Usure des contacts mécaniques - Manifestations de l’usure

1 - Définitions

• 1.1 - Position du problème
• 1.2 - Phénomènes élémentaires d’endommagement des surfaces
  Figure 1 - Endommagements d’un corps frottant
• 1.3 - Formes d’usure
  Figure 2 - Phénomènes élémentaires de l’usure adhésive : formation de transfert Figure 3 - Transfert consécutif à des liaisons adhésives (portée d’arbre à cames en acier frottant sur carter en alliage d’aluminium) Figure 4 - Phénomènes élémentaires de l’usure abrasive à deux et trois corps Figure 5 - Usure abrasive à trois corps : arbre en acier nitruré frottant sur coussinet en acier 100 Cr 6, en ambiance d’eau chargée de sable Figure 6 - Effet de la dureté du corps considéré comme abrasif (Habr) sur le taux d’usure du corps antagoniste considéré comme métal (Hmétal) Figure 7 - Usure corrosive sur portée de soupape moteur. Oxydation par les gaz chauds. Usure de la couche d’oxydes générée par réaction avec les gaz chauds (grossissement 30) Figure 8 - Compétitivité entre usure adhésive et usure corrosive. La courbe 2 correspond à des conditions plus sévères que la courbe 1 (par exemple vitesse et/ou pression et/ou température plus élevées) Figure 9 - Usure par fatigue superficielle Figure 10 - Usure par fissuration dans le cas des matériaux fragiles Figure 11 - Cicatrices d’usure typiques en fretting Figure 12 - Exemple de fretting-corrosion. Douille d’assemblage en acier Figure 13 - Érosion par un fluide chargé. Piston de pompe véhiculant un fluide à base d’alumine Figure 14 - Usure par cavitation. Patin de pompe hydraulique à pistons Figure 15 - Coexistence d’usure abrasive à deux corps et à trois corps. Effet de la présence de débris d’usure dans le contact sur la distribution de pression de contact

2 - Étude et quantification de l’usure

• 2.1 - Paramètres à prendre en compte
• 2.2 - Lois d’usure
  Figure 16 - Valeurs du coefficient d’usure
• 2.3 - Méthodes d’étude
  Figure 17 - Mesure d’une hauteur usée grâce à une empreinte de microdureté Vickers Figure 18 - Évolution de la courbe de densité de probabilité des hauteurs d’un profil de surface avec l’usure Figure 19 - Domaine de sensibilité des différentes techniques de suivi de l’usure par l’étude des particules d’usure Figure 20 - Dissipation d’énergie en frottement conduisant à la perte de matière Tableau 1
• 2.4 - Approche énergétique
  Figure 21 - Exemple de comparaison du comportement en usure de différents matériaux lors d’un essai de fretting Figure 22 - Illustration de l’activation du processus de dégradation des matériaux Figure 23 - Démarche cartes en tribologie Figure 24 - Carte de température de Lim et Ashby (d’après )
• 2.5 - Cartographie
  Figure 25 - Carte d’usure de Lim et Ashby montrant les domaines de phénomènes d’usure (d’après ) (pour les définitions de pressions et vitesses normalisées, se reporter à la figure ) Figure 26 - Carte d’usure de HSU montrant l’évolution du taux d’usure avec la pression de contact et la vitesse (d’après ) Figure 27 - Carte d’usure schématique montrant les domaines de prépondérance des divers phénomènes d’usure Figure 28 - Dégradations engendrées par le fretting en fonction de la condition de glissement Figure 29 - Analyse expérimentale de la réponse du contact soumis au fretting : identification de la carte de sollicitation locale et de la carte de réponse du matériau