Présentation
English
Auteur(s)
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Michel CARTIER : Responsable du département Mécanique des surfaces et tribologie de HEF R & D (Hydromécanique et Frottement)
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Philippe KAPSA : Directeur de recherches au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Directeur du Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, UMR CNRS 5513
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Lire l’articleINTRODUCTION
Faute de pouvoir s’appuyer sur des prescriptions formelles, et, qui plus est sur des « catalogues » de solutions, la résolution des problèmes de frottement et d’usure repose aujourd’hui essentiellement sur un certain nombre de « règles de l’art » issues de lois générales construites le plus souvent sur la base de retours d’expériences, recoupements…
Malgré les efforts consentis pour essayer de formaliser les connaissances et le savoir-faire (modélisations, bases de données, guides d’emploi…), les informations accessibles restent des indicateurs qui, le plus souvent, permettent de conclure non pas sur le choix d’une solution, mais sur plusieurs options pos-sibles. Cette situation très courante justifie la place importante de l’expérimentation en tribologie, qui constitue un moyen souvent incontournable de sélection et choix définitifs des solutions.
On trouvera ci-après un certain nombre de règles de conception utilisables en construction mécanique, ces prescriptions impliquant la plupart des paramètres du contact tribologique : géométrie, topographie, lubrification, matériaux… Les règles et recommandations proposées s’articulent de la façon suivante :
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le premier groupe de recommandations, relatif aux contraintes mécaniques superficielles, aux températures, au coefficient de frottement, à la lubrification, correspond à des principes applicables aux situations (les plus fréquentes) où les phénomènes d’usure mettent en cause le comportement mécanique et thermique des contacts frottants ;
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les prescriptions concernant la topographie regroupent des spécifications à adapter au cas par cas, en fonction du contexte d’utilisation et notamment du mode de lubrification ;
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les indicateurs spécifiques aux matériaux (incluant les traitements de sur-faces) portent, d’une part sur les critères de choix et d’orientation en fonction des principaux modes d’usure, d’autre part sur les propriétés de base et domaines d’utilisation de quelques grandes familles de solutions possibles.
Cet article constitue le dernier chapitre d’une série consacrée à l’ Usure des contacts mécaniques :
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VERSIONS
- Version courante de août 2023 par Michel CARTIER, Philippe KAPSA
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Règles de conception
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2. Rôle des matériaux et traitements de surfaces
on se reportera utilement, pour la partie traitements de surfaces, à l’ouvrage cité en référence [32].
Les prescriptions correspondantes s’appuient sur les données suivantes.
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Propriétés requises en fonction des différents modes d’usure
Le tableau 2 situe, pour les principaux phénomènes élémentaires rencontrés sur les contacts mécaniques frottants, les orientations relatives aux propriétés des matériaux.
On notera que si l’usure mécanique peut être assez directement corrélée à certaines caractéristiques intrinsèques des matériaux, l’usure adhésive a pour particularité de faire aussi intervenir la notion couple frottant ; par conséquent, les données qualitatives, comparatives, situant les caractéristiques des traitements de surfaces par rapport à ce critère (cf. « situation de frottement à sec » dans le tableau 7), n’ont valeurs que d’indicateurs, exprimant l’effet général de ces traitements relativement à des substrats non conditionnés.
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Comparaison des caractéristiques de matériaux et traitements à usage tribologique
Les tableaux 3 et 4 situent, en fonction des principaux critères possibles de choix, les propriétés remarquables de quelques familles de produits et procédés d’utilisation courante en mécanique. Pour ce qui concerne plus particulièrement les traitements de surfaces (dont la correspondance avec les procédés de mise en œuvre est précisée sur le tableau 5), ces propriétés correspondent aux modifications apportées sur des substrats en général métalliques.
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