Transformations des couches superficielles des matériaux induites par la phase de rodage lors de régimes de lubrification mixte et limite

Transformation of materials superficial layers induced by running-in during the mixed and limmite lubrification

• Auteur / Autrice : Isabel Nogueira
• Direction : René Gras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés libres

Frottement

Usure

Contact

Lubrifiant

Rodage

Régime lubrifiant

Matériau

Transformation superficielle

Résumé

Lors de certaines phases de fonctionnement de composants mécaniques tels que les organes de guidage (paliers) ou de transmissions d'énergie (engrenages), l'épaisseur du film d'huile peut être insuffisante pour séparer totalement les surfaces. Les sommets des aspérités peuvent entrer en contact augmentant ainsi l'usure et le frottement. Ce régime de lubrification par film discontinu est classiquement défini comme mixte ou limite. Les forces sont alors supportées partiellement par les solides et par le film de lubrifiant. De telles situations peuvent se produire en particulier lors des phases de démarrage et d'arrêt, de surcharges accidentelles et surtout pendant le rodage. Ces situations sont déterminantes pour les composants mécaniques notamment au niveau de leur durée de vie et de leurs performances en service. Le problème du contact entre surfaces solides a été étudié dans ce mémoire d'une manière évolutive afin de clarifier le problème, assez complexe du rodage dans un contact rugueux fonctionnant en lubrification mixte. Nous avons commencé par une étude du contact sec en absence de glissement et analysé la variation géométrique ainsi que les transformations physiques occasionnées par une sollicitation normale du contact rugueux. L'incidence du lubrifiant et du glissement sur le frottement et l'usure en régime de lubrification mixte et limite a été étudiée. Les essais ont été réalisés à l'aide d'un tribomètre pion-disque. Ensuite, nous avons analysé l'influence de l'addition d'un agent tensioactif au lubrifiant de base, en particulier sur le frottement, l'usure, et les transformations superficielles des surfaces au cours du rodage

During certain working stages of mechanical components such as guiding parts or gear-wheels, the thickness of the oil film can not be sufficient to separate totally the surfaces. The summits of the asperities can be in contact, increasing wear and friction. This situation with a discontinuous film is classically defined as mixed or limited lubrication. In that case, the forces are supported partially by the solids and by the lubricant film. Such situations can occur during the starting and stopping stages, accidental overloads and especially during the running-in. These situations are critical for the mechanical components in particular for their working life and performance in service. The contact problem between solid surfaces has been studied in this work in order to clarify the complexity of the running-in in contact working in mixed lubrication. Firstly, a study of dry contact without sliding has been carried out analysing the geometrical variation of the rough surface and the physical alterations caused by a normal load. Secondly, the influence of the lubricant and the sliding motion on the friction and wear are introduced to study the mixed and boundary lubrication. The tests have been conducted using a pin-on-disc tribometre. The influence of a friction modifier added in to the base oil has been analysed depending on the friction, the wear and the superficial alterations.