En régime épais de lubrification, avec une épaisseur de lubrifiant de l’ordre du micromètre, le frottement est fonction uniquement de la pression et de la température de contact ; les processus de dégradation de l’outil sont réduits au maximum.Pour des lubrifiants newtoniens, des formules sont données pour estimer l’ordre de grandeur de l’épaisseur du film lubrifiant et décrire la morphologie du film lubrifiant, dans différentes mises en oeuvre.L'article explique enfin comment on a pu étendre les théories précédentes aux lubrifiants de rhéologie plus complexe tels que les fluides non newtoniens.
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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
Nous poursuivons dans ce dossier la présentation des problèmes de lubrification des procédés de mise en forme. Dans les deux premières parties, nous avions présenté les principes généraux de la lubrification, puis les règles à respecter dans le choix du lubrifiant selon le procédé et finalement les moyens d'essais, voie indispensable pour préciser les performances d'un lubrifiant en terme de frottement et d'usure de l'outil. Dans cette partie, nous analysons le régime de lubrification par films épais (épaisseur de l'ordre du micromètre) formés :
à froid, grâce à la viscosité des lubrifiants liquides et la consistance des lubrifiants dits solides (savons métalliques, revêtements métalliques) ;
à chaud, par viscosité des revêtements à base de verres métalliques.
Cet exposé se compose de quatre dossiers :
[M 3 015] Principes généraux et choix ;
[M 3 016] Frottement et usure : caractérisation ;
[M 3 017] Régime de lubrification par films épais ;
[M 3 018] Régime de lubrification mixte.
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 3 017].
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On se propose ici de fournir les formules permettant d'estimer l'ordre de grandeur de l'épaisseur du film lubrifiant et de décrire la morphologie du film lubrifiant.
Pour cela, on adopte les hypothèses simplificatrices suivantes :
lubrifiant thermopiézovisqueux, de viscosité (Δθ est l'augmentation de température au-dessus d'une température de référence θ0) :
( 1 )
avec :
p
:
pression,
γ
:
coefficient de piézoviscosité,
δ
:
coefficient de thermoviscosité ;
métal et outil idéalement lisses (l'effet de la rugosité du métal sera discutée au § 1 de [M 3 018]) ;
déformation plane ou axisymétrique du produit : on appelle x la coordonnée le long de l'interface métal-outil.
Avec l'hypothèse supplémentaire de cisaillement isotherme du lubrifiant (discutée plus précisément au § ), le débit de lubrifiant traversant une section du film à l'abscisse x s'écrit [21] (figure 4) :
...
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(1) -
KUDO (H.) -
Towards net-shape forming.
-
J. Mater. Proc. Technol., 22, p. 307-342 (1990).
(2) -
SCHEY (J.A.) -
The validity of various friction concepts in deformation processing.
-
Proc. of NAMRC IV (Columbus, USA), p. 108-114, mai 1976.
(3) -
FELDER (E.), MONTMITONNET (P.), DELAMARE (F.) -
Tribologie de la Mise en Forme des Métaux.
-
Cours Mastère Matériaux et Mise en Forme – CEMEF, École des Mines de Paris, Sophia Antipolis, 392 p. (1996-2004).
(4) -
FELDER (E.) -
Interactions métal-cylindres en laminage
-
. Cahiers CESSID 85-171, Maizières les Metz, 166 p. (1985).
(5) -
SCHMID (S.R.), WILSON (W.R.D.) -
Lubrication of aluminium rolling by oil-in-water emulsions.
-
Trib. Trans., 38, no 2, p. 452-458 (1995).
(6) -
WILSON (W.R.D.), WANG (J.I.) -
Hydrodynamic lubrication in...
Bibliographie & annexes
English
Lubrifiants non newtoniens
