« Tribologie/Usure des surfaces » : différence entre les versions

Les surfaces présentent des sillons de profondeur variable, parallèles au déplacement. L'usure est assez constante au cours du temps, le volume des débris croît linéairement avec la charge appliquée et la distance parcourue. La vitesse n'intervient que si l'échauffement modifie les caractéristiques du matériau.

 

 

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Ces aspérités, dénudées par la rupture des couches d'oxydes subissent des pressions et des températures très élevées ; Caubet et Amsallem ont même parlé de plasma dans la zone interfaciale. Il en résulte des microsoudures identiques à celles qui produisent le grippage, phénomène dont la corrosion de contact, au début, est toujours très proche.

 

 

Le rapport de la surface au volume des particules, augmenté par frottement, facilite l'oxydation. L'oxyde Fe₂O₃ est formé après passage par la poudre de fer, par l'oxyde FeO instable en-dessous de 570°C ou éventuellement par FeO(OH), puis par la magnétite Fe₃O₄ de couleur gris-bleu. Les effets mécaniques s'accompagnent d'effets chimiques complexes comme l'absorption de l'azote atmosphérique qui facilite l'amorçage des ruptures de fatigue.

Pour comprendre le rôle des défauts, il suffit d'observer un verre de champagne que l'on vient de le remplir. D'abord, le gaz s'échappe de façon énergique pendant plusieurs secondes, formant une mousse qui ne tarde pas à retomber. Au bout de quelques minutes, le liquide est calmé et l'on peut apercevoir des colonnes de petites bulles montant de certains points précis de la surface du verre. Le dégazage ne se produit pas dans les zones où le verre est parfaitement lisse, mais seulement là où se trouvent d'imperceptibles défauts, rayures, microbulles, inclusions, ... Si l'on introduit maintenant dans le liquide un objet très irrégulier, par exemple un biscuit à la cuiller, l'effervescence reprend aussitôt avec vigueur.

 

* Dans un premier temps, des courants de convection apparaissent, l'eau chauffée au fond se dilate, monte vers la surface, pendant que l'eau des zones plus froides la remplace.

* De petites bulles adhérentes se forment sur les parois, ce sont les gaz de l'air que l'eau avait dissous qui s'apprêtent à s'échapper.

* Si la température continue à monter, les bulles ne se condensent plus, elles montent au contraire vers la surface où elles éclatent en laissant échapper la vapeur qui les constituait. L'eau bout maintenant de façon régulière. Notons que cette ébullition est facilitée, tout comme le dégazage du champagne, par la présence de défauts de surface.

 

Pendant les premiers instants, les plus délicats, il faut éliminer les aspérités prêtes à se détacher et améliorer la rugosité pour mieux répartir les charges. Un paradoxe est que les nouvelles structures engendrées dans les couches superficielles doivent protéger contre l'usure, de ce fait elles nuisent à l'abaissement de la rugosité, qui n'est autre qu'une usure ...

 

 

 

Les traitements de surface peuvent beaucoup faciliter les choses. Sur une surface non traitée, en cours de rodage. Le métal flue de part et d'autre des aspérités, en formant des bourrelets qui vont être éliminés en cours de fonctionnement. La période de rodage sera dangereuse à franchir et le fonctionnement ultérieur peu sûr. Au contraire, une pièce protégée par une couche à la fois dure et ductile fluera en profondeur sans notable émission de particules d'usure. Le rodage se passera bien et renforcera la surface dont le comportement ultérieur sera amélioré.