Frottement et usure étudiés à partir de la rhéologie et des débits de 3^ème corps solide : cas d’un 3^ème corps issu d’un revêtement de MoS_x

Friction and wear studied on the basis of the rheology and flows of solid 3^rd bodies: the case of a 3^rd body stemming from a MoS_x coating

Laboratoire de Mécanique des Contacts (LMC), Institut Européen de Tribologie (IET), INSA de Lyon, Villeurbanne

Résumé

Pour un troisième corps solide formé à partir d’un revêtement de l’un des premiers corps en contact, le frottement et l’usure sont contrôlés par les évolutions de sa rhéologie et de ses débits. Les effets de l’environnement physico-chimique sont étudiés au cours de transitions d’une atmosphère d’humidité relative 0 % à une atmosphère d’humidité relative de 50 %, ou à une atmosphère d’humidité relative 0 % en présence d’oxygène. Ceux de l’environnement mécanique le sont à partir de l’influence de la rugosité de l’un des 1^ers corps. Les conséquences de ces effets d’environnement sur le frottement sont interprétées à partir de l’évaluation des débits, de la rhéologie et de l’étendue des zones de portance effectivement activées dans le contact. Les résultats montrent que la rhéologie est en grande partie contrôlée par l’environnement physicochimique alors que l’activation des débits est essentiellement contrôlée par l’environnement mécanique. Le frottement et l’usure résultent donc de l’interactivité entre ces deux environnements. Par conséquent, pour obtenir un fonctionnement stable et prévisible d’un contact, il faut minimiser cette interactivité ; ce qui pourrait être obtenu en élaborant des revêtements produisant, à partir d’un seul des premiers corps et pour un environnement mécanique donné, un troisième corps le moins sensible possible à l’environnement physico-chimique. Cette analyse du frottement est précédée de la présentation de l’approche suivie pour prendre en compte les phénomènes dynamiques, c’est-à-dire leurs évolutions dans le contact au cours du temps.

Abstract

Friction and wear are controlled by the evolutions of the rheology and the flows of solid third body which is formed from a first body coating. In the case of a MoS_x coating these evolutions are analyzed via modifications of the environment. The effects of the physical-chemical environment are studied during transient states caused by variations of the relative humidity (from 0 to 50%), with or not oxygen. The effects of the mechanical environment are studied via the effect of the roughness of one first body. The consequences of these two environment effects on the friction are interpreted by the evaluation of third body flows and the surface of the load carrying zones activated in the contact. Results show that rheology is essentially controlled by the physical-chemical environment, the activated flows are controlled by the mechanical environment. Thus friction and wear are both the result of the interaction between these two environments. Consequently, this interaction must be minimized to ensure stable and predictable contact operation. This can be obtained by coatings that produce, from one of the first bodies, and for a given mechanical environment. This analysis of friction is preceded by a presentation of the approach followed in order to take dynamic phenomena into account, i.e. their progression in the contact through time.