Usure des contacts mécaniques - Problématique et définitions

Selon la plupart des glossaires et définitions appartenant à la littérature technique spécialisée, l’usure correspond à la « perte progressive de matière de la surface active d’un corps, par suite du mouvement relatif d’un autre corps sur cette surface ».

Du point de vue du mécanicien, la notion d’usure est beaucoup moins restrictive car elle s’applique plus généralement à tout évènement conduisant à une perte de fonction des composants ou systèmes, ce point de vue corroborant d’ailleurs les définitions plus communes qui associent à l’usure la détérioration due à l’usage.

La perte de fonction correspond aux dysfonctionnements qui peuvent résulter :

• des évolutions dimensionnelles, géométriques des pièces, telles que l’accroissement des jeux dû à une perte de cote (dégradation de la précision, etc.) ou au contraire, le colmatage des interfaces par l’accumulation de débris (blocage, coincement...) ;

• des phénomènes de dégradation des surfaces (rayures, sillons, cavités, excroissances...) dont l’influence peut être dommageable à plusieurs égards : déficience d’une étanchéité, altération des propriétés mécaniques des composants ou encore détérioration de l’aspect...

À ces manifestations possibles de l’usure, qui correspondent aux constats réalisables sur les pièces, peuvent s’ajouter un certain nombre d’effets directs ou indirects, préjudiciables au fonctionnement normal d’un mécanisme et/ou à son environnement : vibrations, bruits, émission de particules, accroissement de la puissance consommée, du niveau de température, de la consommation de lubrifiants...

La diversité des formes possibles de détérioration pose, en pratique, le problème de la définition des critères de l’usure ; en effet, dans les cas où l’usure ne correspond pas à une évolution dimensionnelle quantifiable (perte de cote), elle ne peut être corrélée à des grandeurs directement mesurables sur les éléments de machine. En particulier, la notion de taux d’usure, qui exprime la perte de matière en fonction de la distance parcourue, est totalement inadaptée pour un grand nombre de situations, de sorte que l’on préférera souvent parler de durabilité qui fait référence au temps, ou au nombre de cycles d’utilisation pendant lequel la fonction est maintenue.

Cependant, si l’usure est, dans le cas général, dommageable, il est un cas au moins où le phénomène, pris exclusivement sous l’angle des évolutions géométriques, est favorable. Ainsi, et à condition qu’elle soit contrôlée, l’usure est-elle exploitée pour assurer le rodage des mécanismes.

Dans l’ensemble des secteurs industriels concernés par l’usure, plus de deux tiers des problèmes rencontrés relèvent de la mécanique (dans ce domaine, 30 % des avaries sont imputables à l’usure). Liée aux déplacements de deux corps l’un par rapport à l’autre, l’usure se rencontre plus particulièrement sur toutes les machines dont les fonctions utilisent les actions de contact : transmission des forces ou mouvements entre les différentes parties constitutives, guidages en rotation ou translation, assemblages, étanchéités...

Cet article est le premier d’une série de quatre articles traitant de l’usure des contacts mécaniques. Il est suivi de :

• Usure des contacts mécaniques. Éléments de tribologie [BM 5 066] ;

• Usure des contacts mécaniques. Manifestations de l’usure [BM 5 067] ;

• Usure des contacts mécaniques. Maîtrise de l’usure et du frottement [BM 5 068].