Dissertations / Theses: 'Usure, mécanismes'

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Collette, Christophe. "Usure ondulatoire en transport ferroviaire: mécanismes et réduction." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2007. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210701.

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Abstract:

L'usure ondulatoire des rails associée aux vibrations de torsion des essieux de métro a été mise en évidence il y a près d'un demi siècle. L'utilisation d'absorbeurs dynamiques comme solution potentielle à ce problème a été suggérée pour la première fois dans le projet américain du TCRP "Rail Corrugation Mitigation in Transit" en 1998. Cette thèse, réalisée dans le cadre du projet européén "Wheel-rail CORRUGATION in Urban transport", a pour objectif de concevoir un absorbeur dynamique et d'étudier son influence sur la réduction de l'usure ondulatoire liée aux vibrations de torsion. Dans le cadre de ce travail, d'autres types d'usure ondulatoire ont également été traités par des absorbeurs dynamiques.

Les trois premiers chapitres de cette thèse sont dédiés à la description des différents types d'usure ondulatoire et à la présentation des méthodes de prédiction. La méthode de dimensionnement des absorbeurs dynamiques est présentée au chapitre 4, ainsi que quelques perspectives de leur efficacité à réduire l'usure ondulatoire. Dans le chapitre 5, un tronçon réel du RER parisien a été étudié. D'une part les prédictions obtenues par différentes méthodes ont été comparées aux mesures sur site. D'autre part, le bénéfice résultant de l'utilisation d'un absorbeur dynamique a été étudié numériquement. Dans le chapitre 6, le cas de l'usure ondulatoire liée aux vibrations de torsion a été étudié spécifiquement. Un absorbeur dynamique a été développé pour réduire ce type d'usure ondulatoire. Son efficacité a été évaluée théoriquement et numériquement, avec un modèle multi-corps flexible du véhicule et de la voie. Dans le chapitre 7, un absorbeur dynamique visant à réduire les vibrations de torsion d'un essieu de métro à échelle réduite a été construit au laboratoire. Son efficacité a été validée expérimentalement en reproduisant les conditions d'apparition des vibrations de torsion de l'essieu sur le banc d'essais du Laboratoire des Technologies Nouvelles de l'INRETS. La correspondance entre les prédictions d'usure à échelle réduite et à échelle réelle a été établie. Une demande de brevet a été déposée par le Laboratoire des Structures Actives pour ce système (N° 06120344.4).
Doctorat en sciences appliquées
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Berthier, Yves. "Mécanismes et tribologie." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAL0050.

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Abstract:

Ce travail tente d'introduire en Tribologie les aspects dynamiques du frottement pour réduire l'écart qui sépare les aspects formels de la mécanique du frottement et de l'usure de ceux de la mécanique de la lubrification. Faute de pouvoir présenter un modèle mathématique du frottement et de l'usure, nécessaire pour introduire les actions de contact dans le calcul des structures nous avons cherché à mettre sur pied un modèle phénoménologique qui traduit ce que nous avons pu synthétiser à partir de la bibliographie, de nos études expérimentales, et de notre expérience des situations industrielles. Ce modèle s'articule autour du Troisième Corps qui est à la base de la Tribologie des Interfaces et qui permet de passer de façon unitaire de la lubrification hydrodynamique au frottement sec. La composante frottement du modèle est axée sur l'accommodation de vitesse et plus spécifiquement sur l’identification de 5 sites et 4 modes d'accommodations. Le si te est le lieu où la différence de vitesse est accommodée. Le mode traduit la façon dont elle se réalise. L'activation des sites et des modes, soit 29 possibilités dépend de la compétition entre mécanique et physicochimie. La composante usure est abordée à partir des sites et des modes en terme de débit. L'identification des paramètres qui gouvernent cette compétition a nécessité la conception et la mise au point de trois dispositifs expérimentaux originaux dont l'un de très haute précision, qui permet pour la première fois de relier les aspects mécaniques et physico-chimiques. Le modèle permet : - l'extension de l'ouverture de la mécanique du frottement et de l'usure aux acquis de la physique des volumes et des surfaces, - l'articulation dans un schéma mécanique cohérent de ces acquis et des concepts mécaniques
[This work is concerned with « velocity accommodation » in dry friction. It is divided in 6 chapters as folows. Chapter I poses the problem of velocity accommodation and compares the understanding found in thick film lubrification to the one generally acknowledged in dry friction. Chapter II identifies 12 accommodations mechanisms. These accommodation sties are defined, and four modes per site are isolated. Examples are given for each case. Chapter III shows that up to three mechanisms can coexist in a single contact, and that mechanisms can change with time. Chapter IV illustrates how control can be exercised to favour one mechanism oven an other. More specifically the effects of roughness, environment and coating one velocity accommodation are illustrated. Chapter V dicusses the effect of velocity accommodation on wear. Chapter VI is a general discussion and conclusion. ]

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Ionescu, Claudiu Constantin. "Caractérisation des mécanismes d'usure par tribocorrosion d'alliages modèles Ni-Cr." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782644.

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Abstract:

Les alliages à base nickel sont utilisés dans les centrales nucléaires pour la fabrication des tubes générateurs de vapeur, parce qu'ils présentent une bonne résistance aux sollicitations mécaniques élevées dans un milieu corrosif à haute température. La résistance au milieu corrosif est attribuée à une couche protectrice très fine de Cr2O3 qui se forme à la surface de l'alliage. Les tubes générateurs de vapeur comptent parmi les composants les plus délicats à entretenir, d'une part, du fait de leur importance pour la sûreté et, d'autre part, parce que les tubes d'échange sont soumis à de nombreux mécanismes de dégradation à cause de conditions sévères de fonctionnement.. L'objectif de cette étude a été d'évaluer et de comparer le comportement en tribocorrosion de deux alliages modèles Ni - 15%Cr et Ni - 30%Cr. Ces alliages ont été utilisés pour mettre en évidence, évaluer et comparer l'influence de la teneur en chrome sur la formation de la couche d'oxyde superficielle et le rôle de cette dernière sur les mécanismes et cinétiques d'usure par tribocorrosion. L'étude de la tribocorrosion a été effectuée à l'aide d'un tribomètre pion - disque par application d'un frottement unidirectionnel, en régime continu et intermittent en milieu aqueux boré - lithié à la température ambiante. La dégradation de la couche protectrice formée à la surface des deux alliages a été suivie en mettant en œuvre un protocole expérimental en trois étapes. Dans la première étape du protocole, le suivi de l'évolution du potentiel libre et l'enregistrement des diagrammes d'impédance électrochimique ont été utilisés pour analyser le comportement électrochimique des deux alliages en absence de frottement. Lors de la deuxième étape, les mêmes techniques électrochimiques ont été employées en présence d'un frottement continu et pour différentes pressions de contact. Durant l'étape trois du protocole, des essais de tribocorrosion en régime de frottement intermittent ont été réalisés pour mettre en évidence la capacité d'auto cicatrisation de la surface des deux alliages modèles. Pour les deux alliages Ni - Cr, les essais de tribocorrosion ont mis en évidence une augmentation de l'usure totale avec la pression de contact appliquée. Quel que soit la force normale appliquée, la principale composante de l'usure totale est l'usure mécanique du substrat mis à nu. L'usure purement corrosive du substrat diminue avec l'augmentation de la teneur en chrome. Du point de vue qualitatif, le principal mécanisme d'usure identifié a été l'usure abrasive par micro - labourage. Dans cette étude a été effectuée une étude de l'usure d'alliages modèles Ni - Cr, dans les conditions de tribocorosion, ainsi que une analyse du mécanisme et la cinétique d'usure. Le comportement de la couche superficielle d'oxyde de chrome et son effet sur la résistance à la tribocorrosion ont été évalués. Ces résultats peuvent servir de base à la compréhension de l'origine des problèmes qui peuvent apparaître pendant la vie d'un alliage inoxydable à base nickel soumis à des efforts mécaniques en milieu agressifs et permettre une sélection plus pertinente des matériaux métalliques pour diverses applications industrielles, particulièrement dans le domaine nucléaire.

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Al, Karaishi Mohammed. "Étude des mécanismes d'endommagement par frottement sec : cas de l'acier Hadfield et de l'acier 20NCD2 cémenté." Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10055.

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Abstract:

L'étude du frottement sec des matériaux est rendue difficile par le nombre de paramètres à prendre en compte. A l'aide d'un appareillage permettant l'application d'un effet de compression ou de traction réglable et diverses vitesses de glissement, l'usure de chaînes cémentées d'une part et de paliers en acier Hadfield d'autre part est étudiée. Pour l'étude des chaînes cémentées, la perte de poids par usure enregistrée au cours de l'essai est interprétée à l'aide d'observations métallographiques. Suivant la charge et la vitesse appliquées, divers mécanismes d'usure en relation avec l'apparition puis l'élimination de la couche blanche sont mis en évidence. La rugosité mesurée après essai est reliée à la résistance à l'usure à l'aide d'une relation similaire à celle d'Abbôt. Pour l'étude des paliers en acier Hadfield, deux mécanismes d'usure distincts observés en microscopie optique et MEB sont mis en évidence à l'aide d'une représentation faisant intervenir un paramètre de chargement rapporté aux taux d'usure. Cette présentation qui permet de séparer deux comportements jusqu'à présent confondus est également utilisée avec succès pour des résultats tirés de la bibliographie

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Belakhdar, Rahma. "Etude des mécanismes de fretting dans les contacts électriques bas-niveau étamés." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112305.

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Abstract:

Les contacts électriques bas-niveau étamés sont très répandus dans la connectique des systèmes électroniques embarqués. Leur fiabilité est remise en cause par un phénomène d’usure appelé fretting correspondant à une sollicitation multiphysique et essentiellement vibratoire. Malgré un nombre important d’études menées à ce sujet, les mécanismes régissant ce mode de dégradation sont encore mal caractérisés parce qu’ils impliquent des paramètres de nature physique différentes donnant lieu à des interactions complexes. Le but de cette thèse est de contribuer à l’amélioration des connaissances portant sur la dégradation des propriétés électriques des contacts bas-niveaux soumis au fretting par une approche tribologique et électrique. Le travail proposé s’articule autour d’un dispositif expérimental permettant de recueillir des mesures pertinentes dans l’étude d’un cas de figure simplifié. Ainsi, l’analyse de la dégradation du contact est assurée par le suivi de la valeur de la résistance électrique et par la mesure des forces de frottement au cours d’un essai complet. Un dispositif spécial permet de détecter et compter les microcoupures électriques qui surviennent. Une analyse a posteriori de l’état de surface par profilomètrie vient compléter l’étude expérimentale. Dans ce travail, de nombreux essais ont été menés pour étudier l’influence sur la dégradation par fretting de paramètres comme la force de maintien du contact, l’amplitude ou la fréquence des vibrations. Les résultats ont été confrontés à différents modèles rencontrés dans la littérature. Les données recueillies ont permis de dégager des critères d’usure reposant sur des fondements énergétiques et tribologiques
Low-power tinned electrical contacts are widely used in the connections within embedded electronic systems. Their reliability is questioned by a wear phenomenon called fretting corresponding to a multiphysical and essentially vibratory solicitation. Despite a significant number of studies on this topic, the mechanisms governing this mode of degradation are still imperfectly characterized because they involve parameters of different physical nature giving rise to complex interactions. The purpose of this thesis is to contribute to the improvement of the knowledge concerning the deterioration of the electric properties of these low-power contacts subject to fretting following a tribologic and electric approach. The proposed work is based on an experimental device allowing the collecting of relevant measures in a simplified scenario-case study. Thus, the analysis of the contact degradation is insured by the tracking of the value of the electrical resistance and the forces of friction in a test full. A special device can detect and count the electrical micro shutdowns occurring. An analysis after the fact of the surface roughness by a form measuring instrument complements the experimental study. In this work, many trials were conducted to study the influence on the degradation by fretting parameters as the supporting force of contact, the amplitude or the frequency of vibration. The results have been faced with different models encountered in the literature. The data collected helped to identify wear criteria based on energy bases and tribological

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Cayer-Barrioz, Juliette. "Mécanismes d'usure de polymères orientés : Application à l'abrasion des fibres de polyamide." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2003. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/jcayer.pdf.

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Abstract:

La résistance à l'abrasion des fibres est une propriété d'usage fondamentale dans de nombreuses applications techniques de surfaces textiles. Cette étude s'intéresse donc aux mécanismes d'usure des fibres. Une caractérisation mécanique et structurale met en évidence l'hétérogénéité et la forte anisotropie de la structure microfibrillaire. Un tribomètre simulant l'abrasion des fibres dans des conditions maîtrisées, a été développé. Une équivalence des mécanismes d'usure et de rupture des fibres est observée, indépendamment de la nature de la fibre et des conditions de sollicitation. Des expériences de nanofrottement soulignent le rôle des fluctuations de vitesses locales sur le frottement et la présence de cisaillement dans une zone interfaciale située entre la pointe et la fibre. Un mécanisme lélémentaire d'usure est alors proposé. Enfin, l'étude des relations usure/structure/propriétés mécaniques conduit à établir une loi d'évolution de l'usure
The abrasion resistance of fibres is a basic property in the textile industry. The goal of this study is to investigate the wear mechanisms of fibres. A mechanical and structural characterization enables to underline the heterogeneity and the strong anisotropy of the microfibrillar structure. A tribometer simulating the fibre abrasive wear under controlled conditions has been developed. An equivalence of the wear macromechanisms has been found independently of the experimental conditions or the fibre molecular weight. Nanofriction experiments point out the role of local speed fluctuations on friction and the influence of shear stress in an interfacial zone between the indentor and the fibre. Based on the synthesis of the tribological experiments, a wear micromechanism has been proposed. Relations between wear, structure and mechanical properties have been studied which leads us to establish a wear law

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Grossiord, Carol. "Mécanismes tribochimiques de réduction du frottement limite : Cas des additifs au molybdène." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0011.

