Intéraction système-matériaux en fretting

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http://oatao.univ-toulouse.fr/

Eprints ID : 15594

To cite this version :

Benitez, Alberto and Paris, Jean-Yves and Denape, Jean

Intéraction système-matériaux en fretting. (2015) In: 27ème Journées Internationales

Francophones de Tribologie, 27 May 2015 - 29 May 2015 (Nantes, France).

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JIFT 2015 – Nantes, 27-29 mai 2015 Procédés et Génie Civil

INTERACTION SYSTEME-MATERIAUX EN FRETTING

Alberto BENITEZ*, Jean-Yves PARIS, Jean DENAPE

Université de Toulouse – Laboratoire Génie de Production, Ecole Nationale d’Ingénieur de Tarbes – 47 Avenue d’Azereix BP1629, 65016 Tarbes – France

* [email protected] ; +33 06 95 26 02 33

Mots-clés :

dispositif de fretting; rigidité; cycles de fretting; EA émission acoustique

Résumé

Les nombreuses études menées en fretting montrent que les dégradations se traduisent soit par une perte de matière (fretting-usure), soit par l’amorçage de fissures dans les massifs (fretting-fatigue). Ces deux types de réponse dépendent de nombreux paramètres, tant fonctionnels (charge, déplacement, fréquence… imposés ou non) que matériaux (ductiles, fragiles…) et interfaciaux (troisième corps), qui sont parfois retranscrits sous forme de cartes de sollicitations locales ou de réponses des matériaux. Les frontières entre ces différents domaines sont déterminées à partir de critères issus directement des paramètres caractéristiques des cycles de fretting (ouverture du cycle, énergie dissipée), dont l’objectif est de définir le passage entre glissement partiel et glissement total. L’analyse précise des cycles de fretting est donc un élément central de la compréhension du comportement des matériaux sous ce type de sollicitation.

Cependant, la littérature foisonne de cycles aux formes variées depuis des quasi-rectangles à des patatoïdes en passant par des fuseaux, avec des pointes et des boucles aux extrémités… Cette grande variété de formes est généralement attribuée à des origines matériaux, en termes de rigidité du contact, de réponse dynamique, de variation de la force de glissement, de repoussage de matière avec formation de bourrelets frontaux, de circulation de troisième corps… L’étude in situ de la dégradation d’un contact frottant étant généralement impossible en raison de l’opacité des matériaux, l’analyse des signaux d’émission acoustique (EA) apporte une réponse intéressante, comme le rapportent plusieurs auteurs.

La présente étude s’intéresse, d’abord, au premier élément du triplet tribologique, c’est-à-dire à l’influence du dispositif sur la réponse en glissement de manière à distinguer les contributions respectives du dispositif, des matériaux et des éléments interfaciaux.

Le dispositif de fretting mis en œuvre au cours de cette étude utilise un pot vibrant pour imposer la sollicitation. La commande de cet actionneur permet un fonctionnement soit en déplacement imposé, soit en force tangentielle imposée. Le contact est formé d’un frotteur hémi-sphérique en bronze CuSn6 face à des échantillons plans en CuSn6, PTFE ou

Al2O3. Les essais de fretting ont été réalisés dans l’ambiance du laboratoire (T : 21-24

°C et H.R. :60-70 %), avec deux amplitudes de débattement de ± 15 et ± 40 µm imposés à une fréquence de 10 Hz et trois charges normales (1, 3, 6 N). De plus, des modifications ont été apportées au bras supportant le frotteur hémi-sphérique pour en faire varier la rigidité.

Cette étude a permis de caractériser précisément le comportement du dispositif, pour, en particulier, en réduire sa « signature » (fig. 1). De plus, l’analyse des résultats a mis en évidence la dépendance des signaux d’émission acoustique avec les propriétés physico-chimique des matériaux. Par ailleurs, la visualisation de la répartition des signaux d’EA au cours du cycle de fretting a permis de préciser les mécanismes d’accommodation, en particulier d’identifier les contributions des 1ers_{et 3}ème_{corps (fig. 2).}

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JIFT 2015 – Nantes, 27-29 mai 2015 Procédés et Génie Civil

Figure 1: Evolution de la rigidité (K) selon les modifications du dispositif, essais à d= ±40µm et P= 6N ; f= 10Hz ; CuSn6/CuSn6

Figure 2: a)Bûche de fretting ; b) Nombre de salves en EA selon le déplacement vs. le nombre de cycles; d= ±40µm, P=1N, f= 10Hz; CuSn6/CuSn6

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