{"id":7974,"date":"2020-03-03T21:32:52","date_gmt":"2020-03-03T21:32:52","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=7974"},"modified":"2025-05-22T20:56:21","modified_gmt":"2025-05-22T20:56:21","slug":"tribologie-de-la-charge-dynamique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/tribologie-de-la-charge-dynamique\/","title":{"rendered":"Tribologie des charges dynamiques"},"content":{"rendered":"
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Tribologie des charges dynamiques<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Introduction
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L'usure se produit dans pratiquement tous les secteurs industriels et impose des co\u00fbts de ~0,75% du PIB1. La recherche en tribologie est essentielle pour am\u00e9liorer l'efficacit\u00e9 de la production, les performances des applications, ainsi que la conservation des mat\u00e9riaux, de l'\u00e9nergie et de l'environnement. Les vibrations et les oscillations sont in\u00e9vitables dans un large \u00e9ventail d'applications tribologiques. Des vibrations externes excessives acc\u00e9l\u00e8rent le processus d'usure et r\u00e9duisent les performances de service, ce qui entra\u00eene des d\u00e9faillances catastrophiques des pi\u00e8ces m\u00e9caniques.<\/p>\n

Les tribom\u00e8tres conventionnels \u00e0 charge morte appliquent des charges normales par des poids de masse. Une telle technique de chargement limite non seulement les options de chargement \u00e0 une charge constante, mais elle cr\u00e9e \u00e9galement des vibrations intenses et incontr\u00f4l\u00e9es \u00e0 des charges et des vitesses \u00e9lev\u00e9es, ce qui conduit \u00e0 des \u00e9valuations limit\u00e9es et incoh\u00e9rentes du comportement d'usure. Une \u00e9valuation fiable de l'effet des oscillations contr\u00f4l\u00e9es sur le comportement d'usure des mat\u00e9riaux est souhaitable pour la R&D et le CQ dans diff\u00e9rentes applications industrielles.<\/p>\n

La charge \u00e9lev\u00e9e r\u00e9volutionnaire de Nanovea tribom\u00e8tre <\/a>a une capacit\u00e9 de charge maximale de 2000 N avec un syst\u00e8me de contr\u00f4le de charge dynamique. Le syst\u00e8me avanc\u00e9 de chargement pneumatique \u00e0 air comprim\u00e9 permet aux utilisateurs d'\u00e9valuer le comportement tribologique d'un mat\u00e9riau sous des charges normales \u00e9lev\u00e9es avec l'avantage d'amortir les vibrations ind\u00e9sirables cr\u00e9\u00e9es pendant le processus d'usure. Par cons\u00e9quent, la charge est mesur\u00e9e directement sans avoir besoin des ressorts tampons utilis\u00e9s dans les conceptions plus anciennes. Un module de charge oscillant \u00e0 \u00e9lectro-aimant parall\u00e8le applique une oscillation bien contr\u00f4l\u00e9e d'amplitude souhait\u00e9e jusqu'\u00e0 20 N et de fr\u00e9quence jusqu'\u00e0 150 Hz.<\/p>\n

La friction est mesur\u00e9e avec une grande pr\u00e9cision directement \u00e0 partir de la force lat\u00e9rale appliqu\u00e9e au support sup\u00e9rieur. Le d\u00e9placement est surveill\u00e9 in situ, ce qui donne un aper\u00e7u de l'\u00e9volution du comportement \u00e0 l'usure des \u00e9chantillons d'essai. Le test d'usure sous charge d'oscillation contr\u00f4l\u00e9e peut \u00e9galement \u00eatre effectu\u00e9 dans des environnements de corrosion, de temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9e, d'humidit\u00e9 et de lubrification pour simuler les conditions de travail r\u00e9elles pour les applications tribologiques. Un haut d\u00e9bit int\u00e9gr\u00e9 profilom\u00e8tre sans contact<\/a> mesure automatiquement la morphologie des traces d'usure et le volume d'usure en quelques secondes.<\/p>\n