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Abstract:

Certaines pièces du moteur de véhicules automobiles sont soumises à des conditions sévères de frottement et d'usure. Les conséquences sur les surfaces en vis-à-vis (came/patin et segment/chemise) sont néfastes tant pour le rendement du système tout entier que pour sa longévité. Pour apporter au lubrifiant moteur des propriétés anti-usure et de réduction du frottement, des additifs spécifiques ont été développés. Ces additifs agissent en formant sur les surfaces en contact un film (appelé tribofilm) qui facilite le glissement des pièces l'une sur l'autre et qui les protège contre l'usure. Les dithiophosphates de zinc (Zndtp) sont des additifs utilisés pour leur propriétés anti-usure. Les dithiocarbamates de molybdène (Modtc) sont connus pour former des tribofilms capables de réduire considérablement le frottement. Les dithiophosphates de molybdène (Modtp) agissent à la fois sur l'usure et sur le frottement. Le respect des normes antipollution (diminution du taux de phosphore) conduit les industries pétrolières à s'intéresser aux combinaisons d'additifs, comme le mélange Modtc/Zndtp. Dans le but de comprendre l'origine des propriétés de ces additifs et leurs mécanismes d'action, nous avons mis au point une démarche expérimentale fondée sur la simulation du contact lubrifié traditionnel "instantané" par un contact sous vide. Dans un premier temps, le tribofilm est formé au cours d'un test de frottement en milieu lubrifié. Dans une enceinte sous ultravide, le tribofilm est ensuite soumis au frottement d'un pion en acier. Après l'essai, les surfaces sont séparées et les traces d'usure des surfaces frottantes sont caractérisées par AES, XPS et SAM. La formation de MoS2, à partir d'additifs au molybdène, a été mise en évidence à la fois lors du test lubrifié et lors du test sous UHV. D'une part, le tribofilm contient du MoS2 sous la forme de feuillets flexibles, indépendants et non orientés, dispersés dans une matrice amorphe. D'autre part, le bas niveau de frottement sous vide est associé à la présence de quelques monocouches de MoS2 dans le contact L'étude du film de transfert présent sur le pion après l'essai de frottement a montré le rôle des phosphates et des sulfures dans la réduction du frottement. Une partie des mécanismes réactionnels du transfert peut être expliquée par le principe de la dureté chimique. L'acidité ou la basicité, la dureté ou la mollesse chimique des espèces présentes dans les tribofilms déterminent la chimie du contact et le comportement de l'additif soumis au frottement. Un coefficient de frottement élevé est associé à une réaction entre les phosphates du tribofilm et la couche d'oxyde présente sur le pion. Une deuxième réaction entre la surface métallique du pion mise à nu et le MoS2 créé par le frottement est liée à un niveau de frottement très bas, de l'ordre du centième
Some parts of automotive engines are submitted to hard friction and wear (cam/tappet, ring/sleeve). This affects engine efficiency and life. This is why specific additives have been developed in order to bring antiwear and "friction-reducing properties to engine lubricants. These additives act by building up a reaction film (so-called tribofilm) on the metallic surfaces. This tribofilm reduces friction between the two surfaces and protects them from wear. Zinc dithiophosphate (Zndtp) is commonly used because of its antiwear properties. Molybdenum dithiocarbamate (Modtc) forms a tribofilm which is able to reduce friction significantly. Molybdenum dithiophosphate (Modtp) is known to act on both friction and wear. In order to respect anti-pollution norms (decrease of phosphorous rate) the petroleum industry has had to study additive combinations like Modtc/Zndtp. In order to understand the origin of the properties of additives and their mechanisms of action, we have developed an experimental process based on simulating the "instantaneous" traditional lubricated contact by a contact in ultrahigh vacuum (UHV). The first step is the formation of the tribofilm by a friction test in a lubricated environment. Then, in a UHV chamber, the tribofilm is submitted to the friction of a steel pin. After the test, the surfaces are separated and the wear scars on the friction surfaces are analyzed by AES, XPS and SAM. The formation of MoS2 from molybdenum additives was shown during both the lubricated and the UHV friction tests. On the one hand, the tribofilm contains single flexible sheets of MoS2 highly dispersed in an amorphous matrix. On the other hand, in UHV, very low friction is associated to the presence in the contact of a few monolayers of MoS2. Studying the transfer film present on the pin after the friction test, has revealed the role of phosphates and sulfides in the reduction of friction. Some of the reaction mechanisms of transfer can be explained on the basis of the chemical hardness principle. The acidity and basicity, hardness and softness of the chemical species present in the tribofilm determine the chemical reactions inside the contact zone and the behavior of the additives under friction. A high value friction coefficient is associated to a reaction between the phosphates of the tribofilm and the native iron oxide on the pin. A second reaction takes place between the metallic nascent surface on the pin and the MoS2 created under friction. The friction coefficient is then lower than 0. 05

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Tchikou, Madina. "Propriétés mécaniques et mécanismes d’usure de billes de broyage en zircone." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S044.

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Abstract:

Les dommages subis par les billes de broyage, dans un broyeur à billes agitées, sont fonction des conditions d’utilisation comme la nature des matériaux à broyer et les conditions de broyage. L’objectif de ce travail était d’étudier les couplages entre l’usure des billes, les conditions d’emploi et les matériaux mis en jeu. Les propriétés intrinsèques (structures, microstructures et propriétés mécaniques) de cinq types de billes à base zircone ou zircon ont été déterminées, ceci dans le but de dégager des tendances permettant de les relier à l’usure en broyeur. Les mécanismes d’usure ont été étudiés à travers une approche multi-échelle : l’échelle macroscopique consistant à observer les billes à l’état initial et final (pertes de masse et observations des surfaces des billes), l’échelle mésoscopique s’intéressant aux contacts entre les billes par simulation numérique, l’échelle microscopique visant à caractériser plus précisément les mécanismes d’usure par découplage expérimentale des contacts. Ces éléments nous permettent de proposer un modèle d’usure en fonction des propriétés des billes et de discuter de sa validité pour différents paramètres expérimentaux
Damage of grinding beads depends on operating conditions as nature of grinding materials and grinding parameters. The aim of this work was to study the correlations between wear of beads, grinding parameters and materials (powders, fluid and beads). Intrinsic properties (structures, microstructures and mechanical properties) of five kinds of zirconia or zircon beads were determined to link them to grinding wear. The wear mechanisms were studied with a multi-scale approach: the macroscopic scale consisted in observing the beads during the initial and final steps (through the mass losing during milling and the observation of surface by SEM). The mesoscopic scale focused on contacts of beads by numerical simulation, and the microscopic scale aimed at characterizing the mechanisms of wear by decoupling experimental contacts during milling. The elements allow proposing a model of wear based on properties of beads, and the validity of the model is observed for several experimental parameters

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Louaisil, Kévin. "Laminage à froid des aciers : analyse des mécanismes de lubrification et de leurs impacts sur l'usure et le frottement." Valenciennes, 2008. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/1c89c6a8-6661-4f91-9fbb-9a43388b8d61.

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Abstract:

Dans un souci d’augmentation de la productivité et de la qualité de l’acier prélaqué produit à Myriad, le laminoir à froid Sendzimir ZR-22B se doit de suivre cette progression. Que ce soit en limitant la formation trop importante de fines de fer ou en limitant les incidents de laminage, cela demande une compréhension parfaite des mécanismes du contact bande-cylindre de travail, seule zone non directement contrôlée par le lamineur. Par conséquent, basée sur l’Upsetting Rolling Test et sur le modèle numérique du procédé, une nouvelle méthodologie expérimentale permet de simuler les conditions de contact industrielles. Ainsi, l’URT, conçu quelques années auparavant, a subi de profondes modifications afin de pouvoir reproduire les conditions mécaniques de contact, le régime de lubrification quasi-limite ainsi que la température de contact. L’impact des conditions de laminage et des mécanismes physico-chimiques de lubrification sur le frottement et les phénomènes d’usure a donc pu être été analysé. De grandes influences de la température de contact, de la passe, du lubrifiant utilisé et de la présence ou non d’additifs d’onctuosité, anti-usure et extrême-pression ont été mises en évidence. La formation d’une couche de transfert sur le cylindre, résultat d’une usure adhésive favorisée par des conditions sévères de contact (haute température, absence d’additifs limites. . . ), a également été identifiée. Celle-ci s’avère d’ailleurs très influante puisqu’elle engendre une augmentation du frottement et de la production de résidus ferreux abrasés
To improve productivity and quality of Myriad coil coating steel, the cold rolling process (Sendzimir ZR 22-B) has to follow this progress by limiting the production of ferrous residues or by decreasing rolling problems. To achieve these goals the mechanisms of the strip-work roll contact, which is not directly controlled, has to be fully understood. That’s why, a new experimental methodology, based on the Upsetting Rolling Test and on the cold rolling process FEM, enables to simulate the industrial contact conditions (mechanical characteristics, contact temperature and lubrication regime). Thus, the impact of rolling conditions and lubrication physico-chemical mechanisms on friction and wear phenomena could have been studied. Important influences of contact temperature, rolling pass, lubricant used, presence or absence of limit additives (polar, anti-wear or extreme-pressure) were pointed out. Moreover, a transfer layer, which is the consequence of adhesive wear favoured by severe conditions (high temperature, absence of limit additives. . . ) was identified on roll. Its presence involves an increase of friction and production of abraded ferrous residues

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Arnaud, Pierre. "Etude expérimentale et numérique de l'usure et de son influence sur les mécanismes de fissuration en fretting et fretting fatigue." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC040/document.

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Abstract:

Ce travail de recherche se concentre sur la compréhension de l’usure du Ti-6Al-4V et la compétition entre l’usure et les mécanismes de fissuration sous sollicitations de fretting et fretting fatigue. Il existe de nombreuses applications où le fretting et le fretting fatigue sont les causes de rupture de système, on pourra citer les turboréacteurs d’avions ou encore les axes de train. Les sollicitations cycliques dues au fonctionnement des systèmes produisent des micro-déplacements entre les pièces, typiques du fretting. Ces travaux se concentrent sur l’usure, la prise en compte des débris d’usure dans l’interface et leurs influences sur l’amorçage et la propagation des fissures. Pour répondre à ce problème, des études expérimentales et numériques ont été menées en parallèle.Dans un premier temps, une étude numérique et expérimentale sur la compétition entre usure et amorçage a été réalisée sur le Ti-6Al-4V. Deux configurations de contact ont été étudiées, cylindre/plan et poinçon/plan. L’étude du poinçon/plan a mis en évidence la nécessité de prendre en compte la rotation du contact dans la prévision des phénomènes d’amorçage. Une méthodologie basée sur le suivi de marqueurs a permis de mesurer expérimentalement la micro-rotation entre les échantillons en contact. L’incorporation de cette rotation dans les simulations numériques a permis de mettre en évidence son influence sur les phénomènes de fissuration. Ainsi une bonne simulation des phénomènes compétitifs entre l’usure et l’amorçage de fissure a pu être réalisée et des cartes de fretting ont été déterminées. Ces cartes présentent les domaines d’endommagement en fonction des conditions de sollicitation d’un contact.Cette première partie a mis en évidence que l’usure n’était pas simulée avec exactitude. L’usure est dépendante des conditions d’essais, en d’autres termes, sa cinétique n’est pas constante quelles que soit les sollicitations. Pour mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans le contact homogène du Ti-6Al-4V, une étude paramétrique a été menée et met en évidence 2 mécanismes principaux d’usure, l’abrasion et l’adhésion. Ces deux mécanismes ont été associés, à l’aide d’analyses MEB, respectivement aux phénomènes d’oxydation des surfaces et aux transferts métalliques interfaciales. Une vitesse d’usure distincte est associée à chacun des mécanismes et une loi globale prenant en compte tous les paramètres d’essais étudiés est proposée. Cependant, l’observation des traces d’usure expérimentales a montré la nécessité de prendre en compte les débris dans l’interface pour pouvoir simuler les profils d’usure. Ces derniers ont un effet de concentrateur de contrainte au centre du contact, ceci tend à augmenter la profondeur d’usure et à réduire l’extension latérale du contact. Un algorithme est proposé afin de pouvoir ajouter les débris dans les simulations d’usure et permet d’obtenir des profils d’usure avec une erreur de moins de 10%.Finalement, à l’aide du modèle complet d’usure avec les débris et de fissuration, la prévision des durées de vie en fretting fatigue a pu être réalisé. Nous montrons que la méthode développée permet d’estimer de manière adéquate la réponse en fretting fatigue d’un panel varié de conditions de chargements constants. Ainsi, la carte de fretting fatigue est établie, Cette carte donne, pour un contact donné, les domaines d’amorçage, de rupture et d’activation de l’usure en fonction des chargements macroscopiques de fretting et de fatigue, est établie
This research work focuses on the comprehension of the Ti-6Al-4V wear and the competition between wear and crack processes under fretting and fretting-fatigue solicitations. There are many applications where fretting and fretting fatigue cause system failure, such as aircraft engines or train shafts. The cyclic solicitations, due to the system functioning, produce micro-displacements between parts, which are typical of fretting. Here, we are focusing on wear, taking into account debris layers in the contact interface and their effects on crack nucleation and propagation. To answer this problem, experimental and numerical studies have been carried out.First, an experimental and numerical approach on the competition between wear and crack nucleation was performed on Ti-6Al-4V. Two contact configurations were studied, cylinder/plane and punch/pane. The punch/plane study showed the necessity of taking into account the contact rotation in the crack nucleation prediction. A methodology, based on the markers tracking, allows us to measure experimentally the micro-rotation between the two bodies in contact. The incorporated rotation in the numerical simulations confirms its influence on the crack nucleation. Hence, good simulations of competitive phenomena could be performed, and fretting maps were drawn. Fretting maps introduce damage domains as a function of solicitation conditions of the contact.This previous part has shown that wear was not well simulated. Wear depends on test conditions, in other words, its rate is not constant whatever the solicitations. To better understand the mechanisms involved in the homogeneous contact of Ti-6Al-4V, a parametric test campaign was led. This work, confirmed by SEM analysis, showed 2 principal wear mechanisms, respectively oxidation and metallic transfer between surfaces. A distinct wear rate can be related to each mechanism, thus a global law taking into account all test parameters is proposed. Nevertheless, the observed experimental wear scar demonstrates the necessity to take into account the debris layer in the contact interface in order to simulate wear profiles. These layers have a concentrator effect on stresses in the inner part of the contact, resulting in an increase of wear depth and a reduction of lateral contact extension. A new algorithm is proposed to add debris layer in the wear simulation and enables us to predict simulated wear profiles with an error below 10 %.Finally, helped by the global model with wear, debris layer and crack process, the lifetime can be predicted in fretting fatigue. We show that the developed methods allow adequate estimation of the fretting fatigue cracking response for a various panel of constant loadings. Hence, the fretting fatigue map is established. The map describes, for a given contact, the cracking nucleation domain, failure domain and activation of wear domain as a function of macroscopic fretting and fatigue loadings

