Analyse et quantification de l'endurance de contact électrique sous sollicitations de fretting

Analyse and quantification of electrical contacts endurance under fretting loadings

• Auteur / Autrice : Pawel Jedrzejczyk
• Direction : Siegfried Fouvry, Bogdan Wendler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 19/07/2010
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon en cotutelle avec Politechnika Łódzka
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LTDS
• Jury : Président / Présidente : Léo Vincent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Chalandon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Bienvenu, Sophie Noël

Mots clés

Mots clés contrôlés

Connecteurs électriques

Frottement

Mots clés libres

Fretting

Fretting

Electrical contacts

Thin coatings

Wear of materials

Electrical resistance

Résumé

La sollicitation de fretting apparait comme un processus de dégradation très pénalisant dans les multiples systèmes industriels (aéronautique, industrie automobile, industriels du nucléaire, transports ferroviaires etc. …). Ce processus d’usure engendre dans la plupart des cas soit une réparation (rechargement) des surfaces soit le remplacement des composants (situation la plus souvent observée). La sollicitation de fretting est associée à des micro-déplacements alternés entre deux surfaces en contact. On observe généralement ce type de sollicitation dans tous les contacts soumis à des vibrations ou à des cycles thermiques. La sollicitation de fretting usure dans les contacts électriques est particulièrement pénalisante. Outre l’endommagement des surfaces, ce processus induit une augmentation significative de la résistance électrique des contacts et une perte de fonctionnalité du connecteur en particulier dans les connecteurs basses tensions très sensibles aux fluctuations de la résistance électrique. Pour palier ce problème les industriels de la connectique et leurs clients (industriels de l’automobile) cherchent à mettre en place de nouveaux dépôts palliatifs pour résoudre ces problèmes tout en limitant les surcouts liés à l’utilisation de dépôts nobles tels que l’or.Le sujet de cette thèse porte sur cette problématique avec pour objectif de mettre en place une méthodologie de choix des dépôts pour optimiser la durée de vie des connecteurs. L’étude aborde essentiellement l’influence des conditions de chargements mécaniques et plus particulièrement l’amplitude de débattement

The degradation by fretting appears as a very troublesome process in many industrial systems (spatial, automotive, nuclear industry, railway systems etc. …). This wear process makes it necessary to repair or to replace the destroyed component. The process of degradation by fretting is associated with the micro-displacement between two surfaces in contact. This type of degradation is observed in all types of contacts subjected to the vibrations or thermal variations. The degradation by fretting in electrical contact is particularly dangerous. The wear of the contacting surfaces causes a significant increase of the electrical resistance of the contact and the decay of the functional properties of the connector. This situation concerns especially the low tension connectors very sensible to the fluctuations of the electrical resistance. In order to avoid this situation the automotive industry and its suppliers, the manufacturers of the electrical connectors, are looking for new materials and coatings.The objective of this thesis consists to develop the methodology of choice of the coating materials in order to optimise the lifetime of the electrical contact. The study focuses mainly on the influence of the mechanical conditions, the displacement amplitude in particular, on the performance of the electrical connector.