« Tribologie/Nature et comportement des surfaces frottantes » : différence entre les versions

Contenu supprimé Contenu ajouté
Aucun résumé des modifications
m syntaxe tableaux + liens
Ligne 9 :
 
 
'''« Dieu a inventé les volumes, mais c'est le diable qui a inventé les surfaces »''', déclara un jour [[w:Wolfgang Pauli|Wolfgang Pauli]], confronté à l'extrême complexité du problème ... mais ce n'est pas une raison suffisante pour se décourager !
 
 
Ligne 21 :
Plus la qualité d'une surface est proche de la perfection, plus elle est difficile à obtenir et plus son coût est élevé. Des surfaces inutilement précises causent des pertes économiques qui peuvent être considérables.
 
"<u>''« Enough is perfect</u>" »'', dit-on outre-Atlantique !
 
La description de la finesse d'usinage par un, deux ou trois petits triangles, utilisée pendant des décennies, est depuis longtemps devenue très insuffisante. La vue et le toucher donnent des évaluations subjectives intéressantes mais qui sont généralement inadaptées aux nécessités techniques et sources de contestations dans les relations commerciales.
Ligne 92 :
==== couche adsorbée ====
 
Il ne faut pas confondre '''[[w:adsorption|adsorption]]''', fixation sur les surfaces de molécules provenant des gaz et des liquides ambiants, et absorption. Ces molécules sont retenues par les [[w:force de Van der Waals|forces de VANVan DERDer WAALSWaals]] (celles qui permettent la cohésion des solides) ou plus énergiquement encore par des forces de type chimique si les atomes de la surface possèdent des valences non saturées. On parle alors de chimisorption. L'adsorption résulte d'un équilibre entre une évaporation et une condensation.
 
'''Dans l'atmosphère, toute pièce est instantanément recouverte d'une couche adsorbée''' formée surtout d'oxygène, avec d'autres gaz comme la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone, etc. Aucun nettoyage mécanique ou chimique ne peut les éliminer totalement des surfaces métalliques, à moins que l'on ne procède sous vide et à chaud (1 000°C ou plus).
Ligne 100 :
Les longues molécules d'acides gras, orientées perpendiculairement à la surface « comme des sangsues fichées sur la couche cristalline sous-jacente » (Trillat), sont à peu près inexpugnables.
 
Les couches adsorbées, épaisses de 0,2 à 8 nm, liées RIGIDEMENT'''rigidement''' aux solides, sont plus solides sur les reliefs. Il existe d'ailleurs une rugosité optimale pour leur accrochage. Leur forme est déterminée par les structures cristallines sous-jacentes. On peut dire qu'elles jouent un rôle essentiel dans les processus de frottement. Deux corps frottant dans le vide sans préparation spéciale voient leur coefficient de frottement multiplié par un facteur 2 à 4. Après dégazage sous vide, il peut atteindre 100.
 
{| style="border:1px solid red" cellpadding="3" cellspacing="4" cellpaddingalign="1center"
|-
|'''Pratiquement aucune de nos machines ne fonctionnerait, si l'adsorption n'existait pas !'''
Ligne 126 :
Sous la surface des matériaux cristallins, qui sont les plus fréquents (ils comprennent tous les métaux et leurs alliages), on trouve généralement une couche plus ou moins perturbée par la fabrication sur une épaisseur de 0,02 à 0,05 mm et contenant encore des inclusions venant de l'extérieur.
 
{| style="border:1px solid red" cellpadding="3" cellspacing="4" cellpaddingalign="1center"
|-
|'''La surface est toujours, et de loin, l'endroit le plus abîmé d'une pièce.'''
Ligne 149 :
Les zones non défigurées par l'usinage n'en sont pas moins accessibles aux efforts de frottement, aux effets thermiques, à la fatigue, etc. et elles présentent de nombreux défauts :
 
* inclusions, particulièrement dangereuses lorsqu'elles sont alignées en files. Elles peuvent favoriser l'usinage (sulfures) mais se révèlent désastreuses pour le frottement. '''C'est une erreur de croire qu'un métal facile à usiner frottera bien'''. Dans les métaux ferreux, on trouve essentiellement des sulfures, des oxydes enfermés lors du forgeage et des silicates. Les inclusions peuvent modifier localement le module d'YOUNGYoung et créer un véritable effet d'entaille.
 
* trous et porosités, qui engendrent des concentrations de contraintes et stockent diverses matières peu recommandables (grains d'abrasifs ou copeaux, par exemple) qui seront remises ultérieurement en circulation dans le mécanisme.
Ligne 159 :
* contraintes rémanentes, ou résiduelles, provoquées par le refroidissement brutal, l'usinage ou la juxtaposition d'états allotropiques différents : la transformation d'austénite en martensite, par exemple, s'accompagne de changements de volume. En règle générale les contraintes rémanentes de compression jouent un rôle favorable pour le frottement et c'est l'inverse pour les contraintes de traction. Voici à titre d'exemples, quelques ordres de grandeurs de contraintes résiduelles exprimées en MPa. Les compressions sont comptées négativement.
 
 
{| border="1" cellpadding="2"
{| style="border:1px solid darkgray" cellpadding="3" cellspacing="4" align="center"
|-
| grenaillage || - 600 ||
|-
| galetage || - 1200 ||
|-
| cémentation + trempe || - 900 ||
|-
|nitruration || - 800 ||
|-
| trempe superficielle || - 900 ||
|-
| dépôt de chrome dur || 350 ||
|-
|+ '''Contrainte rémanente'''
| rectification mal refroidie || 1000 ||
|- align=center bgcolor=#DDDDDD
| Procédé || Contrainte <small>en Mpa</small>
|- align=left
| Grenaillage || align=right | - 600
|- align=left
| Galetage || align=right | - 1200
|- align=left
| cémentationCémentation + trempe || align=right | - 900 ||
|- align=left
| Nitruration || align=right | - 800
|- align=left
| trempeTrempe superficielle || align=right | - 900 ||
|- align=left
| dépôtDépôt de chrome dur || 350align=right || 350
|- align=left
| rectificationRectification mal refroidie || 1000align=right || 1000
|-
|}
Ligne 336 ⟶ 341 :
Les résistances passives produisent de la chaleur qui se répartit inégalement entre les deux corps, de sorte que le choix du matériau de la pièce la mieux ventilée est extrêmement important.
 
Les divers phénomènes thermiques accompagnant le frottement ont été étudiés par [[w:Marcel Brillouin|Marcel Brillouin]] au siècle dernier. Il est très difficile de vérifier si effectivement les deux surfaces frottantes sont à la même température. La quantité de chaleur produite par le frottement ne naît pas forcément à l'interface, mais éventuellement dans les pièces. Tout ceci ne facilite pas les choses. On connaît toutefois la loi de Charron : lorsque deux corps de géométrie et de cinématique identique frottent, la chaleur produite se partage entre eux proportionnellement à leur facteur <math>\sqrt {Lcd}</math>, où L est la conductivité thermique, c la chaleur massique et d la densité.
 
ans les cas où une forte dissipation de chaleur est prévue, aucune bonne solution n'a encore été trouvée en utilisant le frottement sec.