4-1 le coefficient de frottement

A travers les résultats obtenus, trois principales phases distinctes sont enregistrées pendant le déroulement de l’essai tribologique du couple acier-acier à sec des coefficients de frottement en fonction du temps, pour les deux charges appliquées et les deux vitesses de glissement. Une Phase primaire : c’est une phase de rodage (transitoire) premier contact des aspérités des surfaces qui dure environ 100secondes et au cours de laquelle le coefficient de frottement varie entre (0.2 à 0.3) suivant la rugosité de la piste choisie. La Phase Secondaire : c’est une phase perturbée qui dure environ 200 secondes et la Phase tertiaire : elle représente le régime stationnaire, durant cette longue phase (reste de la durée de test) c’est à dire l’état d’équilibre est établi par la stabilité des conditions de fonctionnement à l’interface. Dans cette zone le coefficient de frottement n’est pas stable pour tous les alliages est de l’ordre de 0.3 à 0.6, suivant la piste choisie, Figure (IV.18). Figure(IV.20).

La variation de coefficient de frottement des alliages testés sous l´effet de la charge appliquée par le tribomètre sur le bille a été déterminée à des vitesses de glissement v1 = 0.03 et v2 0.05 m/s et une humidité relative constante H = 40. D'après la figure (IV.18 et 21), le

coefficient de frottement de l’alliage 85Fe3C-10W-5Ni de (0.44 à 55) et de l’alliage 85Fe3 C-10W-5Co de (0.55 à 0.64) diminuent avec l´augmentation de la charge appliquée. D’après celle-ci est due généralement à une formation insuffisante de tribocouche entre les interfaces de glissement. Le coefficient de frottement mesuré est stable et la charge applique n'a aucun effet sur le coefficient de frottement [18]. Le taux d'usure des alliages testés augmentent avec l´accroissement de la charge appliquée, suivant une même loi de comportement. Cette faible coefficient de frottement ne signifie pas toujours un faible taux d'usure et inversement [18]

Figure IV.18. Evolution des coefficients de frottements d’alliage 85Fe3C-10W- 5Ni

Pour la charge appliquée de 7N, les coefficients de frottement dans tous les alliages sont presque identiques sauf l’alliage contenant 85Fe3C-10Ni-5Co. La différence entre les coefficients de frottement est faible. Pour tous les alliages, la figure IV.18montre les coefficients de frottement des quatre alliages des échantillons en fonction de la vitesse de glissement pour une charge P = 10N.Dans l’évolution du coefficient de frottement, onobserve deux zones distinctes, dans la première zone, où la vitesse de glissement est deà 0.03 m/s-1le coefficient de frottement augmente rapidement avec la vitesse de glissement. Dans la deuxième zone, on constate que le coefficient de frottement des alliages élaborés stabilisée avec la vitesse de glissement, pour une durée d’essai constante, la perte de masse Δm du échantillon augmente avec la vitesse de glissement en raison de l'augmentation dutaux de glissement, ainsi que le taux d´usure.L´alliage 85Fe3C-10W-5Ni possède un meilleur comportement tribologique, caractérisé par un coefficient de frottement élevé et un taux d´usure faible pour la faible charge. L’alliage 85Fe3C-10W-5Ni à un meilleur comportement tribologique par rapport à la 85Fe3C-10W-5Co. Le seul inconvénient avec cet alliage est que le frottement contre la bille métallique (100C6) produit un glissement gênant durant les tests d´usure sur le tribomètre.

Figure IV.19. Evolution des coefficients de frottements d’alliage 85Fe3C-10W- 5Co.

D'après la figure IV.19, le coefficient de frottement de d’alliage 85Fe3C-10W- 5Coet de bille 100Cr6 diminuent avec l´augmentation de la charge. Entre la charge et le coefficient de frottement mesuré existe une instabilité sur la zone de 400s a 600s, celle-ci est due généralement à une formation insuffisante de tribocouche entre les interfaces de glissement. Concernant d’alliage 85Fe3C-10W- 5Nile coefficient de frottement mesuré est stable pour la charge 7N.

Les valeurs de coefficient de frottement sont stables pour le temps de 100sa 400s, on note une augmentation significative du coefficient de frottement avec la charge, sous un chargement de 10N, le coefficient de frottement est particulièrement bas. Nous aurions pu supposer qu’avec un chargement plus faible d’alliage85Fe3C-10W-5Co auraient pris en charge le cisaillement à l’interface, mais une observation en surface des disques après essai montre que la matrice métallique du disque est toujours présente en surface. Ces observations ont également mis en évidence que les surfaces en contact pour ces essais (0.03m/s – 10N)

0 200 400 600 800 1000

Figure IV.20. Evolution des coefficients de frottements d’alliage 85Fe3C –10Ni- 5Co La Figure (IV.20) montre l´évolution du coefficient de frottement d’alliage 85Fe3C – 10Ni- 5Co en fonction du temps de glissement. Les 100 premières secondes sont destinées à atteindre la charge appliquée définie et d'établir le contact total entre l’échantillon et la bille.

Après cette phase, le test de frottement effectif commence. Dont les 200S à 400 S premières une augmentation rapide du coefficient de frottement pour tous les alliages. Entre les 400s a 600s le coefficient de frottement et stabiliser.

Les figures IV. (18,219et.20) montrent à titre comparatif l´évolution du coefficient de frottement entre les différents couples alliage-bille avec l´effet de la charge appliquée. On remarque que les coefficients de frottements des alliages des 85Fe3C-10W-5Ni et 85Fe3 C-10W-5Co frottant contre la bille métallique sont plus élevés par rapport aux autres qui contiennent du nickel 64Fe3C-36Ni indépendamment de la charge appliquée. Cependant le coefficient de frottement des alliages 85Fe3C-10W-5Ni frottant contre la bille est caractérisé par des valeurs élevées à petite charge de 7N comparées à celles du 85Fe3C-10W-5Co frottant contre une bille de même charge de 7N, or il devient moins élevé à la grande charge de 10N.

0 200 400 600 800 1000

0 200 400 600 800 1000

Figure IV.21. Evolution des coefficients de frottements d’alliage 64Fe3C-36Ni

La morphologie des couches déformées à 7 et 10 N de chargement normal. Nous aurions ainsi pu supposer que les couches déformées seraient strictement croissantes avec l’augmentation de la charge appliquée. Or, il est intéressant de noter que les couches affectées sont plus importantes à 0.03 m/s qu’à 0.05m/s pour toutes les charges, indépendamment de la chute des propriétés mécaniques liée à l’augmentation de la vitesse de glissement. Ce type de comportement laisse supposer que la ductilité des alliages est nécessaire sur les couches déformées. Les coefficients de frottement d’alliage 64Fe3C-36Ni mesurés sur l’ensemble des essais sont très proches indépendamment de la durée ou de la 1000s et 600s (Figure IV.21).

Les valeurs moyennes mesurées respectivement entre 0,26-0,02 et de 0,45-0,01 est plus faible valeurs des quatre alliages.