Usure
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La répétition de l’un ou plusieurs de ces mécanismes peut entraîner l’endommagement des surfaces et la perte de matière. Ainsi que l’a indiqué Quinn, la tribooxydation est fortement influencée par la cinétique de formation des oxydes et
par leurs propriétés: ductilité, résistance mécanique, adhérence avec le substrat.
Elle dépend aussi des propriétés de ce dernier. Une bonne résistance mécanique du
substrat peut éviter la rupture du film. On obtient généralement des taux d’usure faibles lorsque les duretés du film et du substrat sont voisines.
Il apparaît aussi que la température, combinée aux pressions locales très élevées et aux taux de cission extrêmement importants que l’on observe dans les zones
de contact, peut favoriser l’intervention de ces réactions tribochimiques dont la
thermodynamique est encore mal maîtrisée. La rhéologie des films ainsi créés reste
aussi l’un des points fondamentaux du fonctionnement d’un contact, notamment à
grande vitesse ou peuvent apparaître des phénomènes de plasticité adiabatique.
L’accumulation de chaleur dans un volume très faible peut amener la matière dans
ce volume à se plastifier, voire à fondre, donnant lieu à une couche mince dotée de
propriétés spécifiques, pouvant jouer le rôle de lubrifiant.
En présence d’un milieu corrosif, on peut observer une interaction entre les
phénomènes de corrosion et les phénomènes tribologiques (tribocorrosion). Par
exemple, l’existence d’un potentiel électrique entre les surfaces en contact dans un
milieu réactif peut provoquer des phénomènes de corrosion électrochimique dont
les effets peuvent se combiner aux sollicitations mécaniques pour accentuer l’intensité de l’usure (LANDOLT [22.4]).
24.7 EXERCICES
24.7.1 Usure d’une plaquette de frein.
Le taux d’usure de la garniture de l’exercice 22.6.1 est de 10 –4 mm 3 /Nm. Déterminer la distance de freinage admissible sachant que la garniture a 2,5 mm d’épaisseur. Combien de freinages peut-on réaliser dans les conditions décrites dans
22.6.1?
24.7.2 Butée d’une dérouleuse de fil.
Le frein de butée d’une dérouleuse de fil d’acier a pour rayon intérieur et extérieur,
R i = 75 mm et R e = 90 mm. Elle supporte une charge moyenne w = 350 N et fonctionne à une vitesse moyenne n = 260 tr/mn. Quelle épaisseur de garniture de friction faudra-t-il mettre pour assurer un fonctionnement de 2 ans sans intervention sur
le frein? La dérouleuse travaille 24 h/24 h, durant 50 semaines par an. Le taux
d’usure de la garniture est k = 10 –6 mm 3 /Nm.
24.7.3 Un axe tournant est constitué d’un alliage réfractaire de base nickel. Quels
éléments peut-on proposer pour revêtir un frotteur glissant contre cet arbre et limiter
les risques d’adhésion?
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La répétition de l’un ou plusieurs de ces mécanismes peut entraîner l’endommagement des surfaces et la perte de matière. Ainsi que l’a indiqué Quinn, la tribooxydation est fortement influencée par la cinétique de formation des oxydes et
par leurs propriétés: ductilité, résistance mécanique, adhérence avec le substrat.
Elle dépend aussi des propriétés de ce dernier. Une bonne résistance mécanique du
substrat peut éviter la rupture du film. On obtient généralement des taux d’usure faibles lorsque les duretés du film et du substrat sont voisines.
Il apparaît aussi que la température, combinée aux pressions locales très élevées et aux taux de cission extrêmement importants que l’on observe dans les zones
de contact, peut favoriser l’intervention de ces réactions tribochimiques dont la
thermodynamique est encore mal maîtrisée. La rhéologie des films ainsi créés reste
aussi l’un des points fondamentaux du fonctionnement d’un contact, notamment à
grande vitesse ou peuvent apparaître des phénomènes de plasticité adiabatique.
L’accumulation de chaleur dans un volume très faible peut amener la matière dans
ce volume à se plastifier, voire à fondre, donnant lieu à une couche mince dotée de
propriétés spécifiques, pouvant jouer le rôle de lubrifiant.
En présence d’un milieu corrosif, on peut observer une interaction entre les
phénomènes de corrosion et les phénomènes tribologiques (tribocorrosion). Par
exemple, l’existence d’un potentiel électrique entre les surfaces en contact dans un
milieu réactif peut provoquer des phénomènes de corrosion électrochimique dont
les effets peuvent se combiner aux sollicitations mécaniques pour accentuer l’intensité de l’usure (LANDOLT [22.4]).
24.7 EXERCICES
24.7.1 Usure d’une plaquette de frein.
Le taux d’usure de la garniture de l’exercice 22.6.1 est de 10 –4 mm 3 /Nm. Déterminer la distance de freinage admissible sachant que la garniture a 2,5 mm d’épaisseur. Combien de freinages peut-on réaliser dans les conditions décrites dans
22.6.1?
24.7.2 Butée d’une dérouleuse de fil.
Le frein de butée d’une dérouleuse de fil d’acier a pour rayon intérieur et extérieur,
R i = 75 mm et R e = 90 mm. Elle supporte une charge moyenne w = 350 N et fonctionne à une vitesse moyenne n = 260 tr/mn. Quelle épaisseur de garniture de friction faudra-t-il mettre pour assurer un fonctionnement de 2 ans sans intervention sur
le frein? La dérouleuse travaille 24 h/24 h, durant 50 semaines par an. Le taux
d’usure de la garniture est k = 10 –6 mm 3 /Nm.
24.7.3 Un axe tournant est constitué d’un alliage réfractaire de base nickel. Quels
éléments peut-on proposer pour revêtir un frotteur glissant contre cet arbre et limiter
les risques d’adhésion?