Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les essais de frottement et d'usure sont une voie indispensable pour préciser les performances d'un lubrifiant de mise en forme. La mise en œuvre d'un essai de frottement ou d'usure peut permettre de comparer les performances de divers lubrifiants ou modes de lubrification. Ces essais peuvent également fournir une loi de frottement ou d'usure permettant une simulation numérique du procédé de mise en forme, par exemple pour permettre la conception d'une nouvelle opération (forgeage, emboutissage, laminage, étirage...) et alléger les essais de mise au point.
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Éric FELDER : Ingénieur Civil des Mines de Paris - Docteur ès Sciences - Maître de Recherches Groupe Surfaces et Tribologie CEMEF (Centre de Mise en Forme des Matériaux) UMR 7635 CNRS-École des Mines de Paris
INTRODUCTION
Dans ce dossier, qui fait suite au fascicule [M 3 015], nous présentons les essais de frottement et d'usure, voie indispensable pour préciser les performances d'un lubrifiant de mise en forme. Nous allons ainsi successivement présenter :
-
les objectifs et les conditions de mise en œuvre des essais ;
-
les essais tribométriques standards ;
-
les essais d'écrasement plastique ;
-
comment caractériser l'usure.
Quelques compléments sur les moyens d'essais sont présentés dans les dossiers suivants qui traitent encore ce sujet.
Il faut noter que le développement des techniques de simulation numérique [1] [2] [3] a permis, durant ces dernières années, de s'affranchir de la plupart des hypothèses simplificatrices, mais parfois peu réalistes, sur la géométrie des opérations de mise en forme ou des essais et la rhéologie du métal ; de ce fait, il a fortement modifié l'approche de ces problèmes et la mise en œuvre des essais de frottement. Les méthodes de simulation numériques apportent en effet la possibilité d'analyser finement les conditions de contact métal/outil dans les essais et les procédés : pression de contact, vitesse de glissement, température… La simulation numérique apporte ainsi une amélioration de la fiabilité des résultats des essais par optimisation des conditions de mise en œuvre des essais, de leur interprétation et de leur application. Nous illustrons ce point dans ce dossier. La simulation numérique permet également de modéliser les phénomènes physiques qui, à l'échelle microscopique, conditionnent les performances du lubrifiant, ce dernier aspect, le plus complexe, est toutefois le moins achevé (voir les dossiers suivants qui traitent ce sujet).
Ce dossier fait partie d'une série de textes sur la « Lubrification en mise en forme ».
Les symboles utilisés dans ce texte ont, pour la plupart, été introduits en [M 3 015]. Le lecteur se reportera utilement à son tableau de symboles.
Les références bibliographiques sont données dans la fiche « Pour en savoir plus » : [Doc. M 3 016].
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Essais d'écrasement plastique
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2. Essais tribométriques standards
2.1 Description générale
Frottement et usure se mesurent classiquement sur un tribomètre , machine assurant le mouvement relatif de deux corps solides sous une force normale P et maintenue constante le plus souvent ; P permet d'ajuster la pression de contact au niveau voulu. Le coefficient de frottement de Coulomb ou la cission moyenne de contact s'obtiennent directement à partir de la force tangentielle F et de l'aire de contact macroscopique ou apparente Aa :
-
La figure 4 est le schéma de principe des deux types de contact couramment utilisés.
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Contact plan/plan ou contact entre pièces de surface conforme (figure 4 a ) : la force P impose une pression (apparente) de contact p = P/Aa bien définie où Aa est constante et fixée par la géométrie des pièces. Il faut noter toutefois qu'il est relativement difficile d'assurer, au moins initialement, une répartition uniforme de la pression de contact du fait des défauts de planéité des deux antagonistes et des difficultés pour assurer un bon parallélisme de la surface des deux corps ; ce point n'est pas trop critique en général à faible pression de contact, car la valeur de μ et le volume d'usure dépendent au premier ordre de la force normale P et non de la pression apparente de contact p. Il est possible, à l'aide de montages assez complexes, d'imposer des pressions de contact supérieures à la limite d'élasticité Re du métal, mais à condition de confiner latéralement I'éprouvette correspondante, ce qui la maintient dans un domaine de déformation élastique ...
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Essais tribométriques standards
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WAGONER (R.L.), CHENOT (J.-L.) - Metal forming analysis. - Cambridge University Press, New York, 201 fig. (avec problèmes et exercices), 376 p. (2001).
-
(2) - CHENOT (J.L.), FOURMENT (L.), DUCLOUX (R.), WEY (E.), RAVASSARD (P.) - Développement du logicien FORGE3® en collaboration avec l'industrie. - Congrès Français de Mécanique, Troyes, 12 p., sept. 2005.
-
(3) - * - Computer codes FORGE : http://www.transvalor.com
-
(4) - FELDER (E.) - Interactions métal-cylindres en laminage. - Cahiers CESSID 85-171, Maizières les Metz, 166 p. (1985).
-
(5) - SCHEY (J.A.) - Tribology in metalworking – Friction lubrication and wear. - American Society for Metals, Metals Park, Ohio, 736 p. (1983).
-
(6) - BAQUE (P.), FELDER (E.), HYAFIL (J.), d'ESCATHA (Y.) - Mise en forme des...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
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Sites généraux sur la productique et la mise en forme
-
Annuaires généraux de sociétés proposant des lubrifiants pour la mise en forme
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Sites de sociétés proposant des lubrifiants pour la mise en forme
Acheson Company http://www.achesonindustries.com
Castrol International http://www.castrol.com
Chemetall Foote Corporation http://www.chemetall.com/
Chemtool Inc./Metalcote http://www.chemtool.com
Condat Corporation http://www.condatcorp.com
Fuchs Lubricants Company http://www.fuchs.com
Fuchs http://www.fuchs-oil.de
HEF, France http://www.hef.fr/
Houghton International Inc. http://www.houghtonintl.com
Kluber Lubrication http://www.kluber.com
Metal...
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