Paramètres clés dans le contrôle du frottement et de la portance

Outre l’effet des caractéristiques géométriques des réseaux texturées, le début du chapitre a mis en évidence l’importance du temps de résidence, td, des textures dans le contact sur leur réponse tribologique. Ce paramètre a été étudié à vitesse d’entrainement Ue constante dans le cadre de la première campagne expérimentale. La seconde série effectuée en glissement pur correspond à une valeur infinie de td puisque la vitesse de la sphère représentant toujours la surface texturée dans ce travail est nulle. Les gammes de valeurs de td ne sont pas toujours comparables directement en raison des conditions opératoires distinctes. En particulier, les expériences sont réalisées à des vitesses d’entraînement différentes qui font varier les épaisseurs moyennes de lubrifiant de quelques dizaines de nanomètres à quelques centaines de nanomètres. La capacité de rétention décrite par le paramètre TV, qui selon la définition donnée au §3.2.2.3 dépend au premier ordre de l’épaisseur du film lubrifiant, permet de relier les deux séries d’essais réalisées selon les protocoles expérimentaux

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détaillés dans les paragraphes 3.1.1 et 3.2.1. Le Tableau 3-3 regroupe les valeurs de TV correspondant à la première série d’expériences pour l’ensemble des surfaces des surfaces texturées. Néanmoins il faut noter que le taux de rétention d’huile mesurée (TV) est sans doute surestimé car son estimation est issue d’un calcul négligeant la déformation des cavités.

Paramètres Symbole Unités B07 B08 B09 B10 B11

Taux Sréseau/Scontact TS % 6 15 7 30 30

Taux volumique TV % 42 24 11 38 79

Epaisseur moyenne

relative à la zone Th+ h+ µm 0,105 0,11 0,1 0.115 0,095

Epaisseur moyenne

relative à la zone Th- h- µm 0,085 0,1 0,08 0,03 0,03

Tableau 3-3 - Récapitulatif des valeurs de TS et TV, respectivement la densité de cavités et le taux de rétention d’huile des cavités dans le cadre de la 1^ière série d’essais relative à l’établissement d’une courbe de traction où le contact est soumis

une vitesse d’entraînement constante de 100 mm/s, une vitesse de glissement variable (± 180 mm/s), un chargement normal de 10 N et est lubrifié par une huile de base 600 NS de viscosité dynamique 0,25 Pa.s à 20°C.

Il est intéressant de confronter le frottement aux paramètres td et TV. Les couplages entre td et TV

pour les réseaux de textures présentés dans le tableau ci-dessus sont illustrés sur la Figure 3-20 pour un taux de glissement de 150 % qui, pour une géométrie fixée, optimise la portance hydrodynamique locale en aval des cavités (voir §1.3.3 du chapitre 2). On remarque que pour TV = 42 %, le frottement induit par les cavités profondes est réduit pour des temps de résidence courts alors que le phénomène inverse est observé pour des cavités de faibles profondeurs. En outre, on constate que pour les réseaux B08 et B09, souligné respectivement en trait continu et pointillé, qui présentent des cavités de géométrie strictement identique, la variation du coefficient de frottement dépend à la fois du temps de résidence et de la densité.

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Figure 3-20 - Variation relative du frottement des surfaces texturées par rapport à un contact en fonction du taux de rétention d’huile des textures, TV pour un taux de glissement de 150 % et une vitesse d'entraînement constante à 100 mm/s. Le contact est lubrifié par une huile de base 600NS de viscosité égale à 0,25 Pa.s à 20°C. Les interférogrammes du

contact de la première et de la seconde ligne correspondent respectivement aux cas td / t0 > 1 et td / t0 < 1. Enfin, les réseaux denses de cavités profondes augmentent toujours le coefficient de frottement par rapport à une surface lisse, quel que soit la valeur de td. On peut noter en particulier que les coefficients de frottement les plus faibles sont toujours obtenus pour des réseaux de faibles densités surfaciques mais pour des géométries différentes selon le temps de résidence td :

 la diminution du frottement atteint 12 % pour la surface B07-20-3.0-06 aux temps de résidence courts (td < t0),

 _{la diminution du frottement est de 7 % pour la surface B09-20-0.5-07, aux temps de}

résidence longs (td > t0).

Ces réductions de frottement ont lieu pour des valeurs de TV inférieures à 42 % et des valeurs de TS

comprises entre 6 et 7 % mais il est complexe d’estimer une tendance en raison du couplage des trois paramètres td, TS et TV.

La seconde campagne d’essais traite deux cas de surfaces texturées :

 _{Le premier cas d’étude correspond à une cavité unique.}

La capacité de rétention en huile des textures est pour la première fois reliée au frottement à

TS constant. On retiendra la réduction du coefficient de frottement due à une cavité profonde (d = 5 µm) correspondant au taux de rétention le plus élevé.

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 Le second cas étudié concerne des réseaux de textures (§3.2.3.2) soumis à une cinématique conduisant à épaisseur de film faible inférieure à 0,1 µm.

Le paramètre TS ne semble pas être corrélé avec les observations sur le frottement. Au vu des corrélations dans le cas d’une cavité unique, les résultats de frottement sont représentés en fonction de TV (Figure 3-21) dont les valeurs sont rappelées Tableau 3-4.

Paramètres Symbole Unités B07 B08 B09 B10 B11

Taux volumique TV % 66 46 24 63 91

Tableau 3-4 - Récapitulatif des valeurs de TS et TV, respectivement la densité de cavités et le taux de rétention d’huile des cavités issue de la 2^nde série d’essais. Les expériences sont menées en glissement pur. Le contact est lubrifié par une huile

de base 600 NS de viscosité dynamique 0,25 Pa.s à 20°C et est soumis à une vitesse de glissement Ug = -25 mm/s. Les analyses des épaisseurs d’huile en aval des cavités montrent une augmentation locale de 20 % associé à une diminution du coefficient de frottement de 9 % pour le réseau B08-20-0.5 dont la densité et le taux de rétention d’huile sont respectivement de 15 % et 42 %.

Figure 3-21 - Variation du frottement des surfaces texturées en fonction de la capacité en rétention d’huile des textures, TV. Les expériences sont menées en glissement pur. Le contact est lubrifié par une huile de base 600 NS de viscosité

dynamique 0,25 Pa.s à 20°C et est soumis à une vitesse de glissement Ug = -25 mm/s.