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

{{Tribologie}}

 

|+ '''Contrainte rémanente'''

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| Cémentation + trempe || align=right | - 900

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| Trempe superficielle || align=right | - 900

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| Rectification mal refroidie || align=right | 1000

Lorsque l'on fait intervenir le frottement, le problème devient très compliqué et, d'ailleurs, contraire aux hypothèses de Hertz. Les modifications essentielles qui en résultent sont développées dans le chapitre spécial et se résument pour l'essentiel aux points suivants :

 

 

* vers l'avant du frotteur règnent des compressions supérieures à la pression maximale de Hertz. Les contraintes de traction y sont diminuées ou remplacées par des compressions.

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 Fe₃Al 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.

 

 

'''Seuls peuvent frotter avec des surfaces nues et propres des matériaux totalement insolubles l'un dans l'autre'''. Dans le cas contraire, il se produit des filiations cristallines par échauffement et pression, aboutissant à des soudures. Un métal frottant sur lui-même est évidemment la situation à rechercher pour le soudage (autrefois, les forgerons de village soudaient les éléments d'acier en les martelant à chaud, aujourd'hui on raboute par choc brutal des câbles conducteurs en aluminium venant juste d'être limés pour éviter la présence d'alumine). Il va de soi qu'une telle situation doit autant que possible être évitée en frottement.

Si la résistance au cisaillement des soudures est supérieure à celle du corps le plus tendre, celui-ci est cisaillé et transféré sur l'autre, puis, très vite, frotte sur lui-même, d'où le terme de '''frottement par soudure'''. Le coefficient de frottement f est alors le rapport entre la résistance au cisaillement t et la limite d'élasticité R de ce corps : P étant la charge normale, T l'effort tangentiel moteur, S la surface théorique du contact et s sa surface réelle, on a :

 

 

 

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 microsoudures sont rompues à l'interface sans émettre beaucoup de débris, contrairement à ce qui se passe dans le frottement par soudure.

L'exemple de quelques métaux cuivreux frottant sur l'acier donne à réfléchir à un autre aspect du problème :

 

 

Dans l'air ambiant le cuivre se recouvre progressivement d'un composé noirâtre formé d'oxydes de cuivre jouant un rôle protecteur contre le frottement. Le bronze UE12P donne d'abord un coefficient de frottement constant voisin de 0,08, puis qui s'abaisse jusque vers 0,04 tandis que se forme une couche brunâtre riche en oxygène, en carbone et en fer, ces derniers provenant de l'acier antagoniste.

 

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