Sylvestre Manuel
Etude en fretting, sous conditions thermiques et vibratoires sévères, de paliers avec butées en matériaux carbonés imprégnés en contact avec des arbres en acier ou en alliage de titanes nitrurés
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Résumé
Français
Etude en fretting, sous conditions thermiques et vibratoires sévères, de paliers avec butées en matériaux carbonés imprégnés en contact avec des arbres en acier ou en alliage de titanes nitrurés
De nombreux assemblages mécaniques sont soumis à des sollicitations vibratoires occasionnant des déplacements de faibles amplitudes entre les pièces en contact sec (fretting). Les micro-glissements entre les surfaces provoquent des dégradations susceptibles d'altérer la fiabilité des structures. L'étude présentée a pour objectif d'améliorer la compréhension des phénomènes tribologiques dans un contact arbre / palier avec butée soumis à ce type de sollicitations et a des contraintes thermiques importantes. Le contact se trouvant dépourvu de lubrification fluide ce sont les matériaux le composant qui ont pour rôle d'accommoder les déplacements entre les surfaces. Pour ce faire du carbone amorphe et du graphite sont utilisés pour confectionner les paliers mis en contact contre des arbres en acier et en alliage de titane. Pour améliorer les propriétés tribologiques du système des imprégnations à base de métaux mous et de polymère ont été testés sur les matériaux carbonés. L'imprégnation des ces composés entraine des conséquences variables. Il a été observé qu'elle était plus efficace avec une structure de type graphite, et que les diverses imprégnations se comportaient différemment vis à vis des conditions thermiques sévères. Une nitruration plasma de l'acier et de l'alliage de titane à également été testée pour améliorer les propriétés tribologiques du système. Le traitement est très efficace sur l'alliage de titane, il augmente ses propriétés de résistance à l'usure et d'adhésion. Pour l'acier les résultats sont moins sensibles à cause d'une augmentation de la rugosité de surface de ce dernier lors du traitement qui entraine une abrasion accélérée des composés carbonés.
Mots-clés libres : Carbone, Usure, Nitruration, Frottement.
- Carbone
- Usure (mécanique)
- Nitruration
- Frottement
English
Fretting contact study of impregnated carbon-stainless steel (and) Ti-6Al-4V nitrided couples in a dry shaft bearing contact with thrust under hard thermal and vibratory conditions
A lot of mechanical assemblies are subjected to vibratory solicitations. This type of solicitations can caused small amplitude displacements between the elements in dry contact (fretting). The micro-sliding between the surfaces cause degradations, which can strongly deteriorate the reliability of the structures. The study presented in this thesis has to objective to ameliorate the understanding of the tribological phenomenon in a shaft / bearing contact with thrust submitted at fretting solicitations at high temperature. The contact is dry, there is no fluid lubricant consequently the materials of the contact accommodate the displacements between the surfaces. In this goal, the bearings are made of amorphous carbon or graphite. The shafts are made in stainless steel and titanium alloy. In order to ameliorate the tribological behaviour of the bearings different impregnations of the amorphous carbon and graphite with metals and polymer have been tested. The tribological behaviours of impregnations are very different with the high temperature and the observations have showed that the impregnations are more efficient with a graphite structure. Nitriding treatments assisted by plasma, of the stainless steel and of the titanium alloy have been tested to ameliorate the tribological properties of the shafts. Nitriding treatment is very efficient with the titanium alloy with an increase of the wear resistance and of the adhesion. With the stainless steel the results are less sensible because of an increase of the surface roughness during the nitriding treatment which causes an increase of the abrasion of the bearing materials.
Keywords : Carbon, Wear, Nitriding, Friction.
Notice
- Diplôme :
- Doctorat d'Université
- Établissement de soutenance :
- Université de Poitiers
- UFR, institut ou école :
- UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
- Laboratoire :
- institut P' - P' - Dpt Génie Mécanique et Systèmes Complexes
- Domaine de recherche :
- Génie mécanique, productique, transport
- Directeur(s) de thèse :
- Hamid Zaïdi, Jean-Paul Rivière
- Date de soutenance :
- 07 décembre 2010
- Président du jury :
- Jean Frene
- Rapporteurs :
- Rene Gras, Caroline Richard
- Membres du jury :
- Hamid Zaïdi, Jean-Paul Rivière, Richard Kouitat, Christine Boher, Franck Doyen
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