Usure
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De nombreux paramètres influent sur l’intensité de l’usure abrasive:
• Dimension et morphologie de l’abrasif: l’intensité de l’usure abrasive croît
avec la taille des particules. Une particule possédant des angles aigus aura
un effet de coupe plus marqué. Des particules arrondies déformeront davantage le métal.
• Nature, dureté, quantité d’abrasif impliquée dans le contact.
• Charge appliquant les grains abrasifs sur la surface.
• Nature, structure et dureté du matériau subissant l’abrasion.
EYRE [24.8] a étudié ces paramètres et montré qu’il existait un rapport critique entre la dureté du métal et celle de l’abrasif H M /H A = 0,6 caractérisant
le domaine d’efficacité d’un abrasif (fig. 24.8). Un rapport supérieur à cette
valeur induit à un taux d’abrasion faible. Pour les métaux, à dureté de l’abrasif fixée, on observe que la résistance à l’usure des métaux purs est une fonction linéaire croissante de la dureté.
• Vitesse des particules: à basse vitesse (V < 1 ou 2 m/s) avec des particules
arrondies, l’usure est produite préférentiellement par déplacement de
matière par déformation. Lorsque la vitesse croît, l’usure a tendance à croître. RABINOVICZ [24.9] attribue ce fait aux pertes de propriétés mécaniques
des matériaux avec l’échauffement. Au-delà d’une vitesse critique de déformation, l’enlèvement de matière par effet de coupe devient prépondérant et
l’on observe l’apparition d’un copeau quelle que soit la forme de la particule.
Une loi empirique globale analogue à celle d’Archard est généralement proposée pour décrire l’usure abrasive. Le volume usé par abrasion est proportionnel à
la charge appliquée et à la distance parcourue par le corps abrasif et inversement
proportionnel à la dureté du matériau abrasé: ∆V = K WL/H.
Les plages usuelles d’évolution du coefficient d’usure K sont:
• K = 0,5 à 5 · 10 –3 pour l’abrasion à 3 corps,
• K = 5 à 50 · 10 –3 pour l’abrasion à 2 corps.
Pour les matériaux de très grande dureté à comportement fragile tels que les
céramiques, ZUM GAHR [24.10] constate que cette loi ne s’applique plus. Il observe,
en effet, un mode d’endommagement par fracturation lorsque la ténacité caractérisée par le coefficient K 1C devient inférieure à 14 MPa · m 1/2 .
(a)
(b)
Fig. 24.7 Mécanisme de l’abrasion : (a) abrasion par effet de coupe; (b) abrasion par déformation.
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De nombreux paramètres influent sur l’intensité de l’usure abrasive:
• Dimension et morphologie de l’abrasif: l’intensité de l’usure abrasive croît
avec la taille des particules. Une particule possédant des angles aigus aura
un effet de coupe plus marqué. Des particules arrondies déformeront davantage le métal.
• Nature, dureté, quantité d’abrasif impliquée dans le contact.
• Charge appliquant les grains abrasifs sur la surface.
• Nature, structure et dureté du matériau subissant l’abrasion.
EYRE [24.8] a étudié ces paramètres et montré qu’il existait un rapport critique entre la dureté du métal et celle de l’abrasif H M /H A = 0,6 caractérisant
le domaine d’efficacité d’un abrasif (fig. 24.8). Un rapport supérieur à cette
valeur induit à un taux d’abrasion faible. Pour les métaux, à dureté de l’abrasif fixée, on observe que la résistance à l’usure des métaux purs est une fonction linéaire croissante de la dureté.
• Vitesse des particules: à basse vitesse (V < 1 ou 2 m/s) avec des particules
arrondies, l’usure est produite préférentiellement par déplacement de
matière par déformation. Lorsque la vitesse croît, l’usure a tendance à croître. RABINOVICZ [24.9] attribue ce fait aux pertes de propriétés mécaniques
des matériaux avec l’échauffement. Au-delà d’une vitesse critique de déformation, l’enlèvement de matière par effet de coupe devient prépondérant et
l’on observe l’apparition d’un copeau quelle que soit la forme de la particule.
Une loi empirique globale analogue à celle d’Archard est généralement proposée pour décrire l’usure abrasive. Le volume usé par abrasion est proportionnel à
la charge appliquée et à la distance parcourue par le corps abrasif et inversement
proportionnel à la dureté du matériau abrasé: ∆V = K WL/H.
Les plages usuelles d’évolution du coefficient d’usure K sont:
• K = 0,5 à 5 · 10 –3 pour l’abrasion à 3 corps,
• K = 5 à 50 · 10 –3 pour l’abrasion à 2 corps.
Pour les matériaux de très grande dureté à comportement fragile tels que les
céramiques, ZUM GAHR [24.10] constate que cette loi ne s’applique plus. Il observe,
en effet, un mode d’endommagement par fracturation lorsque la ténacité caractérisée par le coefficient K 1C devient inférieure à 14 MPa · m 1/2 .
(a)
(b)
Fig. 24.7 Mécanisme de l’abrasion : (a) abrasion par effet de coupe; (b) abrasion par déformation.