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Auteur(s)
-
Jean AYEL : Professeur honoraire à l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ce document, qui s’intègre dans une série concernant les différentes formes d’usure pouvant affecter les moteurs, est la suite du Usure dans les moteurs- Formes fondamentales traitant les usures adhésive, abrasive, corrosive et par fatigue dans les moteurs.
Il traite des formes complexes d’usure dont les mécanismes font intervenir, comme phénomènes composants, certaines des formes fondamentales d’usure précédemment décrites.
La corrosion de contact, très fréquente dans les mécanismes de transmissions et les machines industrielles, se rencontre aussi dans les moteurs où se manifestent des phénomènes de vibrations de torsion et de flexion de vilebrequin. C’est pourquoi on peut rencontrer cette forme d’usure sur les emmanchements de volants ou de pignons sur les extrémités du vilebrequin, sur les plots de dampers de moteurs Diesel, sur le dos des coussinets de paliers lorsqu’ils sont mal ajustés dans leurs logements, sur les roulements à billes ou à rouleaux, etc.
L’érosion par cavitation est une forme d’usure qui peut se manifester dans deux parties du moteur :
-
a) dans le circuit d’huile lorsque le moteur tourne vite et que l’huile est très aérée ; l’érosion affecte alors les couches antifriction des paliers ;
-
b) dans le circuit de refroidissement des moteurs (Diesel notamment) fonctionnant dans des conditions thermiques très sévères ; l’érosion, qui peut prendre des proportions catastrophiques comme le percement des chemises, est surtout localisée au niveau des chemises, de la culasse et de la pompe à eau.
Les usures d’origine électrique enfin, comme le piquage électrique ou la corrosion galvanique, peuvent se manifester dans certaines conditions dans les moteurs, mais restent pratiquement toujours des phénomènes de second ordre par rapport aux autres formes d’usure.
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Accueil > Ressources documentaires > Mécanique > Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques > Moteur thermique : alimentation et lubrification > Usure dans les moteurs - Formes complexes > Corrosion de contact
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Présentation
Érosion par cavitation
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1. Corrosion de contact
1.1 Mécanisme de la corrosion de contact
La corrosion de contact, appelée encore « usure par petits débattements » ou quelquefois « faux effet Brinell » par les spécialistes des roulements (« fretting wear », « fretting corrosion » ou « false Brinelling »), est la détérioration qui affecte les surfaces en contact, chargées et soumises à des mouvements de très faibles amplitudes (vibrations, microglissements, petits débattements) allant de quelques µm à des distances de l’ordre du mm.
Ces surfaces sont soumises à des microcontacts adhésifs qui, cisaillés, donnent lieu à du transfert adhésif suivi du détachement de particules d’usure. Mais, alors que les particules d’usure adhésive sont évacuées du contact par le mouvement relatif de grande amplitude des deux surfaces, les débris d’usure générés par corrosion de contact restent en place, s’accumulent et s’oxydent. Avec les métaux ferreux (aciers et fontes), l’oxyde est constitué d’un oxyde ferrique anhydre de couleur rouge, l’hématite α-Fe2O3 , qui, très dur, provoque des détériorations par matage abrasif des surfaces. Le phénomène peut être aggravé par fissuration par fatigue si les surfaces sont sensibles à ce type d’usure. Le mécanisme de la corrosion de contact est schématisé figure 1. Les poudres d’oxydes formées par corrosion de contact sont de couleur noirâtre avec les métaux cuivreux, et de couleur blanc-grisâtre avec les alliages légers. L’aspect de la détérioration par corrosion de contact va du simple ternissement des surfaces à de l’érosion sévère. Dans certains cas, celui des roulements par exemple, l’aspect est celui du piquage par fatigue. Mais, dans tous les cas, l’usure par corrosion de contact est toujours accompagnée d’une accumulation caractéristique de poudre rouge d’oxyde α-Fe2O3 (hématite) (figure 2) [30] [31].
Les organes sensibles à cette forme d’usure sont les roulements et butées à billes et à rouleaux, ne tournant pas, mais soumis à un champ vibratoire : les emmanchements, les clavetages, les cannelures, le dos des coussinets lorsqu’ils sont montés avec du jeu dans leurs logements, etc. Dans le cas des roulements,...
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Corrosion de contact
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCHILLING (A.) - Automobile Engine Lubrication. - Scientific Publications (G.B.) Ltd. Broseley, Shropshire, England (1972).
-
(2) - AYEL (J.) - L’usure dans les moteurs. - Colloque I.A.P « Filtration et lubrification ». Alger, avr. (1980).
-
(3) - AYEL (J.) - Les différentes formes d’usure des surfaces. - Cours de lubrification des moteurs, ENSPM, Centre moteurs et utilisation des hydrocarbures, Rueil-Malmaison (1995).
-
(4) - BOWDEN (F.P.), TABOR (D.) - Friction and lubrication. - Meethuen and Co Ltd., London (1967).
-
(5) - ARCHARD (J.F.) - Contact and rubbing of flat surfaces. - J. Appl. Phys., p. 981-988 (1953).
-
(6) - RABINOWICZ (E.) - Friction and wear of materials. - John Wiley, New York (1965).
-
...
ANNEXES
Dans les Techniques de l’Ingénieur Génie mécanique
CARTIER (M.) - KAPSA (P.) - Usure des contacts mécaniques. - Problématique et définitions, BM 5 065 (2001). Éléments de tribologie, BM 5 066 (2001). Manifestations de l’usure, BM 5 067 (2001). Maîtrise de l’usure et du frottement, BM 5 068 (2001).
FLAMAND (L.) - Fatigue de surfaces. - BM 5 055 (1993).
AYEL (J.) - Lubrifiants. Additifs à action chimique. - BM 5 343 (2001).
HAUT DE PAGE
Wear et Tribology International pour les bases scientifiques de l’usure ;
Ingénieurs de l’Automobile, Revue Technique Automobile, Revue Technique Diesel, et MTZ pour les applications industrielles visant à combattre l’usure dans les moteurs.
Fascicules et documents techniques édités par les équipementiers : AE/Federal Mogul, Daros, Goetze, Perfect Circle/Dana et Teves-Thomson/TRW/Federal Mogul pour les segments ; AE/Federal Mogul, KolbenSchmidt, Mahle et Nural pour les pistons ; AE/Federal Mogul, Goetze, KolbenSchmidt, Mahle et Pont-à-Mousson pour les cylindres ; AE/Federal Mogul, J. Weco/Mahle/J. Wisemann, Süko/Mahle et Weyburn-Bartel/AE (ex (T&N)/Federal Mogul pour les organes de distribution.
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