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Tribologie - Maîtriser le frottement et l'usure des systèmes mécaniques

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Analyse des systèmes, méthodologies à mettre en œuvre et voies de solution en tribologie
L'usure et le frottement sont des phénomènes complexes qui dépendent de très nombreux paramètres parmi lesquels la température, la rugosité, la vitesse, les charges, la géométrie...Faute de loi analytique disponible intégrant l'ensemble de ces paramètres, il s'agit de choisir la bonne échelle et de déterminer les paramètres influents.
L'échelle du laboratoire n'est pas toujours représentative et l'échelle réelle peut parfois s'avérer sur-représentative en intégrant de trop nombreux paramètres qui perturbent l'analyse et la compréhension des phénomènes. Cependant, même s'il n'existe pas de loi universelle, il est possible de modéliser les différents aspects du contact afin de faire les choix appropriés en termes de conception et de matériaux.
La formation s'attachera à fournir des méthodes et outils pour vous aider à mieux maîtriser les phénomènes de tribologie et ainsi optimiser la conception et l'entretien de vos organes mécaniques. Le stage sera illustré de nombreux exemples issus de l'industrie automobile, aéronautique, spatiale et du secteur de l'énergie.
 

  • Dates :23/11/2016, 20/06/2017, 08/11/2017
  • Durée :2 jours
  • Lieu :Ecole polytechnique
  • Tarif : 1390 euros HT
  • Langue :Français

Objectifs

  1. Faire le point sur les phénomènes d'usure et de frottement
  2. Savoir établir un diagnostic, connaître les outils d'analyse et de modélisation des phénomènes de contact de surface
  3. Identifier les différents paramètres participant au frottement et leurs influences
  4. Savoir analyser un problème de frottement par l'expertise
  5. Diagnostiquer et résoudre un problème tribologique par la conception
  6. Identifier les choix de solutions possibles (conception mécanique, matériaux, traitements thermiques, traitement et revêtement de surface, etc.)

Programme

Les principes fondamentaux de la tribologie

  • Qu'est-ce qu'une surface ? Définition des deux coefficients de frottement
  • De quoi dépend le coefficient de frottement ?
  • Ordres de grandeurs raisonnables

Lubrification solide et pâteuse

  • L'énergie de surface
  • Lubrification solide : les grandes familles de matériaux (graphite, MoS², DLC, CaF² ...), les domaines d'application
  • Lubrification à la graisse : les constituants des graisses, les méthodes d'essais
  • Modèles possibles pour le comportement de la graisse
  • Interaction avec la topographie de surface

Lubrification fluide

  • Les différents types d'huile
  • Effets des additifs : attendus et indésirables
  • Les différents régimes de lubrification, courbe de Stribeck
  • Modèles analytiques
  • Epaisseur de film, lien avec la topographie de surface

Modélisation analytique du contact

  • Calculs hertziens. Triaxialité, champ de contraintes imposé par le frottement. Influence des différents paramètres.
  • Fissuration hertzienne, fatigue
  • Prise en compte de la plasticité et de la réalité des surfaces

 La mise en mouvement du contact

  • Cinématique. Notion de contact ouvert, fermé. L'affectation des matériaux dans un contact.
  • Thermique. Effusivité. Températures flashes

Les débris dans le contact

  • Notion de 3ème corps
  • Lien avec le coefficient de frottement

 Les différents types d'usure (IREIS)

  • Adhésion, abrasion, érosion, cavitation, fretting, fatigue des surfaces, surcontrainte, tribocorrosion
  • Comment les reconnaître
  • Cartographie de comportement, variantes, exemples
  • TP sur pièces endommagées

Méthodologie de conduite d'expertise (IREIS)

  • Démarche générique de conduite d'expertise, outils à mettre en œuvre.
  • Cas pratique : analyse d'avaries et recherche de solutions

 Résoudre un problème tribologique par la conception (IREIS)

  • Importance du design
  • Importance des matériaux
  • Simulation, calcul et monde réel
  • Spécifications et mise en pratique

Simulation expérimentale du frottement

  • L'essai de frottement normalisé ASTM G99
  • Les différentes stratégies possibles (mouvement continu, alternatif)
  • Capteurs et instrumentation
  • Coefficient de frottement statique et dynamique

Réussir l'application d'un nouveau matériau (IREIS)

  • Usure et loi d'Archard
  • Comment définir des spécifications pour un matériau à partir des fiches techniques et des règles de tribologie
  • Retour d'expérience sur les matériaux « miracles » des 40 dernières années et d'aujourd'hui (chrome dur, polymères, céramiques, DLC)
  • Illustration de la culture propre de chaque famille de matériau à travers des exemples

Intervenants

  1. Responsable scientifique
    Yves
    Expert en Tribologie, IREIS (groupe HEF)

    Docteur ingénieur en génie des matériaux au sein du pôle tribologique de Lyon.
    Yves Gachon a rejoint IREIS, la branche R&D du groupe HEF en 1999. Chef de projet R&D, il a mis en place des techniques d'essais spécifiques aux films PVD minces. Il a passé plusieurs années au sein du laboratoire Procédés de dépôt sous vide pour le développement de nouveaux matériaux et procédés.
    Yves Gachon est actuellement responsable de l'équipe Tribologie d'IREIS, réalisant à la fois des actions de recherche amont et d'aide à la résolution de problèmes de frottement et d'usure pour l'industrie.

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