Chapitre 3: Frottement surfaces et interfaces

Chapitre 3: Frottement surfaces et interfaces

Frottement Surfaces et interfaces: Léonard de Vinci 1452-1519 Importance du frottement lors de l étude de nombreux mécanismes Mesure du frottement statique Le frottement induit par un même poids se traduit toujours par la même résistance au début de mouvement bien que le contact puisse s effectuer sur différentes longueurs et largeurs Le frottement produit deux fois plus d effort si le poids est doublé Tout corps en frottement a une résistance de frottement égale au quart de son poids Puis XVII siècle: Guillaume Amontons (1663-1705) XVIII siècle: Charles Augustin Coulomb (1736-1806)

Frottement Surfaces et interfaces: Loi d Amontons - Coulomb

Frottement Surfaces et interfaces: Frottement en présence de l usure

Frottement Surfaces et interfaces: Bowden et Tabor (1950) Explication physique des lois de frotement Aire réelle de contact/aire apparente Rôle d adhésion N= Ne = p.ae T= Te = s.ae T Ne Ae N f = s/p facteur qui dépend des matériaux T dépend de N T indépendant de la surface de contact

Frottement Surfaces et interfaces: Bowden et Tabor (1950)

Frottement Surfaces et interfaces: Bowden et Tabor (1950) Terme déformation F def

Frottement Surfaces et interfaces: Bowden et Tabor (1950) Terme déformation F def

Frottement Surfaces et interfaces: Définition et paramètres Définition: Coefficient de frottement statique: Coefficient de frottement dynamique: Paramètres: T=f.N T s (Mise en mouvement) T d (maintien en mouvement) T=f.N Matériaux, Géométrie (rugosité ) Tribologiques: charge, vitesse, température. Environnement: gaz, liquide, solide. f= coefficient de frottement: très variable

Frottement Surfaces et interfaces: Définition et paramètres Amontons et Coulomb ont montré que cette force minimale est directement proportionnelle à la force normale, donc ici au poids : autrement dit, l objet ne se déplace pas tant que T < μ S N, μ S définissant le «coefficient de frottement statique». D autre part, si l objet se déplace maintenant à vitesse constante sur la surface, l expérience montre dans ce cas que la force de frottement tangentielle subie par l objet est également proportionnelle à la force normale et (quasiment) indépendante de la vitesse : T = μ d N, μ d définissant le «coefficient de frottement dynamique». De façon générale on mesure que μ d.

Frottement Surfaces et interfaces: Définition et paramètres µ s µ d

Frottement Surfaces et interfaces: Définition et paramètres Frottement sous vide Frottement sec 0,001 0,01 0,1 1 10 f Frottement lubrifié

Surfaces et interfaces : Aire réelle, aire apparente A faible charge (N) le contact est fortement influencé les surfaces des deux antagonistes: Rugosité de surfaces Propriétés des couches superficielles

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Ordre 1: Ecart de forme ou de position Ordre 3: Stries ou sillons : rugosité Ordre 2: Ondulation périodique Ordre 4: Parasites Parasites

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces La rugosité de la surface est caractérisé par plus que 59 paramètres qui sont regroupés en trois familles (Gadelmawla, 2002): Paramètres d amplitude, Paramètres d espacement, Paramètres hybrides,

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Paramètres d amplitudes

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Paramètres d espacement Ce paramètre est défini comme étant la distance moyenne des pics locaux adjacents du profil mesuré sur la longueur d'évaluation. Le pic local est défini comme étant la partie la plus haute du profil mesuré entre deux minima adjacents et il est mesuré uniquement lorsque la distance verticale entre les sommets adjacents est supérieure ou égale à 10% de la Rt du profil. N: le nombre de pic le long du profil

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Paramètres hybrides Ce paramètre est défini comme la pente moyenne (en valeur absolue) sur la longueur d'évaluation. Ce paramètre peut être calculée en calculant toutes les pentes entre chaque deux points successifs du profil, puis en calculant les pentes moyennes.

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Attention!!!!

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Paramètres motifs (ISO12085) Paramètres de rugosité R j R j +1 AR i Profil de rugosité Profil d ondulation H j H j +1 AR i Motif de rugosité La moyenne des profondeurs élémentaires R l n Longueur d évaluation L'écart type des profondeurs SR La moyenne des largeurs des motifs AR L'écart type des largeurs SAR

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces Paramètres d ondulation Profil de rugosité Profil d ondulation HW j HW j+1 AW i ln Motif de rugosité Les quatre paramètres calculés à partir du profil d'ondulation sont les suivants: la moyenne des profondeurs mesurées sur les motifs d'ondulation W l'écart type SW des profondeurs W la moyenne des largeurs des motifs d ondulation AW l'écart type SAW des largeurs AW

Surfaces et interfaces : Défauts de surfaces SURFACE SOMME Microgéométrie d une surface somme R R R 1 2 SR SR SR 2 2 1 2 1 AR AR AR 2 1 2 W W W 1 2 SW SW SW 2 2 1 2 1 AW AW AW 2 1 2 2 2 2 2 SAR SAR1 SAR2 SAW SAW SAW 1 2