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Stempfle, Philippe. "Triboligie des matériaux carbonés. Etude des mécanismes contrôlant la formation et la stabilité du 3ème corps en frottement sec." Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULH0681.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'améliorer nos connaissances concernant les mécanismes fondamentaux du frottement sec et principalement la formation et le maintien des films de transfert (3ème corps) obtenu lors du frottement de graphite sur acier. Dans cette configuration, le 3ème corps prend la forme d'îlots discrets constitués par l'agglomération de particules nanométriques dont la taille dépend des conditions de frottement. L'étude simultanée, par profilométrie à l'échelle micro et nanométrique des caractéristiques morphologiques des agglomérats et de leurs constituants à conduit d'une part à étudier la stabilité des agglomérats et d'autre part à formuler un modèle de détachement basé sur la fragmentation du graphite qui tient compte de tous les paramètres mécaniques, chimiques, physico-chimiques et matériaux intervenant dans la formation des particules d'usure. L'intégration de ce modèle, formulé à l'échelle nanométrique - à l'ensemble du tribo-contact montre comment le frottement et l'usure peuvent être contrôlés par la quantité d'espèces chimiques adsorbées à l'entrée du contact et progressivement consommée dans le contact par réactions chimiques avec les surfaces fraîchement formées. Ces résultats mettent en évidence que l'usure et le frottement dans le cas des matériaux carbonés - résultent d'un même phénomène contrôlé par environnement.

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Fayeulle, Serge. "Modifications des mécanismes d'usure par implantation d'ions dans les aciers." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10016.

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Abstract:

Analyse de l'implantation d'azote et de silicium sur les mecanismes d'usure. Caracterisation par microscopie electronique en transmission et par diffraction de rayons x, des couches apres implantation. Etude du comportement en frottement des aciers implantes. Role de l'implantation sur les modes d'usure

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Trabelsi, Ridha. "Influence d'un renforcement par dispersoïdes sur les mécanismes d'usure du couple alumine/acier : Approches macroscopiques et structurales." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1988. http://www.theses.fr/1988ECDL0001.

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Abstract:

On a tente d'etablir une correlation entre les proprietes mecaniques (e, h, k::(i)c) et de resistance a l'usure sur des composites types alumine-zircone et alumine-alon a partir de resultats d'essais de frottement d'un cylindre d'acier sur une surface ceramique plane

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Petitet, Gilles. "Contribution à la compréhension des mécanismes élémentaires d'usure douce des élastomères charges réticulés." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2003. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/petitet.pdf.

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Abstract:

Sur pneumatique, dans des conditions douces d'utilisation, il apparaît sur la bande de roulement des faciès d'usure de type"cratère"d'une centaine de micromètres de diamètre et d'environ dix micromètres de profondeur. Ce travail de thèse a consisté à revréer et étudier sur un tribomètre analytique ce faciès d'usure sur des élastomères chargés réticulés afin d'en expliquer le mécanisme de formation. Des grandeurs telles que la rugosité, les propriétés mécaniques de surface, le facteur de frottement et la perte de masse ont été étudiées. L'étude a finalement révélé que les cratères sont générés par la plastification d'hétérogénéités constituées de charges mal dispersées, les agglomérats, lorsque les efforts dépassent leur seuil de plasticité. La perte de masse observée pour les surfaces présentant des cratères n'est donc pas due à ces derniers. Ce sont des micro-rides, créées à une échelle inférieure, qui provoquent l'essentiel de la perte de matière
On the rubber tread of tyres, wear patterns, called craters appear in soft conditions. There diameters are a hundred micrometers and there depth around a ten micrometers. The goal of the thesis has been to re-create and to sdudy on an analytical tribometer these wear patterns on rubber filled compounds in order to explain their mechanisms of formation. Paramateurs such as rugosity, surface mechanical properties, coefficient of friction and loss of weight have been studied. This study has shown that craters are due to the plastification of heterogeneities made of fillers badly dispersed, the agglomerats, when the plasticity threshold is exceeded by the strains. As a consequence, the loss of weight observed on surfaces with craters is not due to the presence of these craters. Micro-ridges, created on a lower scale, cause most of the loss of material

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Barge, Matthieu. "Etude expérimentale et numérique des mécanismes de coupe par abrasion." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/mbarge.pdf.

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Abstract:

L'étude des mécanismes locaux de déformation plastique et de rupture mis en jeu par le processus d'abrasion est très importante dans tous les problèmes d'interaction entre surfaces en mouvement. La rectification et l'usure abrasive peuvent notamment engendrer des déplacements rapides de métal pour des conditions favorisant la coupe. Ainsi il est important d'être capable de prédire l'instant où l'abrasif est susceptible de former un copeau plutôt que de simplement labourer le matériau. Le but de ce travail est donc de caractériser les mécanismes de coupe par abrasion dans le cadre des procédés d'usinage abrasif tels que la rectification. Il s'incrit une approche conjointe entre l'expérience et la simulation numérique. La partie expérimentale de ce travail porte sur la définition et la mise au point d'un scléromètre pendulaire permettant d'isoler le mode de coupe de celui de labourage afin d'en étudier les spécificités. Il est dans un premier temps démontré que ce mode de coupe est prépondérant tout au long de la rayure, grâce à une analyse topographique des sillons résiduels obtenus
The plastic strain and failure local mechanisms implied in abrasive processes is a key point to study for each problem dealing with moving surface interaction. Grinding and abrasive wear can lead to fast material displacements in cases promoting cutting. Thus it is particularly important to be able to predict if the abrasive particle is likely to form a chip rather than to simply plough the material. The aim of this study is to characterize abrasive cutting mechanisms in relevant machining processes as grinding. It is based on both experimental and numerical studies. The experimental part of this work consists in the development and the adjustment of a pendular scratching tester. This one makes it possible to isolate the cutting mode from the ploughing one to study its specificities. It is first shown from the topographies of the obtained residual grooves that this cutting mode is predominant all along the scratches. Then the study focuses on the cutting speed and the depth of cut influence on forces and energies brought into play during the porcess

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Dreano, Alixe. "Formalisation des mécanismes de tribo-oxydation d'un alliage de cobalt soumis à des sollicitations de fretting-usure : effet de la température." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEC034/document.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse présente une analyse multi-physique des endommagements par usure provoqués sur un alliage base cobalt soumis à des sollicitations de fretting pour des températures allant de 25˚C à 600˚C. On montre alors que l’usure est sévère à basse température puis douce à haute température. À basse température, l’usure est contrôlée par une synergie entre l’oxydation de l’interface et l’abrasion de la couche d’oxyde nouvellement formée. Une formulation analytique est développée, prenant en compte ces deux aspects. Cependant, cette loi n’est valable que lorsque le produit de l’endommagement, à savoir les débris d’usure oxydés, sont immédiatement évacués de l’interface. Or, si la température dépasse une température seuil T1, les débris commencent à stagner dans l’interface, ils s’agglomèrent et modifient complètement la réponse tribologique. À haute température, une tribocouche protectrice est formée par compaction et frittage des débris, limitant drastiquement l’usure. La loi d’usure par oxydo-abrasion, décrivant le comportement tribologique à basse température, est alors modifiée pour prendre en compte l’apparition de cette tribocouche. La tribocouche, également appelée glaze layer, possède une structure multi-couches, où les propriétés d’oxydation et de diffusion des éléments d’alliage jouent un rôle prépondérant dans les modalités de sa formation. À la lumière de ces résultats, sont finalement discutés les mécanismes mis en jeu dans l’absence totale d’usure lorsque la glaze layer est efficace à l’interface
This manuscript presents a multi-physical analysis of the fretting wear damages observed on a cobalt-based alloy. It has been showed that the wear process is severe at low temperature whereas a mild wear process takes place at high temperature. At low temperature, the wear process is driven by a synergetic action of the oxidation of the surface and the abrasion of the newly formed oxide layer. An analytical formulation is then proposed by taking into account these two phenomena. However, the proposed wear law is only valid when the wear debris is immediately ejected out of the interface. Yet, when the temperature is high enough, the debris starts to agglomerate into the interface changing completely the tribological response. At high temperature, a protective tribolayer is formed by a compaction and sintering processes of the wear debris which drastically limits wear. The oxido-abrasive wear law, describing the wear behaviour at low temperature, is then modified in order to take into account the tribolayer formation. The tribolayer, also called "glaze layer", has a multi-layerered structure whose formation is strongly linked to the oxidation and diffusive properties of the alloying elements. In the light of these results, the tribological mecanisms providing complete protection of the interface from further wear are discussed

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Khellouki, Abdeljabar. "Caractérisation des mécanismes de coupe en superfinition par toilage et de l'intégrité de surface induite dans le cas des aciers traités." Saint-Etienne, EMSE, 2007. http://www.theses.fr/2007EMSE0032.

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Abstract:

Cette étude est une contribution pour comprendre la superfinition par toilage. La caractérisation de surface toilée a montré que la rugosité est améliorée et les contraintes résiduelles engendrées sont de compression. Les paramètres les plus influents en toilage ainsi que leurs interactions ont été définis. Ces informations aident à maîtriser ce procédé. Une durée optimale de contact, au delà de laquelle l’usure des grains se stabilise, a été mise en évidence. Ce paramètre a une influence sur la topographie de surface et l’enlèvement de matière. Une étude énergétique a montré que la déformation plastique est prédominante dans un processus de toilage. Une simulation par des essais de rayage, à basse et à grande vitesse, a révélé des tendances croissantes vers la coupe lorsque l’angle d’attaque des grains augmente ou lorsque les rayures sont superposées. Une modélisation numérique a été développée dans le but de connaître l’état des contraintes résiduelles induites par un seul grain
This study is a contribution to understanding the beltfinishing process. The characterization of beltfinished surface showed that the roughness is improved and only compressive residual stresses are generated. The most influential beltfinishing parameters and their interactions were defined. Those informations are important to control this process. An optimal contact time which leads to the grain’s wear stabilisation has been highlighted. This parameter has an influence on the surface topography and material removal rate. An energy study has shown that the plastic deformation is predominant in beltfinishing. A scratch simulation tests with low and high speed revealed that the material removal rate increase when the attack angle of grains increases or when scratches are superimposed. A numerical modelling was developed in order to compute the residual stresses induced by a single grain

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Mané, Zélie. "Détermination et étude des mécanismes mésoscopiques responsables de l'usure des caoutchoucs naturels renforcés." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDL0030.

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Abstract:

Dans des conditions de conduite dite douce, la bande de roulement de pneumatique présente des faciès d’usure de type cratères d’usure ou bien des rides.Le but de ce travail de thèse était de recréer et d’étudier ces faciès d’usure pour des élastomères renforcés par du noir de carbone ou de la silice sur un tribomètre rotatif afin de pouvoir expliquer leurs mécanismes de formation. Des parallèles ont été établis entre les valeurs de perte de masse, de coefficient de frottement et le type du faciès d’usure tout en prenant en compte les propriétés physico-chimiques des échantillons.L’étude a expliqué les différences entre les types de faciès d’usure générés sur des matériaux renforcés par du noir de carbone et ceux renforcés par de la silice. Les paramètres influant sur a transition cratères d’usure et rides ont également été étudiés
In soft conditions of driving, wear patterns appear on the tire tread. They are called wear craters and ridges.The aim of this thesis work was to recreate and to study these wear patterns for reinforced elastomers by carbon black or silica on a rotary tribometer in order to explain their mechanisms formation. Parallels were established between the values of mass lost, friction coefficient and the type of wear patterns while taking into account the physico-chemical properties of samples.The study explained the differences between the type of wear patterns generated on reinforced materials by carbon black and those reinforced by silica. Affect parameters on the transition between wear craters and ridges were also studied

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Joos, Olivier. "Compréhension des mécanismes d'endommagement couplés des cylindres de travail pour le laminage à chaud des alliages ferreux et non ferreux." Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1655.

