Tribologie du contact verre-métal à haute température : Application au formage du verre creux

Tribology of the glass-metal contact at high temperature: application to hollow glass forming

• Auteur / Autrice : Marc Falipou
• Direction : Christophe Donnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Topographie

Lubrification

Frottement

Verre

Science des matériaux

Mots clés libres

Mécanique contact

Haute température

Formage

Résumé

Le procédé de formage des articles en verre creux suppose la pratique d'une lubrification manuelle périodique des organes en contact avec le verre. Cette lubrification étant à l'origine de nombreux défauts du procédé, cette étude a pour objectif de la supprimer pendant au moins 48 heures. La première étape consiste, suite à un examen du système actuel, à élaborer les outils servant à la simulation tribologique expérimentale des deux types de contact verre-métal identifiés. Un premier dispositif, baptisé capteur de chargement, permet l'étude in vivo (sur machine de production), du contact dynamique représentatif du chargement de la paraison dans le moule ébaucheur. Une modélisation mécanique, complète par une justification théorique, la pertinence de cet outil. Un second dispositif baptisé presse à verre, permet l'étude à l'échelle du laboratoire du contact statique verre-metal, représentatif du démoulage de l'ébauche. La seconde étape expose les résultats de l'étude expérimentale de ces deux types de contact, conduite à la fois sur des métaux dits "modèles" et sur des substrats industriels. II ressort que ces contacts sont essentiellement gouvernés par trois facteurs : les processus de formation d'une couche de transition entre le verre et les oxydes métalliques du substrat, l'épaisseur de couche d'oxydes métalliques et enfin, dans le cas du contact dynamique, la morphologie de surface du substrat. La cinétique de formation de la couche de transition dépend de la nature des oxydes en présence et de la viscosité du verre. L'ensemble des observations expérimentales, couplées au cahier des charges des matériaux de moulerie à utilisation verrière, permettent de formuler des recommandations industrielles.

The hollow glass forming process requires a periodic lubrication of the metallic parts in contact with glass. As this lubrication induces many process defects, the objective of this study is to propose new outlooks in order to reduce it to 48 hours. A first step consists in building experimental tools, on the basis of the examination of the present industrial system, dedicated to the tribological study of two different contacts. The first tool, called loading sensor, allows the in vivo investigation (directly on the forming machine) of the dynamic contact, representative of the loading step of the parison inside the blank mould. A complementary mechanical modelling justifies the pertinence of this apparatus. A second tool, called glass press apparatus, allows to investigate at a laboratory scale the glass to metal sticking phenomenon representative of the blank demoulding. A second step exposes the experimental results obtained with model and industrial substrates, in both dynamic and static situations. We observe that those contacts are essentially dependant on three parameters : the formation process of a transition layer between the glass and the metallic oxides coming from the substrate, the thickness of this oxide layer, and at least in the case of the dynamic contact, the surface morphology of the substrate. The formation kinetic of the transition layer depends on the nature of the oxides at the interface and on the glass viscosity. All the experimental observations, linked with the glass moulding material requirements, finally allow to formulate industrial proposals.