Analyse tribologique du rôle de constituants dans les performances de matériaux composites organiques pour garnitures de frein

Tribological analysis of constituents role in the performance of organic composite materials for brake linings

• Auteur / Autrice : Mouna Baklouti
• Direction : Yannick Desplanques, Riadh Elleuch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 26/11/2013
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Lille (LML)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Ange Bueno
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Zghal, Anne-Lise Cristol, Mohamed Regaieg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maher Dammak, Hamid Zaïdi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Laiton

Fibres de verre

Composites

Frottement

Usure (mécanique)

Matériaux de frottement

Freins

Tribologie (technologie)

Mots clés libres

Garnitures de frein

Hétérogénéité et morphologie des constituants

Laiton

Fibres de verre

Formulation simplifiée

Essai d'usure

Comportement tribologique

Mécanismes d'usure et de frottement

Brake lining

Constituents heterogeneity and morphology

Brass

Glass fibers

Simplified formulation

Wear test

Tribological behavior

Wear and friction mechanisms

Résumé

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

The role of the constituents within friction materials for brake lining still largely unknown due to the complexity of these organic composite formulations and to the induced solicitation by braking which generates multiple physical phenomena. Therefore, it is especially difficult to establish the relationship between the composition of a brake lining and its performance. The work has concerned an industrial brake lining for heavy vehicle. A preliminary study was conducted in terms of its microstructure, constituents, properties, elaboration and its braking performance. The experimental approach was based, on the one hand, on the development of a “model” formulation, derived from the simplification of the industrial one and, on the other hand, on a specific wear test representative of braking solicitations, to take up the tribological behaviour of constituents in the framework of a simplified configuration. Brass particles and glass fibres have been particularly studied, introduced into the model formulation taken as a reference. The analysis of performance has focused on understanding the relationship between friction and wear mechanisms, microstructure and properties of materials, and their tribological behaviour