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Abstract:

L'arrêt d'un laminoir à chaud pour remplacer un cylindre de travail est coûteux. Le remplacement d'un cylindre intervient dès que la qualité de surface de la bande n'est plus satisfaisante. Or la qualité de surface de la bande est le miroir de celle du cylindre. Du fait des nombreuses sollicitations de service couplées (oxydation, abrasion/adhésion, fatigue thermique), la surface des cylindres est progressivement endommagée. Suivant la position du cylindre dans le train, l'amplitude relative des sollicitations varie. L'augmentation de la productivité du laminoir passe par l'augmentation de la durée de vie d'un cylindre, c'est-à-dire l'augmentation de la résistance à l'oxydation, à l'abrasion/adhésion et/ou à la fissuration thermique de la nuance. L'objectif de ce travail consiste à corréler la microstructure de 4 nuances d'étude à la résistance aux différentes sollicitations, qui, à l'échelle du laboratoire, ont été découplées. Après avoir identifié les différences microstructurales des nuances à travers plusieurs paramètres (structure de solidification ; nature, composition chimique, morphologie et distribution des carbures primaires et secondaires ; structure et composition chimique de la matrice,…), nous montrons dans un premier temps comment ces paramètres influencent les mécanismes d'oxydation des nuances. Dans un second temps, nous analysons l'impact de ces paramètres sur les mécanismes d'endommagement lors de sollicitations couplées : l'abrasion et l'oxydation d'une part, la fatigue thermique et l'oxydation d'autre part. L'optimisation de la microstructure d'une nuance se fera en pondérant la présence de ces différents paramètres
The interruption of a hot strip mill in order to replace a work roll is very expensive. This replacement is mainly motivated by strip surface quality degradation. The strip surface quality is the mirror of the roll one. Because of numerous coupled solicitations during service (oxidation, abrasion/adhesion, thermal fatigue), the roll surface is continuously damaged. The relative amplitude of each solicitation depend of the roll position in the mill. The productivity improvement is also linked to the roll life increase, in others words is linked to the enhancement of roll resistance to oxidation, abrasion/adhesion and/or thermal cracking. The aim of this study consists in correlating microstructure of 4 roll grades with resistances against solicitations. At the laboratory level, solicitations are decoupled in order to better study the impact of microstructural parameters on damage mechanisms. After highlighting grade microstructural differences through numerous parameters (such as the solidification structure; the type, chemical composition, morphology and distribution of both primary and secondary carbides ; the structure and chemical composition of the matrix,…), we show firstly how these parameters influence grade oxidation mechanisms. Secondly we analyse the impact of these parameters on wear mechanisms against coupled solicitations: abrasion and oxidation on a one side, thermal fatigue ant oxidation on the other side. By weighing these parameters, it will be possible to optimize the microstructure

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Fontaine, Stéphane. "Contribution à la compréhension des mécanismes tribologiques lors d'une usure abrasive ou chimique de structures fibreuses. Application industrielle aux tissus en PET - laine." Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULHA001.

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Kagnaya, Tchadja. "Contribution à l’identification des mécanismes d’usure en usinage d’un WC-6%Co par une approche tribologique et thermique." Paris, ENMP, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005750.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont pour objectif d'étudier les mécanismes d'usure d'outils de coupe en WC-6%Co dans le cas de l'usinage en tournage. Les mécanismes qui gouvernent les principaux modes d'endommagement de ces outils sont complexes, combinant abrasion, adhésion et diffusion. Il faut par ailleurs noter que ces mécanismes dépendent fortement de la température aux interfaces de frottement outil/matière. Ainsi, l'étude a été réalisée par des approches complémentaires d'usinage et de tribologie avec mesures de température. Ces approches ont été menées à la fois au plan expérimental et au plan de la modélisation et de la simulation numérique. L'ensemble des résultats obtenus a permis d'améliorer la compréhension du comportement en frottement entre le WC-6%Co et l'acier C45. La nature et le séquencement des principaux mécanismes d'usure du WC-6%Co ont ainsi pu être identifiés. Ils consistent en : - une désorganisation de la structure du WC-6%Co sous des chargements mécaniques sévères et des températures qui peuvent atteindre 1200°C, - une mobilité des grains de WC qui est rendue possible par le comportement viscoplastique du liant cobalt, une conséquence de cette mobilité est la microfissuration intergranulaire et la décohésion des fragments de WC, - une déformation des grains de WC et une microfissuration intragranulaire qui peut aller jusqu'à la fragmentation de ces grains, causée par les chargements excessifs et le blocage des grains de WC mobiles, - une abrasion induite par les fragments de WC arrachés et également par des inclusions dures de l'acier usiné, - une adhésion, particulièrement importante dans la zone de séparation outil/copeau
The aim of this work is to study wear mechanisms of WC-6%Co cutting-tools in machining by turning. Damage modes are controlled by complex damage mechanisms. They combine abrasion, adhesion and diffusion. Furthermore, they are highly dependant of the temperature levels at tool/material interfaces. In the present study two mains approaches are considered: on the one hand machining by turning and on the other hand tribological tests. In both cases temperature measurements and temperature modelling have been performed. Complementary results have been obtained, resulting in a better understanding of wear behaviour between WC-6%Co and a C45 steel grade. Mains wear mechanisms were identified. They deal with: - large modifications of the WC-6%Co microstructure due to critical mechanical loadings and to high temperature levels (up to 1200°C), - mobility of WC grains due to the viscoplastic behaviour of the cobalt based binder phase at high temperature. Such a mobility leads to intergranular microcracking phenomena and to WC fragmentation and debonding mechanisms, - intragranular microcracking and strain phenomena, that can lead to WC grain fragmentation, due to stress concentrations, - abrasion due to extracted WC fragments and to hard particules extracted from the C45 steel too, - adhesion, particularly at the end of the contact area between tool and chip

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Dachi, Halima. "Formulation et propriétés mécaniques d'un revêtement polyuréthane : application aux sangles des systèmes d'arrêt des avions de l'aéronavale." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066086.

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Guilmard, Yann. "Mécanismes d'usure et seuils de dégradation d'une alumine en frottement contre différents alliages et cermets." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT020G.

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Abstract:

L'usure d'une alumine de haute pureté en frottement contre différents alliages métalliques et cermets est étudiée en vue d'application dans les joints d'étanchéité automobiles. Des seuils de charge de dégradation de l'alumine, variables en fonction des couples et ambiances de frottement, sont mis en évidence dans un domaine de vitesses de glissement élevées rarement exploré. Les mécanismes développés s'appuient sur la formation de transfert et de films protecteurs et sur la dégradation thermique intergranulaire par frottement de l'alumine

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Rezakhanlou, Rouzbeh. "Contribution à l'étude des mécanismes d'endommagement des matériaux revêtus en sollicitation de contact." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL021N.

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Abstract:

Dans le but de mettre au point une méthodologie de test permettant de caractériser la tenue d'un matériau revêtu en sollicitation de contact, nous avons testé des revêtements de nitrure de titane et d'acier inoxydable dopé en carbone, déposés par pulvérisation cathodique sur des substrats en acier rapide 6. 5. 2. Et en acier de construction 35CD4. Nous avons plus particulièrement étudié les mécanismes d'endommagement apparaissant en indentation statique, en rayure monopasse et multipasse et en usure pion-disque. Pour le test de rayure, nous montrons que la charge critique d'écaillage adhésif n'est pas le meilleur critère pour estimer la tenue en usure du bicouche. En revanche, nous mettons en évidence deux grands mécanismes de dégradation qui sont globalement analogues à ceux rencontrés pour les matériaux homogènes à savoir : la fissuration à l'arrière du frotteur pour les dépôts fragiles et la fissuration frontale (avec ou sans micro-coupe) pour les revêtements ductiles. La corrélation entre les charges d'apparition de ces endommagements en rayure monopasse à charge croissante et la résistance à l'usure mesure en rayure multipasse à charge constante et en test d'usure pion-disque est globalement satisfaisante. L’augmentation du coefficient de frottement, du rayon de courbure de l'indenteur et du nombre de cycles dans la même trace diminuent la charge critique d'apparition de ces deux mécanismes

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Petitet, Gilles. "Contribution à la compréhension des mécanismes élémentaires d'usure douce des élastomères chargés réticulés." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003258.

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Abstract:

Sur pneumatique, dans des conditions douces d'utilisation, il apparaît sur la bande de roulement des faciès d'usure de type "cratère" d'une centaine de micromètres de diamètre et d'environ dix micromètres de profondeur.

Ce travail de thèse a consisté à recréer et étudier sur un tribomètre analytique ce faciès d'usure sur des élastomères chargés réticulés afin d'en expliquer le mécanisme de formation. Des grandeurs telles que la rugosité, les propriétés mécaniques de surface, le facteur de frottement et la perte de masse ont été étudiées.

L'étude a finalement révélé que les cratères sont générés par la plastification d'hétérogénéités constituées de charges mal dispersées, les agglomérats, lorsque les efforts dépassent leur seuil de plasticité.

La perte de masse observée pour les surfaces présentant des cratères n'est donc pas due à ces derniers. Ce sont des micro-rides, créées à une échelle inférieure, qui provoquent l'essentiel de la perte de matière.

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Isard, Manon. "Mécanismes de formation de 3ème corps et comportements tribologiques de contacts électriques glissants." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM077.

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Abstract:

Dans le domaine aéronautique, une attention toute particulière est portée à la fiabilité des composants électriques, ce qui demande la compréhension essentielle des phénomènes tribologiques mis en jeu dans le contact. Ces travaux de recherche s’intéressent à deux capteurs de position, de type rhéostat (contact métal – métal) et potentiomètre (contact métal – polymère). Dans les deux cas, un mouvement de glissement entre une piste et un curseur constitue l’origine de transformations des surfaces, qui peuvent ensuite impacter leurs propriétés électriques. L’étude a permis de mettre en évidence la formation de troisièmes corps à l’interface, qui jouent des rôles différents en fonction des systèmes. Dans le rhéostat, un transfert adhésif sélectif de nickel nanostructuré issu de la piste de NiCr se forme sur le curseur en alliage d’argent, et entraîne une forte abrasion ; un traitement de tribofinition mettant en œuvre de la poudre d’alumine, a permis de l’éviter. Dans le potentiomètre, c’est le lubrifiant lui-même qui forme le troisième corps sous forme de tribopolymère adhérant à la piste. L’étude de ses caractéristiques permet d’expliquer la préservation des propriétés électriques de contact. C’est dans un lubrifiant de substitution qu’est cherchée une solution plus stable, dans une démarche d’ingénierie du troisième corps
In the aeronautic field, the reliability of electrical contacts is a major challenge that requires a fundamental understanding of the tribological phenomena taking place in the interfacial material contacts. This PhD study focuses on two types of position sensors consisting of rheostat sensors (metal – metal contact) and potentiometer sensors (metal – polymer contact). In both cases, a sliding movement between a mobile cursor and a track causes surface transformations, which can then impact their electrical properties. The study highlighted the formation of third bodies in the interface, which play different roles depending on the system. In the rheostat, a selective adhesive transfer of nanostructured nickel from the NiCr track is formed on the silver alloy cursor, and causes a severe abrasive wear; a tribofinishing treatment using alumina powder allows this to be avoided. In the potentiometer, it is the lubricant itself that forms the third body, in the form of a tribopolymer which adheres to the track. A balance between an efficient protection against wear and sufficient contact spots is suggested to be at the origin of the reliability of the potentiometers. A more stable solution is to be sought in a replacement lubricant, using a third body engineering approach

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Lahouij, Imène. "Mécanismes de lubrification des nanoparticules à structure Fullerène : approche multi-échelle." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00790813.

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Abstract:

Les fullerènes de bisulfure métallique de type ( M eS2 , où Me= Mo et W) rencontrent un intérêt croissant du fait de leurs pouvoirs anti usure et réducteur de frottement en régime de lubrification limite. Les propriétés tribologiques de ces nanoparticules, dépendent à la fois de leurs caractéristiques intrinsèques (structure, morphologie, taille, ... ), des conditions de sollicitations (nature des surfaces, pression, température, ... ) ainsi que du cocktail d'additifs présent dans une formulation d'huile moteur. La compréhension de l'origine de ces propriétés passe obligatoirement par une parfaite connaissance du mode d'action des nanoparticules. L'objectif de ce travail de thèse est d'identifier les paramètres pouvant avoir une influence sur le comportement des nanoparticules à l'échelle nanométrique et de faire le lien entre ce comportement, les mécanismes de lubrification des nanoparticules, et leurs propriétés tribologiques. Afin de répondre à cet objectif nous avons adopté une approche multi échelle qui consiste dans un premier temps à étudier le comportement de fullerènes individuels (IF - M eS2 , ou Me= Mo et W) en cours de sollicitation. Ainsi grâce à une méthodologie expérimentale originale couplant la technique de nano indentation à une observation in situ dans un microscope électronique à transmission haute résolution (HRMET), nous avons visualisé pour la toute première fois et en temps réelle comportement de nanoparticules individuelles d'if- M eS2 (Me= Mo et W) sollicitées en compression et/ou en cisaillement dans un contact dynamique. Cette étude a permis d'identifier l'influence des caractéristiques intrinsèques des fullerènes sur leur réponse à l'échelle nanométrique et d'estimer des pressions de contact pour lesquelles le fullerène s'exfolie, roule ou glisse dans le contact. Nous nous sommes ensuite intéressés aux mécanismes de lubrification des fullerènes en dispersion dans une base lubrifiante, en condition de lubrification limite. En se basant sur des analyses XPS et des observations MEB et MET des tribofilms et des débris d'usure générés à l'issu d'essais de frottement réalisés dans trois contacts de nature différente (acier, alumine et DLC), nous avons clairement montré que les propriétés lubrifiantes des nanoparticules d'IF - M eS2 (Me= Mo et W) dépendaient à la fois de leurs caractéristiques intrinsèques et de la nature des surfaces frottantes. Ainsi un lien a été établi entre le comportement des fullerènes à l'échelle nanométrique et leur mode d'action dans un contact tribologique. Enfin, l'influence de la mise en dispersion des nanoparticules sur leurs propriétés tribologiques a été étudiée. Les propriétés tribologiques des nanoparticules dans une huile moteur ont été également évaluées. Deux approches expérimentales de type 'Bottom up' et 'Top dawn'ont été adoptées afin d'évaluer les interactions entre les nanoparticules et l'ensemble des additifs présents dans une huile complétement formulée. L'influence de la température sur les propriétés tribologiques des nanoparticules a été également abordée.

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List, Gautier. "Etude des mécanismes d'endommagement des outils carbure WC-Co par la caractérisation de l'interface Outil-Copeau: application à l'usinage à sec de l'alliage d'aluminium aéronautique AA2024 T351." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001178.

