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Usure des contacts mécaniques - Éléments de tribologie

Article de référence | Réf : BM5067 v2

Usure des contacts mécaniques - Manifestations de l’usure

Auteur(s) : Philippe KAPSA, Michel CARTIER

Date de publication : 10 juin 2022

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Usure des contacts mécaniques - Maîtrise de l’usure et du frottement

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RÉSUMÉ

Cet article présente l’usure, principalement sous son aspect classique, en considérant les phénomènes élémentaires responsables des endommagements que subit la surface d’un corps en frottement. Les principaux types d’usure sont décrits en se basant sur la nature des phénomènes à l’origine des dégradations. Afin de mieux appréhender les processus d’usure et améliorer la compréhension des durées de vie des mécanismes, différentes méthodes d’étude de l’usure sont présentées basées sur des analyses qualitative et/ou quantitative ; des approches énergétiques et la cartographie permettant de représenter l’évolution des phénomènes avec les sollicitations.

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ABSTRACT

Wear in mechanical contacts Typical signs of wear

This article presents wear, in a classic way, highlighting the elementary phenomena responsible for the damage suffered by the surface of a body in friction. The main types of wear are described based on the nature of the phenomena causing the damage. In order to better understand the mechanisms of wear and improve the understanding of the lifespans of the mechanisms, different methods to study wear are presented: qualitative and/or quantitative analyses; energy approaches and wear maps to represent the evolution of phenomena with the solicitations.

Auteur(s)

Philippe KAPSA : Directeur de recherches au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Directeur du Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, UMR CNRS 5513
Michel CARTIER : Responsable du département Mécanique des surfaces et tribologie de HEF R & D (Hydro-mécanique et Frottement) - Cette version est issue de la relecture et de la mise à jour de l’article [BM 5 067] de Muriel QUILLIEN, maîtresse de conférences à l’ISAE-Supméca.

INTRODUCTION

Dans le domaine de la tribologie, l’usure est une des conséquences du frottement. Elle correspond à une perte d’usage par suite de déformations plastiques, de fracturations ou d’un enlèvement de matière, d’un ou des corps en glissement.

Les causes possibles de l’usure sont extrêmement variées. Les différents types de phénomènes pouvant intervenir, séparément ou simultanément, appartiennent à deux groupes de facteurs.

Effets du contact proprement dit : interactions mécaniques, chimiques, métallurgiques, entre les deux corps en présence.
Effets de l’environnement (atmosphère, lubrifiant…) :

• actions physicochimiques dues à la composition du milieu,

• actions mécaniques induites par la nature, la propreté de ce milieu (par exemple caractère abrasif d’une ambiance polluée).

La diversité des formes et causes possibles d’endommagement des surfaces explique l’étendue des moyens d’action à disposition, par exemple en termes de matériaux.

Cet article s’insère dans une série consacrée à l’usure des contacts mécaniques :

problématique et définitions [BM 5 065],
éléments de tribologie [BM 5 066],
manifestations de l'usure [BM 5 067],
maîtrise de l’usure et du frottement [BM 5 068].

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MOTS-CLÉS

Usure adhésive | Usure abrasive | Usure tribochimique | Usure par fissuration | Fretting

KEYWORDS

adhésive wear | abrasion | tribochemical wear | cracking induced wear | fretting

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de oct. 2001 par Philippe KAPSA, Michel CARTIER

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - ARCHARD (J.F.), HIRST (W.) - The wear of metals under lubricated conditions. - Proc. R. Soc. A 236, p. 397-410.
(2) - SAUGER (E.) - Contribution à l’étude de la transformation tribologique superficielle en fretting. - Thèse n° 97-25, École Centrale de Lyon (1997).
(3) - LIM (S.C.), ASHBY (M.F.) - Overview n° 55. Wear mechanisms maps. - Acta Metallurgica. Vol. 35, n° 1, p. 1-24 (1997).
(4) - HSU (S.M.), WANG (Y.S.), MUNRO (R.G.) - Quantitative Wear maps as a visualisation of wear mechanism transitions in ceramic material. - Wear 134, p. 1-11 (1989).
(5) - FOUVRY (S.), KAPSA (P.), ZAHOUANI (H.), VINCENT (L.) - Wear analysis in fretting of hard coatings through a dissipated energy concept. - Wear 203-104, p. 393-403 (1997).

ANNEXES

1 Organismes de formation (liste non exhaustive)

1 Organismes de formation (liste non exhaustive)

INSA Valor (Institut National des Sciences Appliquées)

– Tribologie Numérique et Expérimentale

– États de surface – Cotation et Mesure – Niveau 1

Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM)

– Tribologie : frottement, usure et lubrification des organes mécaniques

– Traitements de surface : aide au choix

HEF Formation

– La tribologie : Savoir traiter les problèmes de frottement et d'usure

– Traitements et revêtements de surfaces appliqués aux problèmes de frottement

École Centrale de Lyon (ECL)

– Les principes de la Tribologie et leurs applications

– Expertises de pièces usées en tribologie

– États de surface : ingénierie, caractérisation et fonctionnalités

– Pratique de la microscopie à force atomique (AFM)

– Microscopie AFM et/ou nanodureté

Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) – Entreprises

– Tribologie et conception mécanique (à l'ISAE-Supméca)

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