Bibliographie & annexes
Présentation
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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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 :
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
adhésive wear | abrasion | tribochemical wear | cracking induced wear | fretting
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2001 par Philippe KAPSA, Michel CARTIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Étude et quantification de l’usure1. Définitions
1.1 Position du problème
Il est important de distinguer deux façons d’aborder les problèmes d’usure :
-
on peut considérer l’usure d’un système tribologique constitué de deux corps, de l’environnement et du produit interfacial ou troisième corps. Dans ce cas, les phénomènes doivent être décrits à partir du comportement du matériau interfacial, dont la présence et les propriétés sont primordiales, son comportement définissant la façon dont les premiers corps sont sollicités. On parle alors de vie du troisième corps, de débris d’usure, de débit de particules, de circuit tribologique (recirculation ou non des particules perdues par le contact), etc. ;
-
une deuxième approche, complémentaire de la précédente, consiste à considérer l’usure d’un corps frottant soumis à des sollicitations tribologiques. On parle alors de réponse d’un matériau et de phénomène d’usure au sens classique du terme. Il est bien évident que ce deuxième aspect n’a de sens qu’à partir du moment ou le système est bien défini.
Dans cet article, on présente principalement l’usure sous son aspect classique en considérant les phénomènes élémentaires responsables de la détérioration d’un corps en frottement.
Les paramètres gouvernant l’usure sont souvent identiques à ceux pouvant influencer le frottement. Parmi ceux-ci, on peut noter [BM 5 066] :
-
la nature, la structure cristallographique et les propriétés mécaniques des matériaux ;
-
l’état topographique, physico-chimique des surfaces frottantes (rugosité, couches d’oxydes, molécules adsorbées…) ;
-
la présence d’agents actifs en frottement (additifs antiusure des lubrifiants…) ;
-
la présence de films liquides de lubrifiant (cas de la lubrification hydrodynamique ou élastohydrodynamique).
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Définitions
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).
-
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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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