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Abstract:

L'étude proposée traite de la compréhension des mécanismes d'endommagement des outils carbure dans le cas de l'usinage à sec d'un alliage d'aluminium aéronautique (AA2024 T351). Elle a pour but de déterminer les différents paramètres tribologiques de l'interface outil-copeau (frottement, température, pression) et de les confronter aux différents modes d'usure. Une modélisation du contact entre le copeau et l'outil basée sur les propriétés viscoplastiques de l'écoulement du matériau est d'abord proposée. Elle permet d'établir les relations qui existent entre la géométrie du copeau (angle de cisaillement), les contraintes appliquées sur l'outil, le coefficient de frottement et la vitesse de glissement du copeau au voisinage de la pointe de l'outil. Le modèle analytique est alors employé pour déterminer la nature du contact (collant, glissant) et calculer la vitesse de glissement. Pour déterminer la température et la pression de contact, un dispositif d'étude basé sur l'observation expérimentale de la formation du copeau (caméra vidéo rapide, mesure des efforts, calcul de flux thermique) et la simulation numérique par la méthode des éléments finis est ensuite mis en place. La caractérisation physico-chimique réalisée à l'aide de techniques complémentaires d'analyse de surface (MEB, EDS, AES, profilométrie optique) a permis d'identifier clairement les différents types d'endommagement. Ils se traduisent par la formation d'arêtes rapportées et de couches adhérentes (couches de transfert formées par extrusion de précipités) ainsi que par la fragilisation de l'outil provoqué par la diffusion de certaines espèces chimiques du copeau vers l'outil. Grâce à la démarche proposée, il est possible de relier ces différents modes d'endommagement aux conditions de contact existant à l'interface outil-copeau.

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Meunier, Frédéric. "Modélisation des mécanismes de croissance des couches minces de carbone dur amorphe obtenues par CVD assistée plasma. Application à la réalisation de revêtements anti-usure multicouches TiN+Ti(C,N)+TiC+carbone." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0043.

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Abstract:

Ces travaux portent sur la modelisation des mecanismes de croissance et l'optimisation des proprietes tribologiques de couches minces de carbone realisees par cvd assistee plasma. La decharge, obtenue a basse pression (0, 1 pa) grace a un dispositif d'intensification de la decharge, est realisee dans du benzene pur. Une etude a la fois theorique et experimentale permet de definir, en fonction des conditions d'elaboration, differentes structures pour les couches. On montre notamment le role fondamental des ions c#6h#6#+ presents dans le plasma. Ils contribuent pour 80% a la formation du depot. L'energie de ces ions incidents determine la structure de la couche (taux d'hydrogene, nature de l'etat des liaisons de cet element avec le carbone, nature des hybridations) et des proprietes mecaniques. Les meilleurs depots sont obtenus lorsque cette energie est comprise entre 500 et 700 ev. Le flux de ces especes determine quant a lui la vitesse de croissance. L'etude des mecanismes regissant l'adherence de tels depots montre que pour obtenir une adherence compatible avec les applications visees (anti-usure, anti-frottement), le recours a des sous-couches d'accrochage est necessaire. Elles sont obtenues par depot ionique, juste avant la synthese de la couche finale de carbone et dans le meme cycle de depot. On montre que des sous-couches de type tin+tic sont tres bien adaptees. La fonction de chacun de ces materiaux est mise en evidence. Des revetements a la fois tres performants d'un point de vue tribologique et tres adherents sont realises. Ils sont ensuite utilises pour le traitement de pieces tridimensionnelles. On etudie alors les consequences de la mise en rotation des substrats sur les mecanismes et la cinetique de croissance, ainsi que sur l'evolution de l'adherence et de la resistance a l'usure. On montre aussi que la geometrie de la piece a traiter conditionne la distribution des caracteristiques du revetement sur sa surface. Des solutions sont proposees pour repondre a ces problemes

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Ayed, Yessine. "Approches expérimentales et numériques de l'usinage assisté jet d'eau haute pression : étude des mécanismes d'usure et contribution à la modélisation multi-physiques de la coupe." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00973532.

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Abstract:

Cette étude porte sur l'usinage de l'alliage de titane Ti17 avec une assistance jet d'eau haute pression. Une attention particulière a été portée à l'analyse des mécanismes de dégradation et d'usure des outils lors de l'usinage avec et sans assistance. Le suivi de l'usure est réalisé par des observations régulières au microscope électronique à balayage (MEB) et par des analyses chimiques (technique EDS) afin de déterminer les zones de dépôt de matière sur l'outil. Toutes ces observations ont permis d'expliquer les mécanismes d'usure pour une opération d'ébauche et de finition. Il a été montré que les mécanismes d'usure sont différents entre l'usinage conventionnel et l'usinage assisté. En effet, lors de l'assistance jet d'eau haute pression, certains mécanismes ne sont plus activités mais d'autres mécanismes sont accélérés. Il existe donc une pression de jet d'eau optimale pour minimiser l'usure de l'outil.Afin de mettre en évidence l'effet du jet d'eau sur les phénomènes thermomécaniques dans les zones de formation du copeau, une modélisation par éléments finis est réalisée. Un couplage fluide / structure a dû être mis en place afin de prendre en compte les actions mécaniques et thermiques du jet d'eau sur la zone de coupe. Pour cela, la loi de comportement et le modèle d'endommagement de Johnson-Cook, ont été identifiés pour le Ti17 dans des conditions extrêmes sur une large gamme de températures et de vitesses de déformation. Cette modélisation a permis de mettre en évidence, pour l'usinage assisté haute pression, la diminution de la zone de contact outil/copeau, de retrouver la fragmentation du copeau et de quantifier le refroidissement des différentes zones de cisaillement.En revanche, cette modélisation ne permet pas de connaître l'effet de l'hétérogénéité microstructurale du matériau sur la zone de coupe. Ce constat est d'autant plus important que le matériau étudié présente une taille de grain importante (de l'ordre du millimètre). Pour cela, une nouvelle modélisation (multi-échelle) a été développée afin de prendre en compte la microstructure du matériau. Le matériau est donc modélisé comme un polycristal qui prend en compte des lois de la plasticité cristalline. Cette nouvelle approche permet alors de simuler la formation du copeau en prenant en compte les orientations cristallines des grains et les changements de phase qui apparaissent lors de l'usinage.

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Cabrol, Elodie. "Étude et compréhension des mécanismes d'endommagement de surface de matrices de forgeage à chaud rechargées." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0012.

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Abstract:

Dans le domaine du forgeage à chaud de pièces aéronautiques, les matrices en acier sont couramment rechargées, sur quelques millimètres d’épaisseur, par un alliage base cobalt (Stellite 21) déposé par procédé de soudage à l’arc (MIG). Dans le cadre de ce travail de thèse, ce rechargement « classique» est comparé à des rechargements Stellite 21 et Stellite 6 déposés par deux procédés émergents dans ce domaine, le PTA et le LASER. L’objectif est d’apporter des éléments de compréhension aux mécanismes d’endommagement de surface, notamment par écoulement plastique, de ces différents rechargements afin de dégager des voies d’amélioration pour augmenter la durée de vie des matrices. Pour cela, des essais tribologiques (semi-industriels et laboratoire) ont été mis en œuvre pour créer des endommagements de surface comparables à ceux observés sur matrices industrielles. Associées à ces essais, des investigations microstructurales, structurales et mécaniques multi-échelles ont été réalisées (traction, flexion, microdureté, MO, MEB, MEB-STEM, DRX, EBSD). Selon les couples « nuance/procédé » de rechargement, des mécanismes de déformation plastique par glissement des dislocations parfaites et par transformation de phase CFC en HC ont été identifiés. L’activation de ce dernier a pu être reliée à la température de transformation allotropique CFC/HC du cobalt. Cette température dépend à la fois (i) des éléments d’addition, variant en fonction de la nuance déposée (Cr, C,...), (ii) de la dilution (variation de la teneur en Fe) liée aux paramètres de soudage et (iii) du nombre de couches déposées. De plus, une influence significative de la transformation de phase sur l’évolution du coefficient de frottement a été mise en évidence. En effet, dans le cas où la transformation de phase n’est pas observée, le coefficient de frottement est stable durant l'essai alors qu'une chute de la courbe de coefficient de frottement a été reliée avec la transformation de phase CFC en HC. Parallèlement, l'écoulement plastique des dendrites est observé en extrême surface sur quelques dizaines de micromètre d'épaisseur dans la direction de glissement. Cet écoulement est associé à une forte texturation morphologique et cristallographique de la phase identifiée (CFC ou HC), avec une orientation des plans de plus grande densité atomique parallèlement à la surface de glissement. Les résultats montrent également que sous sollicitations tribologiques, un important durcissement est observé en surface (jusqu'à 90%) et une corrélation a pu être établie entre l'augmentation de la microdureté et le taux de déformation plastique
In the field of hot forging of aeronautical parts, the steel dies are commonly hardfaced, on few millimeters thick, by a cobalt-based alloy (Stellite 21) deposited by arc welding (MIG). As part of this thesis, this "classic" hardfacing is compared to Stellite 21 and Stellite 6 hardfacings deposited by two emerging processes in this area, the PTA and the LASER one. The objective is to assess surface damage mechanisms, especially induced by plastic strain, of these various hardfacings. Tribological tests (laboratory and semi-industrial) were used to create surface damage comparable to those observed in industrial dies. Associated with these tests, multiscale microstructural, structural and mechanical investigations have been performed (tensile, bending, microhardness, OM, SEM, STEM, XRD, EBSD). According to the « material/process » couple, plastic strain mechanisms by perfect dislocation glide and by FCC to HCP phase transformation have been identified. The activation of the latter has been connected to the temperature of the allotropic phase transformation (FCC/HCP) in cobalt. This temperature depends on (i) the alloying elements, varying according to the deposited grade (Cr, C, ...), (ii) the dilution (Fe content evolution) connected to the welding parameters and (iii) the number of deposited layer. Moreover, a significant influence of the phase transformation on the evolution of the friction coefficient has been evidenced. Indeed, if the phase transformation is not observed, the friction coefficient is stable during the test, while a drop of the friction coefficient curve is connected with the FCC to HCP phase transformation. Moreover, the plastic flow of dendrites is observed at the extreme surface, on a few tens of micrometres in thickness, in the direction of sliding. It is associated with a high morphologic and crystallographic texturing of the identified phase (FCC or HCP), with the highest atomic density planes mostly oriented parallel to the sliding surface. The results also show that, under tribological laodings, a significant hardening is observed on the surface (up to 90%) and a correlation has been established between the increase in the microhardness and the plastic deformation ratio

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Ayed, Yessine. "Approches expérimentales et numériques de l’usinage assisté jet d'eau haute pression : étude des mécanismes d'usure et contribution à la modélisation multi-physiques de la coupe." Thesis, Paris, ENSAM, 2013. http://www.theses.fr/2013ENAM0056/document.

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Cette étude porte sur l'usinage de l'alliage de titane Ti17 avec une assistance jet d'eau haute pression. Une attention particulière a été portée à l'analyse des mécanismes de dégradation et d'usure des outils lors de l'usinage avec et sans assistance. Le suivi de l'usure est réalisé par des observations régulières au microscope électronique à balayage (MEB) et par des analyses chimiques (technique EDS) afin de déterminer les zones de dépôt de matière sur l'outil. Toutes ces observations ont permis d'expliquer les mécanismes d'usure pour une opération d'ébauche et de finition. Il a été montré que les mécanismes d'usure sont différents entre l'usinage conventionnel et l'usinage assisté. En effet, lors de l'assistance jet d'eau haute pression, certains mécanismes ne sont plus activités mais d'autres mécanismes sont accélérés. Il existe donc une pression de jet d'eau optimale pour minimiser l'usure de l'outil.Afin de mettre en évidence l'effet du jet d'eau sur les phénomènes thermomécaniques dans les zones de formation du copeau, une modélisation par éléments finis est réalisée. Un couplage fluide / structure a dû être mis en place afin de prendre en compte les actions mécaniques et thermiques du jet d'eau sur la zone de coupe. Pour cela, la loi de comportement et le modèle d'endommagement de Johnson-Cook, ont été identifiés pour le Ti17 dans des conditions extrêmes sur une large gamme de températures et de vitesses de déformation. Cette modélisation a permis de mettre en évidence, pour l'usinage assisté haute pression, la diminution de la zone de contact outil/copeau, de retrouver la fragmentation du copeau et de quantifier le refroidissement des différentes zones de cisaillement.En revanche, cette modélisation ne permet pas de connaître l'effet de l'hétérogénéité microstructurale du matériau sur la zone de coupe. Ce constat est d'autant plus important que le matériau étudié présente une taille de grain importante (de l'ordre du millimètre). Pour cela, une nouvelle modélisation (multi-échelle) a été développée afin de prendre en compte la microstructure du matériau. Le matériau est donc modélisé comme un polycristal qui prend en compte des lois de la plasticité cristalline. Cette nouvelle approche permet alors de simuler la formation du copeau en prenant en compte les orientations cristallines des grains et les changements de phase qui apparaissent lors de l'usinage
This study focuses on the machining of the Ti17 titanium alloy using high-pressure water jet assistance. Special emphasis is placed on the analysis of degradation mechanisms and tool wear during machining, with and without assistance. Wear monitoring was achieved by regular observations using both scanning electron microscope (SEM) and chemical analysis (EDS technique) to determine the areas of material deposition on the tool. These observations made it possible to explain the wear mechanisms for roughing and finishing conditions. Wear mechanisms for conventional machining and for assisted machining were found to be significantly different. Indeed, with high-pressure water jet assistance, some tool wear mechanisms are no longer activated, whereas others are accelerated. Hence, there exists an optimum water jet pressure which minimizes tool wear.To highlight the effect of water jet assistance on the thermomechanical phenomena in the chip formation zone, finite-element modeling has been performed. Fluid/structure coupling was developed to take into account the mechanical and thermal effects of the water jet. For this to be possible, the Johnson-Cook constitutive law and damage model have been identified for the Ti17 titanium alloy, under extreme conditions, over a wide range of temperatures and strain rates. This modeling has highlighted the fact that, for high-pressure assisted machining, the tool/chip contact zone is reduced. In addition, the simulation of chip fragmentation as well as the cooling effect on the tool and workpiece is possible.However, this model does not shed light on the effect of the microstructural heterogeneity of the material in the cutting zone. This is an important observation because the material studied has a very large grain size (of the order of a millimeter). For this reason, a new (multi-scale) modeling approach has been developed to take into consideration the microstructure of the material. The material is subsequently modeled as a polycrystal which obeys crystal plasticity constitutive laws. This new approach is then used to simulate chip formation, taking into account the grain orientations and phase changes that occur during the machining process

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Ural, Aydemir Güralp. "Performance en frottement de composites alumine-métal avec ou sans nanotubes de carbone densifiés par frittage flash : identification des conditions de grippage et des mécanismes d’usure." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0015/document.

