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RÉSUMÉ
En cours de fonctionnement, les surfaces des composants mécaniques sont soumises à des sollicitations de type mécanique, thermique et physicochimique. Pour les composants à fonctions tribologiques, à ces sollicitations s'ajoutent celles générées par les actions de contact, ce qui impose alors des propriétés des couches superficielles supérieures à celles requises pour les matériaux en volume. Les traitements et les revêtements de surface, choisis en fonction des risques majeurs d’endommagement (abrasion, adhésion, érosion…), peuvent apporter aux surfaces une résistance mécanique ou physico-chimique adaptée, sans nécessité à cœur de matériaux onéreux. De nos jours, les avancées technologiques permettent d’offrir un grand choix de possibilités de traitements et de revêtements de surface à usage tribologique.
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René GRAS : Professeur Emérite SUPMECA
INTRODUCTION
En cours de fonctionnement, les surfaces des composants mécaniques sont soumises à des sollicitations de type mécanique, thermiques et/ou physicochimique.
Les efforts mécaniques se traduisent par des contraintes qui deviennent maximales près des surfaces ; c'est le cas en sollicitations de flexion ou de torsion. De plus, les irrégularités de surface, forme et rugosité, peuvent entraîner des concentrations de contraintes qui induisent des zones de fragilité supplémentaires.
Les sollicitations thermiques peuvent avoir pour origine l'environnement général ou la chaleur générée par le frottement dans le contact.
Les sollicitations physicochimiques sont le fait des agressions environnementales du milieu extérieur pouvant se traduire par des phénomènes de corrosion ou d'oxydation ou dans certaines circonstances par des phénomènes de fragilisation.
Pour les composants à fonctions tribologiques, à ces sollicitations s'ajoutent celles générées par les actions de contact et qui peuvent être d'origines mécaniques, thermiques, électriques et physicochimiques.
Il importe donc que les propriétés des couches superficielles soient supérieures à celles requises pour les matériaux en volume. Réaliser des propriétés de haut niveau sur tout le volume des composants, exigerait, en effet, des matériaux d'un coût trop élevé et de mise en œuvre difficile ou pourrait même entraîner des inconvénients tels qu'une fragilisation ou un manque de souplesse du composant.
Ces difficultés peuvent être résolues par les traitements ou revêtements des surfaces qui permettent de donner aux surfaces des propriétés leur assurant une résistance satisfaisante aux différents types de sollicitation qu'elles subissent, tout en gardant à cœur des matériaux aux propriétés moins élevées, moins onéreux ou de mise en œuvre plus facile.
Les traitements et revêtements de surfaces ont fait l'objet, au cours des dernières décennies, de développements et modifications qui ont permis d'offrir un choix important de possibilités pour améliorer les propriétés mécaniques des composants, leurs propriétés de résistance aux agressions physicochimiques, ou leurs propriétés pour remplir des fonctions tribologiques. On se propose dans ce dossier de regrouper des éléments permettant de réaliser ce dernier point.
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Traitements de surface
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3. Choix d'un traitement ou d'un revêtement de surface
En fonction des risques majeurs d'endommagement de surface dans la situation considérée, on doit s'orienter vers un traitement ou un revêtement approprié.
3.1 Endommagement par adhésion
L'adhésion ou l'usure adhésive, se manifestant spécifiquement selon le modèle de Bowden et Tabor par l'établissement de liaisons interfaciales, il s'agit du point de vue des matériaux de limiter l'apparition de ces liaisons ou de les fragiliser.
La création de ces liaisons dépend directement de la nature des matériaux, de leurs propriétés physicochimiques et mécaniques. Parmi ces différentes propriétés, on peut distinguer :
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la structure cristallographique ; on préfère les réseaux hexagonaux ou cubiques centrés aux réseaux cubiques à faces centrées beaucoup plus enclins à l'adhésion ;
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l'affinité avec les matériaux antagonistes ; les études établissant les corrélations entre les avaries par adhésion et la solubilité des métaux ont établi que, dans la très grande majorité des cas, les couples de matériaux insolubles entre eux ou formant des composés chimiques intermétalliques avaient la meilleure résistance à l'adhésion ;
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la cohésion interne du matériau ; cette propriété se traduit par la nécessité d'une résistance mécanique suffisante pour éviter les déformations importantes.
3.2 Endommagement par abrasion
Le déplacement de matière par des particules dures, libres ou liées à l'une des surfaces en contact, est régi par plusieurs paramètres :
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la...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PIEUCHOT (A.), BLOUET (J.), GRAS (R.), COURTEL (R.) - * - Méc. Mat. Élec. Gami, Paris, oct. 1964.
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(2) - CAUBET (J.J.) - Théorie et pratique industrielle du frottement. - Dunod-Technip, Paris (1964).
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(3) - RABINOWICZ (E.) - * - J. Inst. Met., 95 (1967).
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(5) - FINNIE (I.) - Some observations on the erosion of ductile metals. - Wear 19, p. 81-90, janv. 1972.
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(6) - ZUM GAHR (K.L.) - Microstructure and wear of materials. - Tribology Series 10, Elsevier (1987).
-
(7) - LANSDOWN...
NORMES
-
Définition des épaisseurs de traitements de surfaces. - NF EN ISO 2064 -
-
Mesures des épaisseurs de traitements et revêtements de surfaces. - NF EN ISO 1463 -
-
Contrôle de l'adhérence des dépôts. - NF EN ISO 2819 -
-
Ductilité des revêtements. - NF EN ISO 8401 -
-
Essais de corosion. - NF EN ISO 9212 -
-
Projection thermique : mesure de l'adhérence par essais de traction. - NF EN ISO 14916 -
-
Méthode normalisée de mesure de la porosité des revêtements obtenus par projection thermique. - NF EN ISO 26946 -
-
Évaluation des propriétés d'adhésivité/cohésion de plasma pulvérisé sur des revêtements métalliques et inorganiques. - NF...
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