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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 mixtes
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5. Revêtements de surface
Un revêtement de surface consiste à substituer à la surface d'origine d'un composant, une nouvelle surface à propriétés mieux adaptées pour répondre aux besoins fonctionnels. Cette substitution peut faire appel à de nombreuses familles de matériaux : polymères, métaux, céramiques, ainsi qu'à de nombreuses techniques. On insiste plus spécifiquement sur les revêtements plus orientés vers les applications tribologiques.
5.1 Revêtements de polymères – Plastication
Les revêtements de polymères peuvent être mis en œuvre par différentes techniques de déposition :
-
par procédés électrostatiques ;
-
au pistolet chalumeau ;
-
par lit fluidisé ;
-
par projection ;
-
par collage de film sur les composants ;
-
vernis de glissement.
D'une manière générale, les polymères ayant un travail d'adhésion relativement plus faible que ce soit contre les métaux, les céramiques, ou entre eux, améliorent le frottement et réduisent les risques d'adhésion. On peut de plus y ajouter facilement des lubrifiants solides, ce qui en fait des matériaux très utilisés en tribologie. Le comportement des revêtements suit celui des polymères massifs avec l'avantage qu'ils évacuent plus facilement la chaleur.
HAUT DE PAGE5.2 Vernis de glissement
Un vernis de glissement consiste en une fine dispersion de lubrifiants dans un liant. L'ensemble est en suspension dans un solvant qui, après évaporation, crée un feuil lubrifiant très mince de l'ordre de quelques micromètres adhérent aux surfaces.
Les vernis de glissement sont mis en œuvre lorsque la situation pour de multiples raisons ne permet pas d'utiliser la lubrification classique : environnements sévères tels que vide poussé, hautes et basses températures, radiations, faibles vitesses de déplacement ne permettant pas de créer un film fluide, petits débattements.
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Revêtements de surface
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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(4) - EYRE (T.S.) - Wear resistance of metals. - Treat. on Mat. Sc and Tech., p. 363-442 (1979).
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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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