CHAPITRE 3 - TRIBOLOGIE : FROTTEMENT ET USURE DES SURFACES
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2.2. Usure adhesive
Cette usure se traduit par une augmentation progressive du jeu nécessaire au
fonctionnement des mécanismes et peut s’accompagner de détériorations des
surfaces visibles à l’œil nu ; parfois elle s’achève par u n blocage catastrophique :
c’est le grippage.
L a théorie de l’usure adhésive (scufling)’ a été proposée par Bowden et
reprise par Rabinowicz, elle a été contestée par Suh qui a proposé la théorie de
l’usure par << délamination >> (Sect. 2.2.2). Ceci montre bien que de tels phénomènes, vraisemblablement observés dès l’invention de la roue, ne sont pas évidents a comprendre. Nous reviendrons sur ces mécanismes en présentant dans
la suite le << modèle du frottement sec >> proposé par Godet et Berthier.
2.2.1. Modèle de l’usure adhesive
Comme nous l’avons indiqué précédemment les surfaces en contact se déforment plastiquement, particulièrement au niveau des aspérités de rugosité. Sous
l’effet de la déformation, la surface formée est une surface << fraîche >> donc très
réactive et qui peut soit s’oxyder, soit << réagir >> avec une autre surface fraîche
antagoniste.
Cette réaction n’est possible que s’il existe une affinité chimique entre les
atomes qui constituent les deux surfaces, ce qui se traduit par une adhésion
correspondant à la formation de soudures locales :
si l’adhésion résulte de phénomènes d’adsorption à l’état solide, on parle de
soudures froides,
si l’adhésion résulte de phénomènes de solubilité et de diffusion, on parle de
soudures chaudes (lors du frottement sur les aspérités on peut atteindre des
températures très élevées en raison des surfaces très faibles de contact).
Le glissement relatif va avoir pour effet d’augmenter la taille de ces soudures
locales. Afin que le mouvement reste possible, il faut qu’il y ait rupture des soudures au niveau du constituant le moins dur ; par conséquent il y a transfert de
matière d u n e surface sur l’autre mais il peut aussi y avoir formation de débris
d’usure durcis par écrouissage ou par oxydation.
Deux cas se présentent :
les fragments d’usure cisaillés sont transférés sur la surface la plus dure, il y
a alors frottement du métal le plus tendre sur lui-même. En général il peut y
avoir une protection des surfaces par une couche d’oxydes : on est en régime
d’usure adhesive douce (oxydatiue wear) ;
* En Angleterre, le terme scuffing implique la fusion locale de la partie solide : aux USA, le
scuffing inclut une part d’abrasion et scoring est parfois synonyme de scuffing.
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2.2. Usure adhesive
Cette usure se traduit par une augmentation progressive du jeu nécessaire au
fonctionnement des mécanismes et peut s’accompagner de détériorations des
surfaces visibles à l’œil nu ; parfois elle s’achève par u n blocage catastrophique :
c’est le grippage.
L a théorie de l’usure adhésive (scufling)’ a été proposée par Bowden et
reprise par Rabinowicz, elle a été contestée par Suh qui a proposé la théorie de
l’usure par << délamination >> (Sect. 2.2.2). Ceci montre bien que de tels phénomènes, vraisemblablement observés dès l’invention de la roue, ne sont pas évidents a comprendre. Nous reviendrons sur ces mécanismes en présentant dans
la suite le << modèle du frottement sec >> proposé par Godet et Berthier.
2.2.1. Modèle de l’usure adhesive
Comme nous l’avons indiqué précédemment les surfaces en contact se déforment plastiquement, particulièrement au niveau des aspérités de rugosité. Sous
l’effet de la déformation, la surface formée est une surface << fraîche >> donc très
réactive et qui peut soit s’oxyder, soit << réagir >> avec une autre surface fraîche
antagoniste.
Cette réaction n’est possible que s’il existe une affinité chimique entre les
atomes qui constituent les deux surfaces, ce qui se traduit par une adhésion
correspondant à la formation de soudures locales :
si l’adhésion résulte de phénomènes d’adsorption à l’état solide, on parle de
soudures froides,
si l’adhésion résulte de phénomènes de solubilité et de diffusion, on parle de
soudures chaudes (lors du frottement sur les aspérités on peut atteindre des
températures très élevées en raison des surfaces très faibles de contact).
Le glissement relatif va avoir pour effet d’augmenter la taille de ces soudures
locales. Afin que le mouvement reste possible, il faut qu’il y ait rupture des soudures au niveau du constituant le moins dur ; par conséquent il y a transfert de
matière d u n e surface sur l’autre mais il peut aussi y avoir formation de débris
d’usure durcis par écrouissage ou par oxydation.
Deux cas se présentent :
les fragments d’usure cisaillés sont transférés sur la surface la plus dure, il y
a alors frottement du métal le plus tendre sur lui-même. En général il peut y
avoir une protection des surfaces par une couche d’oxydes : on est en régime
d’usure adhesive douce (oxydatiue wear) ;
* En Angleterre, le terme scuffing implique la fusion locale de la partie solide : aux USA, le
scuffing inclut une part d’abrasion et scoring est parfois synonyme de scuffing.