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Objectif de la mesure<\/p>\n

Dans cette \u00e9tude, nous d\u00e9montrons la capacit\u00e9 du tribom\u00e8tre \u00e0 charge dynamique Nanovea T2000 \u00e0 \u00e9tudier le comportement tribologique de diff\u00e9rents \u00e9chantillons de rev\u00eatement et de m\u00e9tal dans des conditions de charge d'oscillation contr\u00f4l\u00e9e.<\/p>\n

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Proc\u00e9dure d'essai
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Le comportement tribologique, par exemple le coefficient de friction, COF, et la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure d'un rev\u00eatement r\u00e9sistant \u00e0 l'usure de 300 \u00b5m d'\u00e9paisseur a \u00e9t\u00e9 \u00e9valu\u00e9 et compar\u00e9 par le tribom\u00e8tre Nanovea T2000 avec un tribom\u00e8tre conventionnel \u00e0 charge morte utilisant une configuration broche sur disque selon ASTM G992.<\/p>\n

Des \u00e9chantillons s\u00e9par\u00e9s recouverts de Cu et de TiN contre une bille d'Al\u20820\u2083 de 6 mm sous oscillation contr\u00f4l\u00e9e ont \u00e9t\u00e9 \u00e9valu\u00e9s par le mode de tribologie de charge dynamique du tribom\u00e8tre Nanovea T2000.<\/p>\n

Les param\u00e8tres de l'essai sont r\u00e9sum\u00e9s dans le tableau 1.<\/p>\n

Le profilom\u00e8tre 3D int\u00e9gr\u00e9, \u00e9quip\u00e9 d'un capteur de ligne, scanne automatiquement la piste d'usure apr\u00e8s les essais, fournissant ainsi la mesure la plus pr\u00e9cise du volume d'usure en quelques secondes.<\/p>\n

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R\u00e9sultats et discussion
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Syst\u00e8me de chargement pneumatique vs. syst\u00e8me de chargement mort<\/span><\/strong><\/p>\n

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Le comportement tribologique d'un rev\u00eatement r\u00e9sistant \u00e0 l'usure en utilisant le tribom\u00e8tre Nanovea T2000 est compar\u00e9 \u00e0 un tribom\u00e8tre conventionnel \u00e0 charge morte (DL). L'\u00e9volution du COF du rev\u00eatement est pr\u00e9sent\u00e9e \u00e0 la Fig. 2. Nous observons que le rev\u00eatement pr\u00e9sente une valeur COF comparable de ~0.6 pendant le test d'usure. Cependant, les 20 profils de section transversale \u00e0 diff\u00e9rents endroits de la piste d'usure de la Fig. 3 indiquent que le rev\u00eatement a subi une usure beaucoup plus s\u00e9v\u00e8re sous le syst\u00e8me de charge morte.<\/p>\n

Des vibrations intenses ont \u00e9t\u00e9 g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par le processus d'usure du syst\u00e8me de charge morte \u00e0 charge et vitesse \u00e9lev\u00e9es. La pression massive concentr\u00e9e au niveau de la face de contact, combin\u00e9e \u00e0 une vitesse de glissement \u00e9lev\u00e9e, cr\u00e9e des vibrations importantes au niveau du poids et de la structure, entra\u00eenant une usure acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e. Le tribom\u00e8tre conventionnel \u00e0 charge morte applique la charge \u00e0 l'aide de poids de masse. Cette m\u00e9thode est fiable pour des charges de contact faibles dans des conditions d'usure l\u00e9g\u00e8res ; cependant, dans des conditions d'usure agressives \u00e0 des charges et des vitesses plus \u00e9lev\u00e9es, les vibrations importantes font rebondir les poids de mani\u00e8re r\u00e9p\u00e9t\u00e9e, ce qui donne une trace d'usure irr\u00e9guli\u00e8re et une \u00e9valuation tribologique peu fiable. Le taux d'usure calcul\u00e9 est de 8,0\u00b12,4 x 10-4 mm3\/N m, ce qui montre un taux d'usure \u00e9lev\u00e9 et un \u00e9cart-type important.<\/p>\n

