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Analyse et technologie des surfaces
Les antifrictions à base d’aluminium à haute teneur en étain ( ≈ 15 à 20%) et
silicium ( ≈ 8 à 12%) acceptent des charges plus élevées au détriment d’une résistance au grippage plus faible. Celle-ci est améliorée par un revêtement électrolytique d’étain ou de plomb additionné d’antimoine ou d’indium pour les applications
comme coussinets (fig. 25.2).
D’autres métaux, tels que le chrome, le molybdène ou le nickel, sont quelquefois utilisés comme surfaces frottantes. Ils sont la plupart du temps réservés à des
applications dans des environnements particuliers: ambiance corrosive, températures élevées… Ils sont généralement mis en œuvre en tant que revêtements.
Les polymères se caractérisent par leur basse énergie superficielle qui assure
un faible niveau d’énergie interfaciale en présence des métaux. Cela leur confère
des propriétés antiadhésives et un faible facteur de frottement. Les plus utilisés pour
la réalisation de pièces frottantes sont les:
• thermoplastiques: polyacetals, polycarbonates, polyamides, polyéthylènes,
polyphénylène, résines fluorées (PTFE, PCTFE), polyetheretherkétone,
polyethersulfone;
• thermodurcissables: alkyd polyester, résines époxies, résines phénoliques,
polyimides.
Ces matériaux sont utilisés dans la réalisation de très nombreux composants du
fait de leur faible coût et de la quasi-absence de maintenance à assurer. Les composants tribologiques les plus courants sont les suivants: coussinets autolubrifiants,
paliers lubrifiés à l’eau ou résistant à la corrosion, patins, engrenages, prothèses
articulaires humaines, joints d’étanchéité, cages pour roulements à billes ou rotules,
segments pour pistons d’actionneurs hydrauliques ou d’amortisseurs, sondes et
cathéters à usage médical…
En plus de leur résistance au grippage satisfaisante, et de leur aptitude au frottement sec ( µ ≤ 0,25), les polymères ont un module de Young relativement bas facilitant l’accommodation des surfaces et une masse volumique faible, ce qui réduit les
inerties et les masses. Faciles à mettre en œuvre, ils assurent un fonctionnement
silencieux et résistent relativement bien à la corrosion et au fretting. Par contre, du
fait de leur dureté faible, ils sont sensibles à l’abrasion. De plus, ils présentent pour
la plupart des risques élevés de variations dimensionnelles sous l’effet de l’humidité
et de la température.
L’utilisation des polymères en construction mécanique est concernée par deux
températures:
• la température de fusion,
• la température de transition vitreuse T g .
La plupart des polymères présentent une structure totalement ou partiellement
amorphe. En franchissant la température de transition vitreuse, l’on passe d’un
solide vitreux et dur à basse température à un matériau relativement mou, et souvent
à un comportement élastomérique aux températures supérieures à T g .
Analyse et technologie des surfaces
Les antifrictions à base d’aluminium à haute teneur en étain ( ≈ 15 à 20%) et
silicium ( ≈ 8 à 12%) acceptent des charges plus élevées au détriment d’une résistance au grippage plus faible. Celle-ci est améliorée par un revêtement électrolytique d’étain ou de plomb additionné d’antimoine ou d’indium pour les applications
comme coussinets (fig. 25.2).
D’autres métaux, tels que le chrome, le molybdène ou le nickel, sont quelquefois utilisés comme surfaces frottantes. Ils sont la plupart du temps réservés à des
applications dans des environnements particuliers: ambiance corrosive, températures élevées… Ils sont généralement mis en œuvre en tant que revêtements.
Les polymères se caractérisent par leur basse énergie superficielle qui assure
un faible niveau d’énergie interfaciale en présence des métaux. Cela leur confère
des propriétés antiadhésives et un faible facteur de frottement. Les plus utilisés pour
la réalisation de pièces frottantes sont les:
• thermoplastiques: polyacetals, polycarbonates, polyamides, polyéthylènes,
polyphénylène, résines fluorées (PTFE, PCTFE), polyetheretherkétone,
polyethersulfone;
• thermodurcissables: alkyd polyester, résines époxies, résines phénoliques,
polyimides.
Ces matériaux sont utilisés dans la réalisation de très nombreux composants du
fait de leur faible coût et de la quasi-absence de maintenance à assurer. Les composants tribologiques les plus courants sont les suivants: coussinets autolubrifiants,
paliers lubrifiés à l’eau ou résistant à la corrosion, patins, engrenages, prothèses
articulaires humaines, joints d’étanchéité, cages pour roulements à billes ou rotules,
segments pour pistons d’actionneurs hydrauliques ou d’amortisseurs, sondes et
cathéters à usage médical…
En plus de leur résistance au grippage satisfaisante, et de leur aptitude au frottement sec ( µ ≤ 0,25), les polymères ont un module de Young relativement bas facilitant l’accommodation des surfaces et une masse volumique faible, ce qui réduit les
inerties et les masses. Faciles à mettre en œuvre, ils assurent un fonctionnement
silencieux et résistent relativement bien à la corrosion et au fretting. Par contre, du
fait de leur dureté faible, ils sont sensibles à l’abrasion. De plus, ils présentent pour
la plupart des risques élevés de variations dimensionnelles sous l’effet de l’humidité
et de la température.
L’utilisation des polymères en construction mécanique est concernée par deux
températures:
• la température de fusion,
• la température de transition vitreuse T g .
La plupart des polymères présentent une structure totalement ou partiellement
amorphe. En franchissant la température de transition vitreuse, l’on passe d’un
solide vitreux et dur à basse température à un matériau relativement mou, et souvent
à un comportement élastomérique aux températures supérieures à T g .