Objectifs et conditions de mise en œuvre
Lubrification en mise en forme - Frottement et usure : caractérisation

1.1 Objectifs des essais

Il faut souligner en premier lieu que la mise en œuvre d'un essai de frottement ou d'usure peut viser divers objectifs :

• soit comparer les performances de divers lubrifiants ou modes de lubrification ; dans cette optique, un simple classement relatif est nécessaire ;

• soit 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 ; dans cette optique, la conception sera d'autant plus performante que la loi de frottement ou d'usure sera plus représentative.

Il est actuellement impossible de prévoir a priori dans une situation donnée le frottement et l'usure. On caractérise donc expérimentalement le niveau de frottement et d'usure. On a pour cela le choix entre trois procédures, en nous restreignant ici au cas du frottement :

• soit mesurer le frottement sur un tribomètre, machine imposant un mouvement relatif sous une force normale donnée entre deux corps solides représentant respectivement le métal mis en forme et l'outil, la déformation plastique du métal à l'échelle macroscopique restant assez limitée, voire nulle et de toute façon restant confinée au voisinage du contact ;

• soit mesurer le frottement à l'aide d'un essai de simulation du procédé impliquant une déformation plastique macroscopique du métal, d'amplitude comparable à celle imposée par le procédé, par exemple par écrasement d'un anneau, d'une tôle ou d'un cylindre ;

• soit déduire le niveau de frottement de l'étude expérimentale de l'opération de mise en forme sur site industriel ou sur prototype de laboratoire.

L'utilisation d'un tribomètre présente un avantage : la force tangentielle mesurée s'identifie exactement à la force de frottement. Au contraire, dans les deux derniers cas, le frottement se déduit traditionnellement de mesures de géométrie, de vitesse, de forces ou couples à l'aide d'un modèle mécanique reposant sur des hypothèses plus ou moins restrictives ; de ce fait, l'information est donc plus ou moins fiable. Nous allons présenter l'analyse mécanique des essais les plus courants. Pour les procédés, le lecteur est invité à se reporter à ...