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Abstract:

Des composites à matrice alumine contenant des nanoparticules métalliques (FeCr ou Fe) avec ou sans nanotubes de carbone (NTC) et densifiés par frittage flash (Spark Plasma Sintering, SPS) ont été étudiés dans des conditions de frottement oscillant de faible amplitude (fretting-usure) et de glissement alternatif. Un dispositif de fretting à débattement non imposé a été utilisé pour permettre aux matériaux en contact de s'adapter librement afin de simuler et d'identifier le phénomène de grippage dans différentes conditions de chargement (constant, progressif, avec ou sans ouverture de contact). Une modélisation paramétrique a permis de définir précisément les coefficients de frottement, les seuils de grippage et les énergies dissipées dans le contact. Les résultats obtenus présentent de grandes similitudes à faibles charges, mais on constate systématiquement une transition de charge brutale conduisant à une forte dégradation des composites avec NTC juste avant un grippage prématuré. Un dispositif d'acquisition d'émission acoustique a été utilisé sur certains essais pour identifier et suivre in situ les différentes phases de dégradation observées au cours du frottement. Des essais complémentaires en glissement alternatif, avec débattements imposés, ont également été réalisés afin de préciser le comportement en usure des composites étudiés. L'ensemble des résultats de fretting et de glissement ont permis de hiérarchiser les performances tribologiques des différents composites et conduit à l'identifier l'évolution des mécanismes d'usure en relation avec la présence d'un tribofilm à l'interface de contact
Alumina matrix composites containing metal nanoparticles (Fe or FeCr) with or without carbon nanotubes (CNT) densified by spark plasma sintering (SPS) were studied under low amplitude oscillating friction conditions (fretting-wear) and reciprocating sliding. A free displacement fretting machine was used to enable contact materials to adapt freely to simulate and identify the seizure phenomenon under different loading conditions (constant, progressive, with or without contact aperture). Parametric modeling has helped to define precisely friction coefficients, seizure thresholds and dissipated energy in the contact. The results are very similar at low loads, but there is always a sharp transition at higher loads leading to severe degradation of composites with CNT just before an early seizure. An acquisition instrument of acoustic emission has been used during several tests to identify and monitor in situ different stages of degradation observed during friction. Additional tests under reciprocating sliding with imposed displacements have also been made for further understanding of wear behavior of composites. The overall results of fretting and reciprocating sliding helped to prioritize the tribological performances of different composites and lead to identify changes in wear mechanisms in relation with occurrence of a tribofilm in the contact interface

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Vergne, Catherine. "Analyse de l'influence des oxydes dans le frottement d'une fonte pour outil de travail à chaud." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1064.

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Abstract:

Le procédé de laminage à chaud permet l'élaboration de tôles ou de profilés, par écrasement d'une brame entre deux cylindres parallèles tournant en sens inverse afin d'en réduire l'épaisseur. Les couches d'oxydes créées en surface des cylindres jouent un rôle ambigu. D'une part, elles favorisent I'engagement puis l'entraînement de la brame entre les cylindres. D'autre part, sous sollicitations thermomécaniques, elles peuvent générer des défauts en surface du laminé comme de l'outil. L'objectif de l'étude a donc été la compréhension des mécanismes d'interaction oxydation-frottement entre deux matériaux représentatifs du laminage à chaud (brame, nuance de cylindre). La mise en place de cette étude au sein du CROMeP a vu la conception et la réalisation d'un tribomètre haute température de configuration pion sur disque. Cette étude a été abordée suivant trois domaines que sont l'oxydation, la thermique et la tribologie. Elle a mis en évidence une modification de l'évolution du coefficient de frottement au cours d'un essai continu, avec l'apparition d'une phase transitoire, indépendante des conditions d'essais mais dépendante de la nature et du régime thermique du contact initial. Les observations microscopiques des faciès d'usure, du pion comme du disque, ont conduit à I'élaboration d'un modèle phénoménologique décrivant les mécanismes d'évolution des débris dans le contact. Malgré une évolution des mécanismes d'endommagement, on ne note pas de modification significative du coefficient de frottement avec la charge et la vitesse. Cette non-évolution du frottement s'explique par l'établissement constant d'un contact oxyde sur oxyde (hématite/hématite). Des analyses par diffraction des rayons X, réalisées sur le pion comme sur le disque, dans les traces d'usure comme à l'extérieur de ces traces, ont ainsi mis en évidence l'évolution de la texture de croissance des couches d'oxydes suivant la profondeur de pénétration du faisceau RX et sous I'influence du frottement.

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Sadat, Tarik. "Alliages Ni-W : de la mise en oeuvre par frittage flash aux micro-mécanismes de déformation et d'endommagement." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCD083.

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Abstract:

Dans le cadre de ce projet de thèse, des microstructures innovantes « composites » Ni-W constituées d’amas de Tungstène multi-cristallins (à grains fins) immergés dans une matrice de la solution solide Ni(W) cfc ont été élaborées par frittage flash (Spark Plasma Sintering (SPS)). Différents alliages ont ainsi été fabriqués en contrôlant de manière très précise les fractions volumiques respectives des deux élément Ni et W. En outre, le fait que le Ni soit un matériau particulièrement ductile contrairement au W plus résistant, peut conférer au matériau un bon compromis ductilité/résistance mécanique. Ainsi, en ajustant les taux respectifs de Ni et/ou de W, nous avons réussi à faire cohabiter dans un même matériau les micro-mécanismes de déformation propres à chaque phase, dont les caractéristiques et les évolutions sont ensuite analysées lors de sollicitations mécaniques conventionnelles ou in situ sous Synchrotron. Ainsi, nous avons mis en évidence le rôle de chacune des phases constituant la microstructure vis-à-vis du comportement macroscopique. Il est clairement montré que la proportion et l’arrangement spatial de la phase de W sont des facteurs influents sur la fragilité d’ensemble ainsi que sur les transferts de charge entre phases. Concernant la phase ductile, nous avons pu mesurer des déformations du réseau cristallin d’amplitude inhabituelle, que nous avons reliées à la densité initiale importante de joints de type ∑3, densité qui ensuite diminue fortement sous sollicitation mécanique
As part of this thesis project, innovative “composites” microstructures Ni-W composed by clusters of multi crystallized (ultra fine grain) W embedded in a matrix of a cfc Ni(W) solid solution were elaborated by spark plasma sintering (SPS). Several alloys were processed by controlling precisely the respective volume fractions of the two elements Ni and W. In addition, Ni is a particularly ductile material unlike the more resistant W. So, it may give to the material a good compromise between ductility and mechanical resistance. Thus, by adjusting the respective fractions of Ni and/or W, we obtained in the same material the specific deformation micro-mechanisms of each phase, the characteristics and evolutions of those deformations were after analyzed during conventional mechanical stresses or under in situ Synchrotron. Thus, we have highlighted the role of each phase constituting the microstructure regarding the macroscopic behavior. It is clearly shown that the proportion and spatial distribution of the W phase are key factors on the overall brittleness as well as on the load transfer between the phases. Concerning the ductile phase, we underscored deformations of unusual amplitude, which are connected to the high initial density of ∑3 boundary grains, which then decreases sharply under mechanical stress

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Collignon, Mathilde. "Compréhension des mécanismes de dégradation de disques de frein pour véhicule « poids lourd » et définition de nouvelles solutions matériaux." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECLI0001/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles solutions matériaux moins sensibles à la fissuration par fatigue thermique induite en frottement, première cause de remplacement des disques de frein de véhicule « poids lourd ». Les performances en freinage doivent être équivalentes à celles obtenues avec le couple de matériaux actuels : disque de frein en fonte à graphite lamellaire- garniture en matériau de friction composite à matrice semi-métallique. L’étude repose sur une approche multidisciplinaire des phénomènes et des couplages induits en freinage. Elle comporte quatre parties : la première partie expose les principaux enjeux industriels et scientifiques du freinage des véhicules « poids lourds » ; la seconde développe une approche modèle-expérience originale pour caractériser les sollicitations de freinage conduisant à la dégradation de disques de frein échelle 1 en fonte à graphite lamellaire ; enfin les nouvelles solutions matériaux considérées sont évaluées suivant une étude tribologique (troisième partie) et en cyclage thermique (quatrième partie), développée en laboratoire
This PhD thesis was carried out with the aim of developing new materials for truck brake discs, so as to increase disc lifespans. Premature failure is the major problem encountered in the operation. Braking performances of new materials should be equivalent to those obtained with the current material couple: lamellar grey cast iron brake disc and commercial semi-metallic brake lining material. To do this, the study is divided in four parts: Firstly, major industrial and scientific aspects in braking are identified in literature and with investigations on truck brake discs used on road. Next, a coupled numerical-experimental approach enable us to characterize thermomechanical loadings induced by braking and leading to damage mechanisms of the lamellar grey cast iron disc. Finally, two aspects of new materials solutions are investigated in laboratory: tribological behaviour and thermal cycling behaviour

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Clédat, Patrice. "Réalisation et étude comparative de dépôts céramiques obtenus par arc électrique sous vide ou dépôts ioniques : application à l'analyse du comportement anti-usure et des mécanismes de défaillance de revêtements PVD et CVD (TiN, CrN, DLC) sur outils de mise en forme." Limoges, 1999. http://www.theses.fr/1999LIMO4001.

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Abstract:

L'analyse des défaillances d'outils d'emboutissage et l'étude des traitements de surface pouvant y remédier sont les principaux objectifs de l'étude. Les mécanismes de croissance des couches diffèrent selon le procédé de dépôt. Ainsi, dans le cas des dépôts PVD, en arc électrique la majorité des espèces est ionisée alors qu'en dépôts ioniques les espèces métalliques sont neutres. Ceci explique que la taille des grains de CrN est plus faible en arc qu'en dépôts ioniques. Ces mécanismes sont également liés à la nature du dépôt. Ainsi, le titane présente une affinité pour l'azote nettement plus forte que le chrome. Cela conduit à l'incorporation d'azote dans la couche induisant un niveau de contraintes plus élevé pour TiN que pour CrN. Cela explique aussi la difficulté d'obtenir des dépôts stoechiométriques de CrN. Les propriétés mécaniques des revêtements optimisés au laboratoire sont comparables quels que soient la technique PVD et le matériau déposé. Une corrélation entre les propriétés mécaniques et microstructurables des couches a été mise en évidence. En général, la microdureté croît avec le niveau de contraintes qui augmente quand la taille des grains diminue. Une bonne résistance à l'usure nécessite une forte adhérence, obtenue seulement pour des dépôts stoechiométriques. Les caractéristiques des couches optimisées au laboratoire sont comparables à celles des dépôts industriels. L'étude donne des éléments sur la hiérarchisation des traitements sur outil d'emboutissage. Un matériau multicouche obtenu par CVD donne le meilleur résultat. Il est concurrencé par CrN obtenu par PVD qui a une limite de tenue plus basse mais dont le coût est moindre. TiN se révèle moins performant que CrN pour l'emboutissage. Son utilisation est justifiée pour la découpe. Le DLC est limité par son adhérence, alors qu'il est excellent quand un bon frottement est particulièrement recherché. Cette étude pose les bases physiques aux préconisations d'emploi des traitements de surface.

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Gauvin, Melanie. "Approche analytique in situ du mécanisme anti-usure des phosphates de zinc." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770267.

