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Usure & tribologie Effets tribologiques au microscope

Usure & tribologie

La solution aux problèmes d'usure commence par un examen détaillé du système tribologique et de tous les facteurs déterminants qui entrent en jeu. On peut alors en déduire quelles conditions de frottement et quels mécanismes d'usure doivent être pris en compte et à quel moment ils rentrent en jeu.

En pratique, plusieurs de ces mécanismes sont actifs à un moment donné ou se produisent consécutivement au cours du processus d'usure. Cependant, l'un d'entre eux joue généralement un rôle prépondérant dans la défaillance due à l'usure.

L'expérience montre que chaque système tribologique peut être optimisé en choisissant le bon revêtement.

Les mécanismes d'usure types sont :

Usure abrasive

C'est un enlèvement de matière dû à des particules dures et possédant des arêtes vives qui pénètrent entre les surfaces en contact. L'usure abrasive peut également être provoquée par des surfaces dures ou possédant des arêtes vives et des aspérités de l'un ou l'autre élément du couple.

Il en résulte des rayures, des stries, des micro-copeaux, des modifications dimensionnelles et des taches brillantes sur les parties utiles des outils.

Usure adhésive

Dans des conditions de contact et de lubrification défavorables ou lorsque l'on travaille à sec, les deux parties en frottement se collent entre elles. Ceci est plus particulièrement le cas pour des matériaux avec des compositions similaires ou avec une affinité particulière entre eux.

Il peut en résulter un soudage à froid, un grippage, la formation de rayures, piqûres, d'une arête rapportée ou la rupture de l'outil.

Fatigue de surface (pitting)

Des contraintes mécaniques répétées et alternées provoquent la formation et la propagation de fissures sous la surface soumise aux contraintes, et finissent par la détruire.

Il en résulte des fissures transversales, des crêtes, des piqûres ou micro-piqûres (en particulier lors d'un contact de roulement), ou encore la rupture des outils.

Réaction tribo-chimique

Réaction tribo-chimique (tribo-oxydation)

Le glissement tribologique de pièces en contact provoque une réaction chimique. Les produits de la réaction influent sur les processus tribologiques en surface ; cela peut par exemple bloquer des couples de composants qui fonctionnent avec des tolérances serrée.

ors d'opérations de coupe, l'usure tribo-chimique est due à la diffusion. En règle générale, l'usure tribo-chimique augmente lorsque la température s'accroît. Une des causes fréquentes de l'usure tribo-chimique est l'oxydation.

Les conséquences de la tribo-oxydation sont par exemple la corrosion par matage.

Corrosion

La corrosion est provoquée par une réaction chimique ou électrochimique entre un métal et des substances qui entrent en contact avec lui, par exemple des solutions d'électrolyte, des gaz humides ou de la matière fondue. Les charges mécaniques peuvent également favoriser la corrosion.

Il peut en résulter une corrosion par piqûres, des fissures et de la rouille.

Système tribologique

Un système tribologique est constitué de la surface de deux composants en mouvement l'un contre l'autre et de leur environnement. Le type, la progression et l'ampleur de l'usure sont déterminés à la fois par les matériaux des composants et leur niveau de finition, les matières intermédiaires, les influences du milieu et les conditions de fonctionnement.

  1. 1. Composant de base
  2. 2. Composant opposé
  3. 3. Influences du milieu : température, humidité relative, pression
  4. 4. Matières intermédiaires : huile, graisse, eau, particules, contaminants
  5. 5. Charge
  6. 6. Déplacement
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