arrangement des chaînes peut leur conférer une structure soit amorphe,
soit semi-cristalline. Ils possèdent un point de fusion relativement net. Ils
sont mis en forme par fusion et moulage. Il n’y a pas de réaction chimique
lors de l’opération qui est réversible.
• Les thermodurcissables, qui sont constitués par un réseau bi- ou tridimensionnel. Une réaction chimique de réticulation se produit lors de l’opération
de mise en forme qui se fait à chaud. Le produit réticulé est insoluble et infusible, la transformation est irréversible.
Cette différence de propriétés a des conséquences sur le comportement en frottement. En effet, pour les thermoplastiques, la température a une importance primordiale car la fusion constitue une limite absolue qui n’existe pas avec les thermodurcissables. Compte tenu de leur faible conductivité thermique, le frottement des
polymères est fortement lié à la température de surface. Leur application se limite
donc aux vitesses relativement réduites.
Les polymères les plus couramment utilisés pour des applications tribologiques sont les résines phénoliques (thermodurcissables), le polyéthylène, le prolypropylène, les résines acétales ou acryliques, les fluorocarbones ou les polyamides
(thermoplastiques).
Le frottement dynamique des polymères varie en fonction de l’énergie cohésive spécifique E sp , de l’énergie cohésive moléculaire E m , qui traduit la résistance
des liaisons entre molécules, et de leur résistance au cisaillement.
Les propriétés spécifiques des polymères, telles que leur résistance mécanique,
leurs propriétés thermiques, de frottement ou de résistance à l’usure, peuvent varier
dans une large plage en leur ajoutant des charges métalliques, minérales ou organiques, des lubrifiants solides, sous forme de poudres, de fibres ou de tissus. Les charges les plus utilisées sont les fibres ou tissus de verre ou de carbone, des poudres de
bronze ou de verre, des lubrifiants solides tels que le MoS 2 ou le graphite…
Les valeurs classiques de facteur de frottement dynamique des polymères entre
eux ou contre les métaux et les céramiques se situent entre 0,1 et 0,5. Des valeurs
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• la vitesse de glissement,
• la température et l’humidité,
• l’état de surface et la nature de l’antagoniste,
Les polymères sont utilisés dans un grand nombre d’applications où la résistance à l’usure et à la corrosion, la légèreté, les facilités de mise en œuvre et de
maintenance, le coût, sont les critères principaux qui orientent le choix. Proposés
par les firmes spécialisées sous forme de poudres, paillettes, granulés, bandes,
billettes, ils peuvent être mis en forme par moulage, extrusion ou usinage (voir TM
vol. 14).
Il existe deux grandes classes de polymères utilisées en génie mécanique:
• Les thermoplastiques dont la structure se caractérise par des chaînes linéaires dans lesquelles le motif de base est répété plusieurs milliers de fois.
L’arrangement des chaînes peut leur conférer une structure soit amorphe,
soit semi-cristalline. Ils possèdent un point de fusion relativement net. Ils
sont mis en forme par fusion et moulage. Il n’y a pas de réaction chimique
lors de l’opération qui est réversible.
• Les thermodurcissables, qui sont constitués par un réseau bi- ou tridimensionnel. Une réaction chimique de réticulation se produit lors de l’opération
de mise en forme qui se fait à chaud. Le produit réticulé est insoluble et infusible, la transformation est irréversible.
Cette différence de propriétés a des conséquences sur le comportement en frottement. En effet, pour les thermoplastiques, la température a une importance primordiale car la fusion constitue une limite absolue qui n’existe pas avec les thermodurcissables. Compte tenu de leur faible conductivité thermique, le frottement des
polymères est fortement lié à la température de surface. Leur application se limite
donc aux vitesses relativement réduites.
Les polymères les plus couramment utilisés pour des applications tribologiques sont les résines phénoliques (thermodurcissables), le polyéthylène, le prolypropylène, les résines acétales ou acryliques, les fluorocarbones ou les polyamides
(thermoplastiques).
Le frottement dynamique des polymères varie en fonction de l’énergie cohésive spécifique E sp , de l’énergie cohésive moléculaire E m , qui traduit la résistance
des liaisons entre molécules, et de leur résistance au cisaillement.
Les propriétés spécifiques des polymères, telles que leur résistance mécanique,
leurs propriétés thermiques, de frottement ou de résistance à l’usure, peuvent varier
dans une large plage en leur ajoutant des charges métalliques, minérales ou organiques, des lubrifiants solides, sous forme de poudres, de fibres ou de tissus. Les charges les plus utilisées sont les fibres ou tissus de verre ou de carbone, des poudres de
bronze ou de verre, des lubrifiants solides tels que le MoS 2 ou le graphite…
Les valeurs classiques de facteur de frottement dynamique des polymères entre
eux ou contre les métaux et les céramiques se situent entre 0,1 et 0,5. Des valeurs