Fatigue et usure induites en petits débattements^*

Fatigue and wear in fretting conditions

¹ Laboratoire de Mécanique des Contacts, (CNRS URA 2546) Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
² Equipe Matériaux, Laboratoire de Mécanique des Solides, Ecole Centrale de Lyon

Résumé

Dans le cadre d’une étude pluridisciplinaire de l’usure induite par petits débattements (U.I.P.), nous savons que :

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  la formation des débris d’usure dépend de l’adhésion entre les corps en contact et des déformations plastiques en surface de ces corps, l’écrouissage cyclique des couches super- ficielles conduit à une fragilisation du matériau et au détachement des particules ;

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  dès leur formation, les débris peuvent s’oxyder et former ainsi dans les cas des aciers la classique « poudre rouge » ;

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  l’augmentation de température due aux petits débattements est négligeable ;

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  l’usure et la protection des couches superficielles dépendent de la formation et du maintien dans le contact d’un lit de particules (le troisième corps) qui sépare les matériaux en contact, ainsi que du caractère abrasif de ce troisième corps ;

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  le maintien du lit de poudre dans le contact dépend de la rhéologie du troisième corps, de l’environnement dynamique, de la forme du contact, des interactions entre le troisième corps et les surfaces des pièces frottantes (ou premiers corps) ;

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  la protection des surfaces peut également être assurée par l’introduction dans le contact de troisièmes corps artificiels (lubrifiants solides, poudres d’oxydes, etc.).

Nous allons voir maintenant :

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  l’influence de la composition des premiers corps, de la préparation des surfaces de ces corps, et de la fréquence du débattement ;

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  l'influence du piégeage et/ou de l’écoulement des débris ou troisièmes corps ;

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  les relations existant entre l’usure et la fatigue induites en petits débattements (U.I.P./F.I.P.).

Abstract

An earlier study on fretting has shown that :

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  debris formation depends on adhesion and plastic deformation of rubbing solids (or first-bodies),

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  debris oxidize after detachment and form the well known “red powder”,

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  temperature rise is negligible,

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  wear is governed by the protective role of the debris bed (or third-body),

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  contact shape, third-body rheology, interaction between first and third-bodies and con- tact dynamics govern third-body retention in the contact,

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  artificial third-bodies (solid lubricants, oxides etc.) are also effective as first-body pro- tective agents.

This study concentrates on the influence of first-body composition, surface preparation, and fretting frequency; the effect of third-body trapping or flow; the relations between fretting wear and fretting fatigue.