CHAPITRE 3 - TRIBOLOGIE : FROTTEMENT ET USURE DES SURFACES
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L‘environnement se caractérise par son influence sur l’oxydation des surfaces ; on observe en général u n effet favorable des oxydes qui forment une
<< postcouche >> limitant l’adhérence. Ainsi dans l’ultravide, avec des surfaces
propres, on risque le grippage.
2.3. Usure induite par petits debattements
I1 s’agit d u n phénomène affectant des mécanismes ou des assemblages fortement chargés et subissant des mouvements relatifs de faible amplitude (de
l’ordre de 100 pm), par exemple des vibrations. Ce phénomène très général se
manifeste dans toutes les industries : dégradation de roulements de véhicules
transportés par chemin de fer ou par bateau, rupture de ressorts à lames,
endommagement d‘assemblages (y compris les assemblages coniques), blocage
de charnières de voitures.. .
Les symptômes sont très caractéristiques : ainsi, dans le cas des aciers on
observe une coloration des surfaces frottantes et l’éjection de poudre rouge
(oxyde de fer) ; en raison de cet aspect particulier on a donné a cette forme
d’usure le nom de corrosion de contact lfretting corrosion).
Cette dégradation est u n phénomène grave qui s’accompagne de la formation
de fissures et qui se termine généralement mal, si on n’intervient pas, a u mieux
par u n grippage, a u pire par une rupture de fatigue : fatigue induite en petits
debattements ou FIP lfrettingfatigue). Sur des rotors d’alternateurs on a observé
u n abaissement de la limite d’endurance dans u n rapport allant de 1 a 5 par suite
de la dégradation de surfaces de contact par usure en petits débattements.
Comme le montre la figure 3.24, la dégradation fait intervenir une succession
d’étapes. D’abord formation de particules d’usure dans des conditions similaires
a celles de l’usure adhésive sévère, a la différence près que le mouvement relatif
est considérablement plus faible :
adhésions locales avec plastification des aspérités, écrouissage, évolution de
la structure (1).
cisaillement des adhésions, transferts (21,
création de particules métalliques par détachement ( 3 ) .
Puis les débris d’usure sont broyés et oxydés, les surfaces glissent s u r un << lit
de poudre B (4), le lit de poudre est éventuellement éjecté, les oxydes usent les
surfaces par abrasion et matage (5) et enfin l’usure peut être aggravée par la formation de fissures de fatigue (6).
Dans le cas des aciers, la coloration brun rouge observée correspond à la formation d’oxydes de fer, essentiellement de l’hématite a-Fe,O, (dur) et u n peu de
magnétite Fe,O,. Les fissures de fatigue sont en général légèrement inclinées par
rapport à la surface.
Variante : usure par faux effet Brinell (false brinelling). I1 s’agit de détériorations des surfaces de contact localisées sous la forme d’empreintes (billes,
aiguilles ... ) observées sur des chemins de roulement. La forme des empreintes
est a l’origine du terme << faux effet Brinell ».
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L‘environnement se caractérise par son influence sur l’oxydation des surfaces ; on observe en général u n effet favorable des oxydes qui forment une
<< postcouche >> limitant l’adhérence. Ainsi dans l’ultravide, avec des surfaces
propres, on risque le grippage.
2.3. Usure induite par petits debattements
I1 s’agit d u n phénomène affectant des mécanismes ou des assemblages fortement chargés et subissant des mouvements relatifs de faible amplitude (de
l’ordre de 100 pm), par exemple des vibrations. Ce phénomène très général se
manifeste dans toutes les industries : dégradation de roulements de véhicules
transportés par chemin de fer ou par bateau, rupture de ressorts à lames,
endommagement d‘assemblages (y compris les assemblages coniques), blocage
de charnières de voitures.. .
Les symptômes sont très caractéristiques : ainsi, dans le cas des aciers on
observe une coloration des surfaces frottantes et l’éjection de poudre rouge
(oxyde de fer) ; en raison de cet aspect particulier on a donné a cette forme
d’usure le nom de corrosion de contact lfretting corrosion).
Cette dégradation est u n phénomène grave qui s’accompagne de la formation
de fissures et qui se termine généralement mal, si on n’intervient pas, a u mieux
par u n grippage, a u pire par une rupture de fatigue : fatigue induite en petits
debattements ou FIP lfrettingfatigue). Sur des rotors d’alternateurs on a observé
u n abaissement de la limite d’endurance dans u n rapport allant de 1 a 5 par suite
de la dégradation de surfaces de contact par usure en petits débattements.
Comme le montre la figure 3.24, la dégradation fait intervenir une succession
d’étapes. D’abord formation de particules d’usure dans des conditions similaires
a celles de l’usure adhésive sévère, a la différence près que le mouvement relatif
est considérablement plus faible :
adhésions locales avec plastification des aspérités, écrouissage, évolution de
la structure (1).
cisaillement des adhésions, transferts (21,
création de particules métalliques par détachement ( 3 ) .
Puis les débris d’usure sont broyés et oxydés, les surfaces glissent s u r un << lit
de poudre B (4), le lit de poudre est éventuellement éjecté, les oxydes usent les
surfaces par abrasion et matage (5) et enfin l’usure peut être aggravée par la formation de fissures de fatigue (6).
Dans le cas des aciers, la coloration brun rouge observée correspond à la formation d’oxydes de fer, essentiellement de l’hématite a-Fe,O, (dur) et u n peu de
magnétite Fe,O,. Les fissures de fatigue sont en général légèrement inclinées par
rapport à la surface.
Variante : usure par faux effet Brinell (false brinelling). I1 s’agit de détériorations des surfaces de contact localisées sous la forme d’empreintes (billes,
aiguilles ... ) observées sur des chemins de roulement. La forme des empreintes
est a l’origine du terme << faux effet Brinell ».