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L'élaboration d'additifs de lubrification respectueux de l'environnement nécessite la compréhension du mode d'action d'additifs anti-usure tel que le dithiophosphate de zinc (ZDDP). Le ZDDP a la propriété remarquable de former un film mince résistant à l'usure, appelé tribofilm, à l'interface d'un contact en régime de lubrification limite. Les pressions locales de l'ordre de plusieurs giga Pascals (GPa) dans un contact tribologique en régime de lubrification limite sont potentiellement capables de transformer la structure atomique et les propriétés des matériaux à l'interface. Au cours de ces travaux, nous avons mis en évidence les transformations structurales in situ de composés modèles du ZDDP, sous l'effet de hautes pressions hydrostatiques allant jusqu'à 20 GPa. Nous avons choisi de modéliser le ZDDP par les phosphates de zinc (ZP) suite à l'étude de differents lubrifiants composés de Zn3(PO4)2, Zn2P2O7 et Zn(PO3)2 dispersés dans une huile de poly-alfa-oléfine utilisés lors de tests tribologiques en régime de lubrification limite, à température ambiante. La formation d'un tribofilm amorphe formé à partir de Zn3(PO4)2 a été observée. Ses propriétés mécaniques et topographiques sont comparables à celles du tribofilm de ZDDP. En revanche, la formation d'un tribofilm à l'interface est négligeable dans le cas de Zn2P2O7 et Zn(PO3)2. Les transformations structurales des unités PO4 dans différents ZP sous haute pression, jusqu'à 20 GPa, ont été mises en évidence par spectroscopie Raman in situ. Le degré de polymérisation des chaînes de phosphate est conservé sous pression, menant à la conclusion que la pression n'est pas responsable de la formation de longues chaînes de phosphate dans le tribofilm de ZDDP. Entre 0.1 MPa et 4 GPa, les spectres Raman de α- Zn3(PO4)2 montrent une transition de phase de la structure cristalline initiale sous l'effet de la pression. Au-delà de 4 GPa, la signature vibrationnelle de l'échantillon suggère une perte progressive de l'ordre à longue portée sous pression. A la décompression, la structure obtenue est similaire à la forme amorphe du composé Zn3(PO4)2. La structure locale sous pression des atomes de Zn dans α- Zn3(PO4)2 a été étudiée par spectroscopies EXAFS et XANES in situ au seuil K du zinc. Entre 0.1 MPa et 3.5 GPa, l'ordre à longue portée autour du zinc disparait et la distance moyenne Zn-O augmente de 0.046 ± 0.005 Å. Le nombre de coordination du zinc n'augmente pas significativement sous une pression maximale de 7 GPa. Le désordre structural est acquis irréversiblement. Enfin, un tribomètre alternatif combiné avec un spectromètre Raman nous a permis d'observer in situ les transformations structurales du composé Zn3(PO4)2 sous l'effet de contraintes tribologiques. Des structures similaires à celles formées sous haute pression hydrostatique ont été mises en évidence dans le contact tribologique. La formation d'un tribofilm amorphe composé de Zn3(PO4)2 est observée à l'interface

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Mandard, Romain Baptiste. "Dynamique de contact aube- revêtement abradable : identification expérimentale de la force et des mécanismes d'interaction." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0001.

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Abstract:

Le rendement des compresseurs aéronautiques est amélioré en minimisant le jeu entre les aubes en rotation et le carter qui les entoure, réduisant ainsi les fuites aérodynamiques. Ce jeu réduit occasionne des contacts entre les aubes et le carter ; afin d’assurer leur intégrité mécanique, le carter est revêtu d’un matériau abradable sacrificiel, lequel accommode les incursions d’aube. Les interactions aube – revêtement abradable couplent des phénomènes tribologiques et vibratoires à haute vitesse et à haute température, dont l’étude expérimentale est requise pour le développement de modèles numériques prédictifs. L’objectif de cette thèse est d’identifier expérimentalement la force et les mécanismes d’interaction aube-abradable AlSi-Polyester dans une configuration d’essai représentative du fonctionnement des étages de compresseur basse-pression. Des méthodes couplées expérimentales - analytiques, prenant en compte la dynamique d’aube, ont été développées afin d’accéder à la force d’interaction et à l’incursion aube-abradable. L’influence de la température, de la nuance du matériau abradable et de la raideur d’aube a été étudiée. Les mécanismes d’usure et d’endommagement du revêtement abradable ont été investigués et corrélés aux conditions d’interaction. Ces travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre le Laboratoire de Mécanique de Lille, SNECMA Villaroche (groupe SAFRAN) et le centre ONERA de Lille
Minimizing the clearance between turbofan blades and the surrounding casing is a key factor to re-ducing leakage flows and consequently improving efficiency. The tight clearance may lead to blade-casing interactions. An abradable coating is deposited on the casing to accommodate blade incursions and thus to protect the blades and the casing from severe damage. Blade/abradable-coating interactions involve tribological and vibratory phenomena at high velocity and temperature. Experimental knowledge of these interactions is paramount to the proper design of abradable materials and the prediction of their lifetimes through numerical simulations. The purpose of this thesis is to identify experimentally the force and the mechanisms occuring during interaction between a vibrating blade and an AlSi-Polyester abradable coating. To this end, experiments were conducted on a dedicated test rig, in conditions representative of low-pressure compressor situation. Specific methods involving dynamical measurements and analytical models have been developed in order to obtain the blade/abradable-coating interacting force as well as the blade tip incursion. The influence of temperature, coating nature and blade stiffness has been studied. The interaction mechanisms and wear of the abradable coating have been investigated and correlated with the interaction conditions. This work was achieved within the framework of cooperation between Laboratoire de Mécanique de Lille (France), SAFRAN-SNECMA (France) and ONERA, the French Aerospace Lab

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Fayolle, Caroline. "Influence de la dispersion de la silice sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques des élastomères renforcés." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10059/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de l'état de dispersion de la silice sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques des élastomères chargés silice pour l'application pneumatique. En effet, il est montré qu'une grande partie de la résistance au roulement dépend de la dissipation d'énergie de l'élastomère chargé. De plus, les propriétés mécaniques pourraient intervenir dans les propriétés ultimes telles la propagation de fissure en fatigue et l'usure : l'étude de ces différentes propriétés est donc primordiale. La première partie s'attèle donc à l'identification des leviers pouvant moduler la dispersion de la silice dans les élastomères. La dispersion pouvant être vue comme la compétition entre les forces de cohésion des charges et les forces appliquées au système pour les rompre, ces paramètres ont été étudiés de manière systématique. Enfin, l'influence des interactions silice-matrice est abordée (modification de l'état de surface de la silice, nature de l'élastomère) : le nombre d'interactions silice-élastomère par chaîne de polymère pourrait intervenir dans les mécanismes de dispersion. Dans la seconde partie, l'influence de ces différents états de dispersion sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques est discutée. L'amélioration de la dispersion à iso-formulation permet de diminuer le module élastique linéaire dans le domaine linéaire et entraîne une augmentation des modules aux grandes déformations en traction. Concernant l'étude des propriétés ultimes, notre dispositif expérimental n'a pas permis de mettre en évidence, sur les formulations testées, d'influence de la dispersion sur la dynamique de propagation de fissure en fatigue. En revanche, l'amélioration de la dispersion entraîne une amélioration de la résistance à l'usure et ce malgré une diminution de la dureté
Filled elastomers are used in tread tires. It has been demonstrated that most of rolling resistance of tires is due to filled elastomer energy dissipation. In that way, understanding viscoelastic properties of these materials is a key point. Then, filled elastomer behavior at high deformations may be involved in ultimate properties of tire application such as fatigue crack propagation and wear. The aim of this work is to study the impact of silica dispersion on viscoelastic and mechanical properties of filled elastomers. First, levers impacting silica dispersion are evaluated. Dispersion of fillers can be considered as a competition between fillers cohesion forces and applied forces to the system to break them, these parameters have been studied methodically. Finally, the impact of silica-matrix interactions is studied, changing silica surface treatments or elastomer natures. The quantity of interactions possible per polymer chain between the silica and the elastomer may play a role in silica dispersion. Secondly, the impact of silica dispersion on viscoelastic and mechanical properties is discussed. It is shown than increasing silica dispersion leads to a decrease of linear elastic modulus and an increase of reinforcement in tensile at high deformations. Finally, regarding ultimate properties, our experimental device on the selected formulations has not shown any impact of silica dispersion on fatigue crack propagation. Nevertheless, we observe a better wear resistance with increasing dispersion, despite the lower materials hardness

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Trevisiol, Céline. "Effet de la microstructure et de la rugosité sur le comportement au frottement et à l’usure d’aciers faiblement alliés." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2430.

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Cette thèse est un travail expérimental mettant en évidence les effets de la microstructure et de la rugosité sur le comportement au frottement et à l'usure d'aciers faiblement alliés. Une méthodologie est mise en place pour sélectionner des aciers faiblement alliés et générer des microstructures permettant de répondre à cet objectif. Différents échantillons caractérisés par une composition chimique, une microstructure et une macro-dureté sont générés et caractérisés tribologiquement par des essais de frottement. Une réflexion originale a été menée pour étudier le comportement tribologique d'un même acier avec différentes microstructures pour le même niveau de macro-dureté. Ces essais de frottement permettent également d'étudier l'effet du chargement normal sur la contribution de la microstructure et de la rugosité sur le comportement tribologique. Cette caractérisation est réalisée par des mesures de coefficient de frottement, du taux d'usure, des paramètres de rugosité, d'essais de micro-duretés et de nano-indentation, d'analyses dispersives en énergie, d'observations par microscopie électronique à balayage et d'analyses des mécanismes d'usure. Cette approche a permis d'étudier 273 configurations et de dégager différentes tendances sur cette thématique. Parallèlement, une confrontation entre les résultats issus de l'approche expérimentale et d'une approche de modélisation du comportement tribologique de microstructures dual-phase a été réalisée. Cela a permis de mettre en place une réflexion sur les modes de distribution de la pression appliquée entre les phases lors des essais expérimentaux réalisés en fonction de la rugosité et du chargement normal
This thesis is an experimental work highlighting the effects of microstructure and roughness on friction and wear behavior of low alloy steels. That's why, low alloyed steels are carrefully selected in order to generate precise microstructures. Thus, different samples characterized by a chemical composition, a microstructure and a macro-hardness are generated and characterized tribojogically by performing friction tests. An original reflection was conducted to study the tribological behavior of the same steel with different microstructures for the same level of macrohardness. In addition, the effect of normal load on the contribution of microstructure and roughness on tribological behavior is investigated. This characterization is carried out by measurements of friction coefficient, wear rate, roughness parameters, micro-hardness and nanoindentation tests, energy dispersive analyzes, observatibns by using scanning electron microscopy and analysis of wear mechanisms. Finally, 273 configurations are studied and different trends are identified, Moreover, a comparison between the results from an experimental approach and a modeling approach of the tribological behavior of dual-phase microstructures was carried out. From this study, reflections are performed as regards the modes of the applied pressure pressure between the phases as function of roughness and normal load during the experimental friction tests

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Darbeïda, Abdelhamid. "Mise au point d'une démarche expérimentale de caractérisation de la tenue mécanique des dépôts durs protecteurs de chrome et d'acier inoxydable : mécanismes d'endommagement sous sollicitations avec contact en relation avec les caractéristiques microstructurales." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL006N.

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Abstract:

On présente une démarche expérimentale de caractérisation de la tenue mécanique des matériaux revêtus. Cette démarche est basée sur les tests de complexité croissante: 1 d'indentation Vickers sous forte charge normale, 2 de rayure monopasse à charge normale croissante et constante, 3 de frottement et d'usure par rayure multipasses à charge normale constante et par usure pion-disque. Appliquée à des revêtements d'acier inoxydable austénitique AISI 316L enrichi en azote et sur des revêtements de chrome (de 5 à 30 [micro]m d'épaisseur), la démarche a permis de dégager les principaux facteurs mécaniques et microstructuraux, intrinsèques et extrinsèques au dépôt, qui influent sur la fragilité et sur la résistance à l'usure du composite. On montre que la tenue mécanique est clairement une propriété du composite. La fragilité du dépôt est intimement liée aux propriétés mécaniques du substrat et de son état de surface initial avant la phase de dépôt. Le rodage et l'augmentation de la dureté du substrat améliorent la résistance à la fissuration du dépôt. La fragilité du dépôt et celle de son interface sont considérées comme les plus importants mécanismes d'endommagement du composite. Dans ce contexte, la charge critique de fissuration fragile, dans le dépôt ou à l'interface entre le dépôt et le substrat, est plus adéquate dans les tests micro mécaniques d'indentation et de rayure et dans les tests de frottement cyclique pour caractériser la fragilité du composite. La fragilité est d'autant plus importante que la densité de défauts et l'intensité des contraintes d'extension sont importantes. Enfin, on établit clairement l'insuffisance de la charge critique de décohésion, en effet, en rayure monopasse à charge croissante, la défaillance interfaciale des dépôts de chrome élaborés par pulvérisation cathodique, à Lc2 = 30N, n'a aucune incidence sur le comportement du dépôt en frottement et usure, sollicitations qui sont représentatives de la réalité d'application de tels revêtements. La dureté s'est avéré la seule variable qui définit l'usure du dépôt

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Martinet, Baptiste. "Caractérisation thermomécanique et identification des endommagements d’un revêtement abradable de compresseurs basse et haute pression en condition de contact sévère." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0270.

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Abstract:

La réduction des jeux fonctionnels aubes/carter permet d’augmenter le rendement global d’un turboréacteur en limitant les fuites inter-étages. Cependant, les vibrations inhérentes au système ou l’ingestion de corps étrangers tend à produire des interactions aube/carter initiées en bout d’aube qui peuvent mener à la ruine du turboréacteur. L’utilisation de revêtements dits « abradables » permet de limiter la conséquence de ces interactions. En cas de contact avec les parties tournantes, le matériau abradable va « s’abrader » de façon préférentielle par rapport au bout d’aube en limitant les énergies d’interaction. Ces matériaux sont étudiés depuis de nombreuses années sur des bancs expérimentaux dans le but de développer des modèles numériques prédictifs. L’objectif de ces travaux de thèse est la caractérisation expérimentale de deux revêtements abradables du compresseur basse pression – l’AlSi-PE – et haute pression – le Metco 2043 – sur un banc expérimental existant. La configuration adoptée est simplifiée et se dédouane de la dynamique d’aube et du turboréacteur. La caractérisation thermomécanique des deux revêtements de l’étude a été rendue possible grâce à la corrélation des efforts d’interaction, des échauffements produits par le contact et des endommagements induits. Les développements technologiques ont permis de réaliser des essais représentatifs jusqu’à 135 m s−1 et 720 ◦C. Une modélisation semi-analytique basée sur la technique des fonctions de Green a également été mise en place pour estimer la température au contact et les coefficients de répartition du flux thermique dans l’aube et le revêtement abradable. Les résultats numériques ont finalement été corrélés à un essai pilote pour valider l’approche
Reducing gaps between blades and the casing allows an increasing of the aircraft engines effi- ciency. Moreover, blade/casing interactions, mainly due to engine vibrations, may occur. They are localized at the blade tip and may lead to the engine failure. Specific materials called « abradable materials » are used to reduce interactions impact. When an interaction occurs, the abradable ma- terial will be worn preferentialy to the blade and limits the interaction energies. Those materials are studied since many years on experimental devices to develop predictive numerical models. The purpose of this thesis is the experimental characterization of two abradable materials grades from the low-pressure compressor – the AlSi-PE grade – and from the high-pressure compressor – the CoNiCrAlY-hBN grade – on an experimental device. The experimental configuration is simpli- fied and doesn’t take in account the blade’s and casing’s dynamic phenomena. Thermomechanical characterization of two coatings was performed thanks to the correlation between forces, tem- peratures and wear mechanisms. Technological developments allowed representative tests up to 135 m/s and 720 °C. Semi-analytical modeling with Green’s techniques has been used to predict friction temperatures and heat distribution coefficients in the blade and the abradable material. Results have been correlated to an experimental test to approve the model

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Messaadi, Maha. "Dégradation des aciers frittés sous impact-glissement." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDL0011/document.

