Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article présente l’usure, principalement sous son aspect classique, en considérant les phénomènes élémentaires responsables des endommagements que subit la surface d’un corps en frottement. Les principaux types d’usure sont décrits en se basant sur la nature des phénomènes à l’origine des dégradations. Afin de mieux appréhender les processus d’usure et améliorer la compréhension des durées de vie des mécanismes, différentes méthodes d’étude de l’usure sont présentées basées sur des analyses qualitative et/ou quantitative ; des approches énergétiques et la cartographie permettant de représenter l’évolution des phénomènes avec les sollicitations.
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Lire l’articleAuteur(s)
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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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Michel CARTIER : Responsable du département Mécanique des surfaces et tribologie de HEF R & D (Hydro-mécanique et Frottement) - Cette version est issue de la relecture et de la mise à jour de l’article [BM 5 067] de Muriel QUILLIEN, maîtresse de conférences à l’ISAE-Supméca.
INTRODUCTION
Dans le domaine de la tribologie, l’usure est une des conséquences du frottement. Elle correspond à une perte d’usage par suite de déformations plastiques, de fracturations ou d’un enlèvement de matière, d’un ou des corps en glissement.
Les causes possibles de l’usure sont extrêmement variées. Les différents types de phénomènes pouvant intervenir, séparément ou simultanément, appartiennent à deux groupes de facteurs.
-
Effets du contact proprement dit : interactions mécaniques, chimiques, métallurgiques, entre les deux corps en présence.
-
Effets de l’environnement (atmosphère, lubrifiant…) :
• actions physicochimiques dues à la composition du milieu,
• actions mécaniques induites par la nature, la propreté de ce milieu (par exemple caractère abrasif d’une ambiance polluée).
La diversité des formes et causes possibles d’endommagement des surfaces explique l’étendue des moyens d’action à disposition, par exemple en termes de matériaux.
Cet article s’insère dans une série consacrée à l’usure des contacts mécaniques :
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2001 par Philippe KAPSA, Michel CARTIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion
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2. Étude et quantification de l’usure
D’énormes progrès ont été réalisés dans les dernières décennies par les laboratoires de recherche en tribologie, grâce à la possibilité d’utiliser un matériel de saisie informatique de plus en plus performant. C’est ainsi qu’il a été possible, en combinant les tribomètres classiques avec de puissants capteurs, de mieux appréhender les processus d’usure et de frottement.
Ces études de l’usure sont également d’un grand intérêt quant à la compréhension des durées de vie de différents mécanismes et ce, en prévision d’éventuelles avaries ou dans l’optique de tester de nouveaux matériaux.
2.1 Paramètres à prendre en compte
Les paramètres de l’usure, ou variables opératoires, sont nombreux et il apparaît nécessaire de bien les connaître pour une analyse précise d’un problème tribologique. Les principaux sont [BM 5 066] :
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les caractéristiques du mouvement relatif entre les corps composant le mécanisme : cinématique, vitesse, amplitude… ;
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la charge normale appliquée ;
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le mode de contact (surfacique ou ponctuel) ;
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l’environnement (atmosphère, température…).
2.2 Lois d’usure
Dans de nombreuses situations industrielles, les utilisateurs et les concepteurs désirent disposer de lois d’usure afin de prédire le comportement et la durée de vie d’un système. Cette question est très délicate car les lois permettant de décrire quantitativement l’usure sont très imprécises et peu fiables. Ces approches sont par ailleurs en général très fortement critiquées par les scientifiques qui peuvent mettre en avant de nombreux contre-exemples.
Malgré...
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Étude et quantification de l’usure
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ARCHARD (J.F.), HIRST (W.) - The wear of metals under lubricated conditions. - Proc. R. Soc. A 236, p. 397-410.
-
(2) - SAUGER (E.) - Contribution à l’étude de la transformation tribologique superficielle en fretting. - Thèse n° 97-25, École Centrale de Lyon (1997).
-
(3) - LIM (S.C.), ASHBY (M.F.) - Overview n° 55. Wear mechanisms maps. - Acta Metallurgica. Vol. 35, n° 1, p. 1-24 (1997).
-
(4) - HSU (S.M.), WANG (Y.S.), MUNRO (R.G.) - Quantitative Wear maps as a visualisation of wear mechanism transitions in ceramic material. - Wear 134, p. 1-11 (1989).
-
(5) - FOUVRY (S.), KAPSA (P.), ZAHOUANI (H.), VINCENT (L.) - Wear analysis in fretting of hard coatings through a dissipated energy concept. - Wear 203-104, p. 393-403 (1997).
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...
1 Organismes de formation (liste non exhaustive)
INSA Valor (Institut National des Sciences Appliquées)
– Tribologie Numérique et Expérimentale
– États de surface – Cotation et Mesure – Niveau 1
Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM)
– Tribologie : frottement, usure et lubrification des organes mécaniques
– Traitements de surface : aide au choix
HEF Formation
– La tribologie : Savoir traiter les problèmes de frottement et d'usure
– Traitements et revêtements de surfaces appliqués aux problèmes de frottement
École Centrale de Lyon (ECL)
– Les principes de la Tribologie et leurs applications
– Expertises de pièces usées en tribologie
– États de surface : ingénierie, caractérisation et fonctionnalités
– Pratique de la microscopie à force atomique (AFM)
– Microscopie AFM et/ou nanodureté
Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) – Entreprises
– Tribologie et conception mécanique (à l'ISAE-Supméca)
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