Colloque

Caractérisation du frottement et de l'usure du contact polymère-métal à très hautes vitesses

Ibrahim El Fahham

Raymond Gauvin

Henri Yelle

Membre a labase

Ibrahim El Fahham

Résumé du colloque

Un nouveau tribomètre permettant l'étude expérimentale des caractéristiques de frottement et d'usure des contacts polymère-métal a été construit. Le tribomètre offre la capacité d'effectuer des essais à hautes vitesses (60 m/s), sur de larges surfaces de contact (7000 mm²), et ce en contact continu et discontinu. La charge est appliquée par deux vérins pneumatiques servo-contrôlés, et peut être modulée en temps réel entre 40 et 400 N. Plusieurs séries d'essais ont été effectuées avec les polymères suivants : polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMWPE), polyamide (Nylon 6/6), polyoxyméthylène (POM) et polytétrafluoroéthylène (PTFE). La surface de frottement utilisée est faite d'acier de dureté Rc 35. Les charges appliquées étaient de 120 et 200 N, sur des surfaces 2400 mm². Le coefficient de frottement, la température de surface ainsi que les différents mécanismes d'usure ont été étudiés à différentes vitesses, jusqu'à 56 m/s. Le PTFE ainsi que le POM ont à la fois montré le plus bas coefficient de frottement et la vitesse limite la plus élevée. Cependant, ces matériaux ont montré un taux d'usure relativement élevé à vitesse modérée. Le PTFE a montré une stabilité très élevée jusqu'à la vitesse maximale de 56 m/s, aussi bien à faible charge qu'à charge élevée. À vitesse modérée, le plus faible taux d'usure a été observé avec le UHMWPE. Cependant ce matériau est limité par sa vitesse maximale. Le nylon présente le coefficient de frottement et le taux d'usure les plus élevés parmi les polymères étudiés. En outre, nous avons trouvé que la performance de ces matériaux est directement reliée tant à la nature du film de transfert déposé (à différentes vitesses) qu'à la stabilité de leur caractéristiques mécaniques à la température de contact.