« Tribologie/Nature et comportement des surfaces frottantes » : différence entre les versions
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Le frottement et l'usure mettent en jeu les surfaces de contact ou plus précisément les interfaces, où se produisent des transformations multiples et irréversibles qu'il faut considérer de plusieurs points de vue :
* état géométrique et
* état de propreté,
* état
* état « historique ».
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* '''2e ordre : ondulation''' : l'écart des positions de deux palpeurs coaxiaux, dont l'un est le palpeur de rayon R précédemment utilisé pour déterminer le défaut de forme et l'autre une sphère de très petit rayon r, possède généralement une longueur d'onde moyenne ou pas moyen A<sub>W</sub>, dont l'ordre de grandeur est un petit nombre de mm. L'ondulation est une oscillation de basse fréquence provenant essentiellement des imperfections des machines-outils.
* '''3e et 4e ordre : rugosité''' : ces
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Quand elle existe, c'est sous l'action de la couche adsorbée. Elle a été assez peu étudiée. Constituée surtout d'oxydes et, après frottement, de métaux de la pièce antagoniste, elle peut atteindre 80 nm. D'autres composants, difficiles à identifier, sont des sulfures ou des nitrures souvent plus fusibles que l'oxyde : par exemple NiS 600°C, CuS 220°C, FeS 1200°C, etc. Sur certains métaux comme l'argent, dont la surface ternie est très facile à repolir, la
Les '''couches d'oxydes''', dont on connaît mal les processus de formation, se comportent en frottement comme la neige tôlée pour les skieurs. Elles sont renforcées par un substrat dur et affaiblies par des aspérités hautes et aiguës. Leur présence est parfois souhaitable si elles résistent à l'arrachement mais elle est toujours indésirable si elles deviennent pulvérulentes et abrasives. Les anciens artisans horlogers connaissaient intuitivement le rôle des oxydes lorsqu'ils brunissaient les pivots.
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|+ '''Contrainte rémanente'''
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▲| Procédé || Contrainte <small>en Mpa</small>
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▲| Grenaillage || align=right | - 600
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▲| Galetage || align=right | - 1200
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▲| Cémentation + trempe || align=right | - 900
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▲| Nitruration || align=right | - 800
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▲| Trempe superficielle || align=right | - 900
▲| Dépôt de chrome dur || align=right | 350
| Rectification mal refroidie || align=right | 1000▼
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* les '''composés électroniques''', qui ont été particulièrement étudiés en 1931 par Hume-Rothery et ultérieurement par d'autres chercheurs, sont proches des composés chimiques mais non déterminés rigoureusement par le jeu des valences. Un alliage électronique est probable si les atomes de l'un et l'autre corps s'attirent plus que ceux d'un même corps et si aucun n'a de caractère électronégatif trop évident : on en connaît de très nombreux exemples avec des structures cubique centrée (CuZn, Cu<sub>2</sub>Al, Cu<sub>3</sub>Sn, FeAl), cubique complexe (Cu<sub>5</sub>Sn, Cu<sub>5</sub>5Zn<sub>8</sub>, Fe<sub>5</sub>5Zn<sub>21</sub>), hexagonale compacte (CuZn<sub>2</sub>, Cu<sub>3</sub>Sn ).
* les '''solutions solides''' se forment lorsque les atomes de deux matériaux s'attirent avec la même intensité que ceux d'un même matériau. On distingue des solutions solides
Avec certains matériaux il peut exister différentes configurations successives en fonction des concentrations relatives : par exemple, lorsque le fer contient de 0 à 18 % d'aluminium cela donne une solution solide désordonnée. Jusqu'à la combinaison correspondant à Fe<sub>3</sub>Al les atomes se placent dans des positions particulières et l'on a une solution solide ordonnée. À partir de cette concentration et jusqu'à FeAl un second type de solution ordonnée apparaît. Il y a donc une sorte de chaîne continue de solutions solides successives.
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::: Il en résulte que T/P = st/sR = t/R
Si les soudures de l'interface sont plus fragiles que le plus fragile des corps en présence il n'y a ni transport de métal ni lésion des surfaces, c'est le frottement par cisaillement, qui est inférieur au précédent. Les
On trouvera une liste des couples de matériaux donnant de bonnes caractéristiques frottantes dans le chapitre sur l'[[usure des surfaces|usure]]. Ces couples ont pour caractéristiques :
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