Le tribom\u00e8tre Nanovea T2000 est con\u00e7u avec un syst\u00e8me de chargement \u00e0 contr\u00f4le dynamique pour amortir les oscillations. Il applique la charge normale avec de l'air comprim\u00e9, ce qui minimise les vibrations ind\u00e9sirables cr\u00e9\u00e9es pendant le processus d'usure. En outre, le contr\u00f4le actif de la charge en boucle ferm\u00e9e garantit qu'une charge constante est appliqu\u00e9e tout au long de l'essai d'usure et que le stylet suit le changement de profondeur de la trace d'usure. Un profil de piste d'usure nettement plus coh\u00e9rent est mesur\u00e9, comme le montre la figure 3a, ce qui se traduit par un faible taux d'usure de 3,4\u00b10,5 x 10-4 mm3\/N m.<\/p>\n

L'analyse de la trace d'usure pr\u00e9sent\u00e9e \u00e0 la figure 4 confirme que l'essai d'usure effectu\u00e9 par le syst\u00e8me de chargement pneumatique \u00e0 air comprim\u00e9 du tribom\u00e8tre Nanovea T2000 cr\u00e9e une trace d'usure plus lisse et plus coh\u00e9rente par rapport au tribom\u00e8tre conventionnel \u00e0 charge morte. En outre, le tribom\u00e8tre Nanovea T2000 mesure le d\u00e9placement du stylet pendant le processus d'usure, ce qui donne un aper\u00e7u suppl\u00e9mentaire de la progression du comportement d'usure in situ.<\/p>\n

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Oscillation contr\u00f4l\u00e9e sur l'usure de l'\u00e9chantillon de Cu<\/strong><\/p>\n

Le module d'\u00e9lectroaimant de charge \u00e0 oscillation parall\u00e8le du tribom\u00e8tre Nanovea T2000 permet aux utilisateurs d'\u00e9tudier l'effet des oscillations \u00e0 amplitude et fr\u00e9quence contr\u00f4l\u00e9es sur le comportement d'usure des mat\u00e9riaux. Le COF des \u00e9chantillons de Cu est enregistr\u00e9 in situ comme le montre la figure 6. L'\u00e9chantillon de Cu pr\u00e9sente un COF constant de ~0,3 pendant la premi\u00e8re mesure de 330 r\u00e9volutions, ce qui signifie la formation d'un contact stable \u00e0 l'interface et une piste d'usure relativement lisse. Lorsque le test d'usure se poursuit, la variation du COF indique un changement dans le m\u00e9canisme d'usure. En comparaison, les essais d'usure sous une oscillation contr\u00f4l\u00e9e par une amplitude de 5 N \u00e0 50 N pr\u00e9sentent un comportement d'usure diff\u00e9rent : le COF augmente rapidement au d\u00e9but du processus d'usure, et montre une variation significative tout au long de l'essai d'usure. Ce comportement du COF indique que l'oscillation impos\u00e9e dans la charge normale joue un r\u00f4le dans l'\u00e9tat de glissement instable au niveau du contact.<\/p>\n

La figure 7 compare la morphologie des traces d'usure mesur\u00e9es par le profilom\u00e8tre optique sans contact int\u00e9gr\u00e9. On peut observer que l'\u00e9chantillon de Cu soumis \u00e0 une amplitude d'oscillation contr\u00f4l\u00e9e de 5 N pr\u00e9sente une trace d'usure beaucoup plus grande avec un volume de 1,35 x 109 \u00b5m3, compar\u00e9 \u00e0 5,03 x 108 \u00b5m3 sans oscillation impos\u00e9e. L'oscillation contr\u00f4l\u00e9e acc\u00e9l\u00e8re significativement la vitesse d'usure par un facteur de ~2.7, montrant l'effet critique de l'oscillation sur le comportement d'usure.<\/p>\n

