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Analyse et technologie des surfaces
l’étude de paramètres de construction (angles de contact par exemple), des lubrifiants et des matériaux d’une manière globale. Utilisant pour la plupart des composants simples, ils donnent des résultats rapides qui autorisent la mise en œuvre de
méthodes statistiques globales.
24.5.7 Fretting-fatigue
Le fretting est un cas particulier de la fatigue de contact, se caractérisant par de
très faibles débattements. Le fretting-fatigue exige des simulations spécifiques prenant en compte suivant les amplitudes de déplacement et les efforts mis en jeu les
modèles de Hertz, Mindlin (cas de déplacements préliminaires) ou Hamilton et
Goodman (cas de glissement global).
On notera que les faibles débattements peuvent résulter d’un déplacement relatif dans la zone de contact dû à des vibrations par exemple, ou de la déformation
d’un des composants. On retrouve ces deux types de sollicitations dans les équipements d’étude du fretting. Dans le même esprit que les tests de fatigue de contact
classiques, il est possible d’avoir accès aux paramètres nécessaires à l’application
de critères de fatigue multiaxiaux pour modéliser ce type d’endommagement et évaluer la durée de vie (vol. 12 du TM, [24.13]).
24.6 USURE PAR RÉACTION TRIBOCHIMIQUE
En présence d’un environnement réactif, du fait des pressions et des températures élevées imposées au contact, des phénomènes complexes peuvent se produire
et notamment des réactions entre l’environnement et le matériau constituant la surface (tribooxydation en milieu oxygéné par exemple). Suivant la nature et les caractéristiques du composé formé, ces réactions peuvent être bénéfiques, dans le cas des
films réactifs issus des additifs des lubrifiants, ou néfastes au fonctionnement.
Dans le cas fréquent de la tribooxydation, QUINN [24.12] a montré que plusieurs scénarios peuvent se dérouler:
• Oxydation des débris métalliques de petites tailles formés lors du contact
direct des aspérités dans certaines conditions de fonctionnement.
• Réactions chimiques des métaux constituant les surfaces avec l’oxygène
produisant une couche d’oxyde qui limite l’ampleur du contact métallique si
elle est suffisamment adhérente et résistante pour supporter les sollicitations
mécaniques.
• Dans le cas contraire, cette couche protectrice peut se fragmenter et se
détruire sous l’action des contraintes mécaniques ou par fatigue superficielle
et donner naissance à des débris. Suivant leur nature et leurs propriétés, les
débris ainsi générés peuvent avoir une action bénéfique s’il s’agit de composés ductiles et lubrifiants (FeO par exemple dans le cas d’alliages ferreux)
ou au contraire préjudiciable s’ils sont durs et abrasifs (ex: Fe 2 O 3 ou Fe 3 O 4 ).
Analyse et technologie des surfaces
l’étude de paramètres de construction (angles de contact par exemple), des lubrifiants et des matériaux d’une manière globale. Utilisant pour la plupart des composants simples, ils donnent des résultats rapides qui autorisent la mise en œuvre de
méthodes statistiques globales.
24.5.7 Fretting-fatigue
Le fretting est un cas particulier de la fatigue de contact, se caractérisant par de
très faibles débattements. Le fretting-fatigue exige des simulations spécifiques prenant en compte suivant les amplitudes de déplacement et les efforts mis en jeu les
modèles de Hertz, Mindlin (cas de déplacements préliminaires) ou Hamilton et
Goodman (cas de glissement global).
On notera que les faibles débattements peuvent résulter d’un déplacement relatif dans la zone de contact dû à des vibrations par exemple, ou de la déformation
d’un des composants. On retrouve ces deux types de sollicitations dans les équipements d’étude du fretting. Dans le même esprit que les tests de fatigue de contact
classiques, il est possible d’avoir accès aux paramètres nécessaires à l’application
de critères de fatigue multiaxiaux pour modéliser ce type d’endommagement et évaluer la durée de vie (vol. 12 du TM, [24.13]).
24.6 USURE PAR RÉACTION TRIBOCHIMIQUE
En présence d’un environnement réactif, du fait des pressions et des températures élevées imposées au contact, des phénomènes complexes peuvent se produire
et notamment des réactions entre l’environnement et le matériau constituant la surface (tribooxydation en milieu oxygéné par exemple). Suivant la nature et les caractéristiques du composé formé, ces réactions peuvent être bénéfiques, dans le cas des
films réactifs issus des additifs des lubrifiants, ou néfastes au fonctionnement.
Dans le cas fréquent de la tribooxydation, QUINN [24.12] a montré que plusieurs scénarios peuvent se dérouler:
• Oxydation des débris métalliques de petites tailles formés lors du contact
direct des aspérités dans certaines conditions de fonctionnement.
• Réactions chimiques des métaux constituant les surfaces avec l’oxygène
produisant une couche d’oxyde qui limite l’ampleur du contact métallique si
elle est suffisamment adhérente et résistante pour supporter les sollicitations
mécaniques.
• Dans le cas contraire, cette couche protectrice peut se fragmenter et se
détruire sous l’action des contraintes mécaniques ou par fatigue superficielle
et donner naissance à des débris. Suivant leur nature et leurs propriétés, les
débris ainsi générés peuvent avoir une action bénéfique s’il s’agit de composés ductiles et lubrifiants (FeO par exemple dans le cas d’alliages ferreux)
ou au contraire préjudiciable s’ils sont durs et abrasifs (ex: Fe 2 O 3 ou Fe 3 O 4 ).