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Abstract:

Le sujet de ce travail concerne une partie précise des moteurs à explosion : le système soupape /siège de soupape. Les conditions de contact sont sévères : température élevée, choc, glissement, atmosphère agressive, … Le but a été d’évaluer la résistance à l’usure sous différents environnements des aciers obtenus par la métallurgie des poudres pour les sièges de soupape. Une expérimentation sur un dispositif d'essai spécifique d’impact-glissement a permis d’exploiter la dynamique instantanée du contact et la perte de matière en fonction de l’angle de contact (les angles testés sont 30°, 45° et 60°). L’étude s’est appuyée sur : - Une modélisation numérique par éléments finis d’un contact de configuration bille/plan. La reprise du modèle mécanique du simulateur expérimental a mis en avant une évolution de la dynamique du contact d’un glissement alternatif à 30° à une succession de multi-impact à 45° et 60°. Ce résultat a été validé à l’aide des observations par caméra rapide et des mesures de la résistance électrique du contact. Les résultats numériques montrent que les contraintes de cisaillement diminuent pour les grands angles. En revanche, une déformation plastique importante a été induite par les multi-impacts. Ces paramètres sont sensibles à l’augmentation du frottement aux faibles angles. La modélisation numérique a amené des réponses complémentaires aux résultats expérimentaux. - Une analyse tribologique du couple acier fritté/ acier de roulement, modélisé par une configuration bille/plan en mouvement alternatif et sous impact-glissement. Chaque chargement entraine des processus d’endommagement spécifiques. Dans le cas d’impact-glissement à sec, la perte de matière des aciers frittés augmente avec l’angle de contact. L’examen des traces d’usure indique l’importance de l’adhésion, de l’abrasion et de la déformation plastique. L’introduction d’un lubrifiant à l’interface entraine des modifications sur la dynamique du contact et les mécanismes d’usure. La viscosité et la composition chimique du lubrifiant influent différemment sur la détérioration de la surface. Dans ces conditions, cette dernière est associée à la croissance des pores à la surface, la propagation des fissures à la surface et en sous-couche et l’abrasion. Le suivi du volume d’usure en température indique une usure importante à 180°C. Ceci est dû à la cinétique d’oxydation de l’acier fritté. A plus haute température, la surface est protégée contre l’abrasion et l’adhésion grâce à la présence d’une couche de tribo-oxydation dite ‘phase glacée’. Ce travail montre l’importance de la compréhension de la relation entre la microstructure des aciers frittés destinés au siège de soupape et leur comportement. Ces matériaux ont montré une adaptabilité parfaite entre la perte de matière et les conditions de sollicitation. Les mécanismes d’usure montrent une totale dépendance à la fois à l’angle de contact et à l’environnement
Sintered steel is used as a material for valve seat insert in automotive engines. During operation, a dynamic contact occurs between the valve and its seat. To investigate the wear behavior of sintered steel for this application, we have developed an impact-sliding tester using a ball on flat configuration. Impact-sliding experiments have been conducted at different impact angles (30°, 45°, 60°) with and without lubrication to investigate the surface damage of the sintered steel under this contact loading and to understand the effect of lubrication. As a first step, we investigated numerically the evolution of the contact pressure, stress and strain as a function of time. In fact, owning the experimental bench test, a finite element model was developed. Numerical results show an evolution from of dynamic behavior from permanent reciprocating sliding at low angles to an intermittent motion called multi-impacts at higher angles. Experimental electric resistance measurements seem to confirm these evolutions. As a consequence, shearing stress is reduced when plastic deformation increased with multi-impacts. Wear track observations are in good agreement with these findings. Our results have shown an important variation of the wear rate in relation to impact-sliding angle. In dry condition, a low wear regime is observed for low angles; whereas maximum wear is observed at 60° angle for lubricated contacts. The wear scar in the dry contact is deeper than in the lubricated one. The damaged surface of sintered steel is examined by a Scanning Electron Microscopy (SEM). In dry conditions, the contact area wears out quickly due to an adhesive-abrasive process. Under lubricated conditions, a fatigue crack opening is associated to a lower wear rate. The lubricated impact-sliding condition modifies the main surface damage phenomena. In addition, a comparison of wear volumes produced using pure mineral base oil and the same base oil containing an anti-wear, anti-friction additive (ZDDP), shows that this additive has only a weak effect on wear reduction under squeeze–sliding lubrication. A discussion of basic wear mechanisms is presented to explain the observations. The present research was carried out to study the combined aspects of impact and sliding failure mechanism at different contact temperatures. The tribological behavior was investigated both under reciprocating motion and with a dynamic impact-sliding loading. The measured friction coefficient decreases as the contact temperature increases. The presence of oxides seems to be the key factor of this evolution. When the loading changes to a combined impact with slides, wear rate and mechanisms of the sintered steel vary with temperatures. Scanning electron microscopy observations coupled with EDX analysis were investigated inside and outside of the wear track in order to understand the surface accommodation with temperatures

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Branci, Samy. "Traitement d'un signal acoustique : application au mécanisme d'abrasion de la meule." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20077.

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Parmi les techniques de controle non destructif des outils en mecanique, la surveillance par l'emission acoustique se revele efficace pour fournir une information sur le processus de coupe, l'etat de l'outil et la qualite de la piece a travailler. Dans ce contexte, nous avons etudie le signal, son spectre et propose une interpretation du mecanisme d'abrasion a partir des resultats obtenus. A l'aide d'un reseau de neurones, des cartes de kohonen ont ete construites: les differents processus de coupe peuvent etre differencies selon l'emission acoustique. Parallelement, ces emissions acoustiques brutes sont traitees par une methode de traitement du signal utilisant les ondelettes. Cette technique de filtrage offre plusieurs avantages (multi-resolution temporelle et en frequence), exploites ici pour filtrer et reduire les donnees issues du capteur acoustique. Une analyse statistique sur les transformees en ondelettes, a donne des resultats exploitables pour une construction d'un systeme de surveillance acoustique

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Baklouti, Mouna. "Analyse tribologique du rôle de constituants dans les performances de matériaux composites organiques pour garnitures de frein." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00991953.

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Le rôle des constituants au sein des matériaux de friction pour garniture de frein est encore mal connu du fait, d'une part de la complexité des formulations de ces matériaux composites organiques, d'autre part de la sollicitation induite par le freinage qui engendre de multiples phénomènes physiques. Il s'avère donc particulièrement difficile d'établir les liens entre la composition d'une garniture et ses performances. Les travaux ont concerné une garniture de frein industrielle pour véhicule poids lourd. Une étude préalable a été réalisée du point de vue de sa microstructure et de ses constituants, de ses propriétés, de son élaboration et de ses performances en freinage. La démarche expérimentale adoptée a reposé sur le développement i) d'une formulation " modèle ", déduite de la formulation industrielle par simplification de la composition, ii) d'un essai d'usure représentatif de sollicitations de freinage, pour aborder le fonctionnement tribologique des constituants dans une configuration simplifiée. Deux constituants ont été plus particulièrement étudiés, des particules de laiton et des fibres de verre introduites dans la formulation modèle prise en référence. L'analyse des performances a porté sur la compréhension des liens entre les mécanismes de frottement et d'usure, la microstructure et les propriétés des matériaux et leur comportement tribologique

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Crozet, Martial. "Analyse tribologique du contact siège-soupape d'un moteur diesel." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI106.

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Au sein du moteur diesel, le contact siège-soupape est l’un des rares contacts secs. Cette absence de lubrification couplée avec la répétition des cycles de combustion (500 millions) et les conditions sévères de fonctionnement (pression de combustion de 18 MPa) l’expose à des dégradations importantes. Celles-ci se matérialisent par des enlèvements de métal au niveau de la soupape d’admission, aboutissant à terme à des fuites de gaz et au dysfonctionnement du moteur. Dans ce contexte, l’objectif est de comprendre les mécanismes de dégradation du contact siège-soupape, afin d’identifier les paramètres influençant l’usure et de proposer des solutions correctives. Pour y répondre, la démarche choisie s’appuyant sur les notions de triplet tribologique et de débit de matière au sein du contact a fait intervenir une double analyse numérique et expérimentale. Un modèle dynamique et un banc de culbuterie ont permis de montrer que les débits d’usure pouvaient être activés par l’architecture du mécanisme d’ouverture de la soupape. Par conséquent, la limitation de ces débits est obtenue par le contrôle de la géométrie « globale » du système et donc sans modification des matériaux. De la même manière, un modèle par éléments finis se focalisant sur la réponse locale des 1ers corps (siège-soupape) a permis de mettre en évidence l’impact de la géométrie « locale » du contact. Le changement de cette géométrie est un levier pour limiter le cisaillement des 1ers corps ce qui réduit l’arrachement de particules (débit source interne) et donc l’usure. Enfin, des essais réalisés sur le moteur et sur un banc d’essais spécifiquement adapté ont permis de finaliser la compréhension des mécanismes de dégradation (débit source, débit d’usure…). Les interprétations morphologiques des faciès d’usure du contact en terme de débits de matière ont permis de comprendre les mécanismes de formation d’une couche protectrice : le 3e corps (débit interne). Une solution pour favoriser ce débit interne est l’utilisation optimisée de polluants issus de la combustion. Par exemple, l’huile brûlée dans le contact (débit source externe), qui est a priori néfaste, devient ici une opportunité. De la même manière, les hydrocarbures imbrûlés issus de la combustion du biodiesel contribuent à protéger le contact
Within diesel engines, the valve-seat contact is one of the few non-lubricated contacts. Due to the lack of lubrication it is exposed to significant degradation. It is put in evidence by material removal at the intake valve. This material pull out is promoted by the replication of combustion cycles (500 million) and by severe operating conditions (pressure 18 MPa). The wear can possibly lead to gas leakage and to the engine failure. In this context, the target of this work was to understand degradation mechanisms of the valve-seat contact in order to identify parameters affecting its wear. To address this question, the chosen approach based on the tribological triplet and material flows within the contact involved a double numerical and experimental vision. A dynamic model and a valvetrain test bench showed that the wear flows could be activated by the architecture of the valve opening system. Therefore, the limitation of these flows is obtained by the control of the "global" geometry of the system and thus without modification of materials. In the same way, a finite element model focusing on the local response of the 1st bodies (seat-valve) made it possible to highlight the impact of the "local" geometry of the contact. The change of this geometry is a lever to limit shear stresses applied to 1st bodies which reduces the tearing of particles (internal source flow) and therefore wear. Finally, tests carried out on the engine and on a specifically adapted test bench made it possible to finalize the understanding of degradation mechanisms (source flow, wear flow ...). Morphological interpretations of worn surfaces in terms of material flows made it possible to understand the build up stages of a protective layer : the 3rd body (internal flow). One solution to promote this internal flow is the optimized use of pollutants from combustion. For example, the burned oil in contact (external source flow), which is a priori harmful, becomes an opportunity here. In the same way, un-burned hydrocarbons from the combustion of biodiesel help to protect the contact

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Osowiecki, Raoul. "Evolution des additifs non polymériques des huiles moteur et influence sur leurs performances en service : aspects moléculaires et cinétiques." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAF054.

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Abstract:

Les technologies actuellement utilisées pour les moteurs diesel conduisent à la dégradation accélérée des constituants chimiques des lubrifiants, notamment des additifs non polymériques de type antioxydants, anti-usures, modificateurs de friction et de détergence.Nos travaux visent à identifier la nature des modifications chimiques de ces additifs au cours du fonctionnement moteur. Ainsi, un protocole analytique a été établi afin d’étudier qualitativement et quantitativement ces familles dans les lubrifiants.Ce protocole a ensuite été utilisé pour l’analyse d’huiles vieillies lors de tests sur banc moteur et d’essais réalisés en laboratoire. L'évolution de la composition chimique des lubrifiants, la nature des produits de dégradation formés, et les processus d'altération impliqués ont ainsi été étudiés, et des modèles cinétiques de la dégradation de chaque famille d’additifs ont été établis.Il ressort de notre étude que les processus mis en jeu dans l’altération des additifs en laboratoire ne reproduisent pas ceux existant lors du fonctionnement moteur, ce qui laisse envisager le développement d'expériences de laboratoire mieux adaptées
Current technologies used for diesel engines lead to an accelerated degradation of the non-polymeric additives from lubricants, such as antioxidants, antiwear, friction modifiers and detergency additives.Our work intends to identify the nature of the chemical modifications undergone by such additives during engine functioning. In this respect, an analytical protocol has been developed in order to investigate qualitatively and quantitatively these compound families in engine oils. Following this, the analytical methodology has then been used to study oils altered during engine bench tests and laboratory experiments. Thus, the evolution of the chemical composition, the nature of the degradation products and the alteration processes have been considered. Furthermore, kinetic models have been established for each family of additives.It appears from this study that the processes implied in the alteration of the additives during laboratory tests do not reproduce those existing while engine running. Further laboratory experiments are needed in order to develop tests mimicking more closely the conditions occurring during engine functioning

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Dissertations / Theses on the topic 'Usure, mécanismes'

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