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Oscillation contr\u00f4l\u00e9e sur l'usure du rev\u00eatement de TiN<\/strong><\/p>\n

Le COF et les traces d'usure de l'\u00e9chantillon de rev\u00eatement TiN sont pr\u00e9sent\u00e9s \u00e0 la Fig. 8. Le rev\u00eatement TiN pr\u00e9sente des comportements d'usure tr\u00e8s diff\u00e9rents sous oscillation, comme l'indique l'\u00e9volution du COF pendant les tests. Le rev\u00eatement TiN pr\u00e9sente un COF constant de ~0,3 apr\u00e8s la p\u00e9riode de rodage au d\u00e9but du test d'usure, en raison du contact glissant stable \u00e0 l'interface entre le rev\u00eatement TiN et la bille en Al\u2082O\u2083. Cependant, lorsque le rev\u00eatement TiN commence \u00e0 c\u00e9der, la bille Al\u2082O\u2083 p\u00e9n\u00e8tre \u00e0 travers le rev\u00eatement et glisse contre le substrat en acier frais situ\u00e9 en dessous. Une quantit\u00e9 importante de d\u00e9bris de rev\u00eatement TiN dur est g\u00e9n\u00e9r\u00e9e dans la piste d'usure au m\u00eame moment, transformant une usure par glissement stable \u00e0 deux corps en une usure par abrasion \u00e0 trois corps. Un tel changement des caract\u00e9ristiques du couple de mat\u00e9riaux conduit \u00e0 des variations accrues de l'\u00e9volution du COF. L'oscillation impos\u00e9e de 5 N et 10 N acc\u00e9l\u00e8re la rupture du rev\u00eatement TiN de ~400 r\u00e9volutions \u00e0 moins de 100 r\u00e9volutions. Les traces d'usure plus importantes sur les \u00e9chantillons de rev\u00eatement TiN apr\u00e8s les tests d'usure sous oscillation contr\u00f4l\u00e9e sont en accord avec un tel changement de COF.<\/p>\n

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Conclusion<\/p>\n

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Le syst\u00e8me de chargement pneumatique avanc\u00e9 du tribom\u00e8tre Nanovea T2000 poss\u00e8de un avantage intrins\u00e8que en tant qu'amortisseur de vibrations naturellement rapide par rapport aux syst\u00e8mes traditionnels de charge morte. Cet avantage technologique des syst\u00e8mes pneumatiques est vrai par rapport aux syst\u00e8mes \u00e0 charge contr\u00f4l\u00e9e qui utilisent une combinaison de servomoteurs et de ressorts pour appliquer la charge. Cette technologie garantit une \u00e9valuation fiable et mieux contr\u00f4l\u00e9e de l'usure \u00e0 des charges \u00e9lev\u00e9es, comme le d\u00e9montre cette \u00e9tude. En outre, le syst\u00e8me de chargement actif en boucle ferm\u00e9e peut modifier la charge normale \u00e0 une valeur souhait\u00e9e pendant les tests d'usure afin de simuler les applications r\u00e9elles observ\u00e9es dans les syst\u00e8mes de freinage.<\/p>\n

Au lieu de subir l'influence de conditions de vibrations non contr\u00f4l\u00e9es pendant les essais, nous avons montr\u00e9 que le tribom\u00e8tre \u00e0 charge dynamique Nanovea T2000 permet aux utilisateurs d'\u00e9valuer quantitativement les comportements tribologiques des mat\u00e9riaux dans diff\u00e9rentes conditions d'oscillations contr\u00f4l\u00e9es. Les vibrations jouent un r\u00f4le important dans le comportement d'usure des \u00e9chantillons de rev\u00eatement en m\u00e9tal et en c\u00e9ramique.<\/p>\n

