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RÉSUMÉ
Cet article porte sur la forte sensibilité des propriétés des polymères à la température. L’influence de la puissance dissipée, puis de la température sur l’usure et la dureté des polymères est largement détaillée, même si l’amélioration de la résistance au vieillissement est envisageable par addition de charges. La conception de systèmes tribologiques, mettant en jeu des contacts et des mouvements relatifs de pièces, est de ce fait assez complexe, la prise en contact de l’usure y est primordiale.
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Eric FELDER : Ingénieur civil des Mines de Paris - Docteur ès sciences - Maître de recherches à l’École des mines de Paris - Groupe « Surfaces et Tribologie » - Centre de mise en forme des matériaux (Cemef)
INTRODUCTION
La première partie a présenté l’approche expérimentale de l’usure et ses relations avec les propriétés mécaniques des polymères. Dans cette seconde partie, nous précisons d’abord les conséquences sur l’usure de la forte sensibilité des propriétés des polymères à la température. Les deux derniers paragraphes précisent deux points importants pour les applications pratiques : l’amélioration des propriétés d’usure des polymères par addition de charges et l’utilisation de ces matériaux composites et la prise en compte de l’usure dans la conception d’un contact.
Le comparatif rassemble l’ordre de grandeur des propriétés tribologiques des polymères, chargés et non chargés, lors du frottement à sec contre une pièce en acier : coefficient de frottement, vitesse d’usure et valeur maximale du produit pΔu, ainsi que leurs principales propriétés physico-chimiques.
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Accueil > Ressources documentaires > Mécanique > Frottement, usure et lubrification > Matériaux et tribologie > Usure des polymères - Aspects thermiques et applications > Conception de systèmes tribologiques
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3. Conception de systèmes tribologiques
3.1 Règles générales
La conception d’un système mécanique ayant une durée d’utilisation minimale Δt et mettant en jeu des contacts avec mouvement relatif entre pièces est un problème extrêmement complexe et qui relève du domaine de spécialistes très avertis en sciences des matériaux, mécanique des solides, tribologie… Le plus souvent, cette conception se fait de manière séquentielle en suivant des étapes bien déterminées, mais par itérations successives : l’analyse à une étape donnée peut nécessiter une remise en cause des choix et hypothèses faits à une ou plusieurs étapes précédentes, ce qui entraîne de reprendre le travail de conception en amont. Nous ne pouvons donc en donner que quelques idées assez générales.
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Il importe en premier lieu de fixer, à partir de ses fonctions, la nature du mécanisme, sa géométrie ainsi que sa cinématique, donc pour chaque contact l’intensité de la vitesse de glissement Δu (t ) en tout point de la surface de chaque pièce qui est concerné par le contact considéré.
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Un mécanisme doit fonctionner généralement dans le domaine élastique de déformation des pièces ; des hypothèses sur la nature des matériaux des pièces permettent donc de fixer l’ordre de grandeur de leur module d’élasticité ; une analyse mécanique du système fournit l’autre grandeur fixant les conditions de contact pour chaque pièce : la pression de contact p (t ) pour un contact conforme ou la force normale d’appui P (t ) pour un contact non conforme.
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En dernier lieu, il importe de déterminer, pour chaque pièce frottante, quelle est la valeur maximale admissible pour un fonctionnement correct du système du volume d’usure V max (contact non conforme) ou de la perte de cote Δh max (contact conforme) au bout du temps Δt pour chaque pièce.
Il faut noter que, pour certains systèmes, la détermination de p (t ) et Δu (t ) n’est pas un problème simple et peut nécessiter une préétude importante : dans certains cas, ces grandeurs dépendent du frottement. Le choix des matériaux de contact doit donc vérifier la condition suivante, pour chacun des points de la surface des pièces...
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BIBLIOGRAPHIE
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