Usure des polymères - Aspects thermiques et applications

1 - Aspects thermiques de l’usure des polymères

• 1.1 - Influence de la puissance dissipée sur l’usure
  Figure 1 - Évolution du volume perdu par unité de longueur de glissement V /L avec la force normale P pour le frottement sec ou lubrifié de divers polymères Figure 2 - Évolution avec la force normale P du volume perdu par unité de longueur de glissement V /L par divers polymères frottant à sec à 0,2 m · s–1 sur de l’acier doux poli en contact permanent (Ra » 0,15 m)  Tableau 1
• 1.2 - Influence de la température sur l’usure et la dureté des polymères
  Figure 3 - Évolution avec la température T de la vitesse d’usure k de divers polymères frottant à sec sur de l’acier doux poli (Ra » 0,15 m) (puissance dissipée faible ; T est la température contrôlée de la pièce en acier)  Figure 4 - Évolution avec la température T du module d’Young E et de la dureté H de divers polymères 
• 1.3 - Estimation de la température réelle de contact
  Figure 5 - Évolution avec le produit  = P 1/2 u de l’échauffement moyen réel au contact divisé par le coefficient de frottement pour diverses valeurs de la dureté H du polymère (contre-pièce en acier) 
• 1.4 - Application à l’interprétation des conditions critiques de contact
  Figure 6 - Évolution avec la vitesse de glissement u de la vitesse d’usure k de divers polymères frottant à sec sur de l’acier doux poli (Ra » 0,15 m)  Figure 7 - Évolution avec la vitesse de glissement u de la vitesse d’usure k du polyacétal frottant à sec sur lui-même, du verre et de l’acier doux poli (Ra » 0,15 m ; P = 10 N) Figure 8 - Les deux structures possibles de matériaux composites 

2 - Usure des composites

• 2.1 - Phénomènes spécifiques aux composites
  Figure 9 - Effet de l’orientation des fibres sur le volume d’usure V et le coefficient de frottement d’une résine polyester renforcée par des fibres de carbone (26 % en masse) – Pièce antagoniste en acier à outil dur  Figure 10 - Influence de la composition d’un composite PEEK/PTFE sur ses propriétés mécaniques et son coefficient de frottement à sec contre de l’acier  Figure 11 - Influence de la composition d’un composite PEEK/PTFE sur sa vitesse d’usure abrasive et par transfert en frottement sec 
• 2.2 - Nature et pouvoir abrasif des charges
  Figure 12 - Influence de la nature des fibres de carbone, de la présence d’eau et de la rugosité de la contre-pièce sur la vitesse d’usure de divers composites  Figure 13 - Influence de l’addition de fines poudres abrasives en Al2O3 sur la vitesse d’usure de composites à base de PTFE ou d’époxyde et chargés en fibres de carbone frottant contre de l’acier inoxydable (Ra » 0,15 m)  Figure 14 - Influence à 20 oC de la vitesse de glissement u sur la vitesse d’usure k et le coefficient de frottement de composites à base de PTFE glissant à sec contre un acier inoxydable 316 lisse (Ra » 0,02 m)  Tableau 2
• 2.3 - Exemple des composites contenant du PTFE
  Tableau 3

3 - Conception de systèmes tribologiques

• 3.1 - Règles générales
  Figure 15 - Vitesse d’usure k et intervalle de pression de contact p utilisable (contact conforme) de polymères renforcés ou non renforcés et de matériaux métalliques et céramiques glissant à sec contre un acier (faible vitesse de glissement)
• 3.2 - Diagrammes (k, p ) et domaine d’utilisation tribologique des polymères
  Figure 16 - Courbes limites ( u, p ) pour divers matériaux de frottement à sec utilisés dans les contacts conformes pour le critère 25 m/100h 
• 3.3 - Diagrammes ( u, p )