Le module de chargement oscillant \u00e0 \u00e9lectroaimant parall\u00e8le fournit des oscillations contr\u00f4l\u00e9es avec pr\u00e9cision \u00e0 des amplitudes et des fr\u00e9quences d\u00e9finies, permettant aux utilisateurs de simuler le processus d'usure dans des conditions r\u00e9elles o\u00f9 les vibrations environnementales sont souvent un facteur important. En pr\u00e9sence d'oscillations impos\u00e9es pendant l'usure, les \u00e9chantillons de rev\u00eatement en Cu et en TiN pr\u00e9sentent tous deux un taux d'usure consid\u00e9rablement accru. L'\u00e9volution du coefficient de friction et le d\u00e9placement du stylet mesur\u00e9s in situ sont des indicateurs importants de la performance du mat\u00e9riau pendant les applications tribologiques. Le profilom\u00e8tre 3D sans contact int\u00e9gr\u00e9 offre un outil permettant de mesurer pr\u00e9cis\u00e9ment le volume d'usure et d'analyser la morphologie d\u00e9taill\u00e9e des traces d'usure en quelques secondes, ce qui permet de mieux comprendre les m\u00e9canismes fondamentaux de l'usure.<\/p>\n

Le T2000 est \u00e9quip\u00e9 d'un moteur auto-r\u00e9glable, de haute qualit\u00e9 et \u00e0 couple \u00e9lev\u00e9, avec une vitesse interne de 20 bits et un codeur de position externe de 16 bits. Il permet au tribom\u00e8tre de fournir une gamme in\u00e9gal\u00e9e de vitesses de rotation de 0,01 \u00e0 5000 tr\/min qui peuvent changer par bonds ou en continu. Contrairement aux syst\u00e8mes qui utilisent un capteur de couple situ\u00e9 en bas, le tribom\u00e8tre Nanovea utilise une cellule de charge de haute pr\u00e9cision situ\u00e9e en haut pour mesurer avec pr\u00e9cision et s\u00e9par\u00e9ment les forces de friction.<\/p>\n

Les tribom\u00e8tres Nanovea offrent des essais d'usure et de friction pr\u00e9cis et r\u00e9p\u00e9tables en utilisant des modes rotatifs et lin\u00e9aires conformes aux normes ISO et ASTM (y compris les essais \u00e0 4 billes, \u00e0 rondelle de but\u00e9e et \u00e0 bloc sur bague), avec des modules optionnels d'usure \u00e0 haute temp\u00e9rature, de lubrification et de tribo-corrosion disponibles dans un syst\u00e8me pr\u00e9-int\u00e9gr\u00e9. La gamme in\u00e9gal\u00e9e du Nanovea T2000 est une solution id\u00e9ale pour d\u00e9terminer la gamme compl\u00e8te des propri\u00e9t\u00e9s tribologiques des rev\u00eatements, films et substrats minces ou \u00e9pais, mous ou durs.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Vous avez une application similaire ?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Tribologie \u00e0 charge dynamique Introduction L'usure est pr\u00e9sente dans pratiquement tous les secteurs industriels et repr\u00e9sente un co\u00fbt de ~0,75% du PIB1. La recherche en tribologie est essentielle pour am\u00e9liorer l'efficacit\u00e9 de la production, les performances des applications, ainsi que la conservation des mat\u00e9riaux, de l'\u00e9nergie et de l'environnement. Les vibrations et les oscillations se produisent in\u00e9vitablement dans un large \u00e9ventail d'applications tribologiques. Les vibrations externes excessives [...]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8052,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,349,355,335,373,336],"tags":[],"class_list":["post-7974","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-laboratory-testing","category-profilometry-volume-area","category-profilometry-testing","category-rotational-tribology","category-tribology-testing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7974","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7974"}],"version-history":[{"count":45,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7974\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24785,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7974\/revisions\/24785"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8052"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7974"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7974"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7974"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}