Qu’est-ce que l’usure adhésive vs l’usure par abrasion – Définition

En général, portez est un dommage de surface induit mécaniquement qui entraîne l’élimination progressive de matière en raison du mouvement relatif entre cette surface et une substance ou des substances en contact. Une substance de contact peut consister en une autre surface, un fluide, ou des particules abrasives dures contenues dans une certaine forme de fluide ou de suspension, comme un lubrifiant par exemple. Comme pour le frottement, la présence d’usure peut être bonne ou mauvaise. Une usure productive et contrôlée peut être trouvée dans des processus tels que l’usinage, la coupe, le meulage et le polissage. Cependant, dans la plupart des applications technologiques, l’apparition d’usure est hautement indésirable et c’est un problème extrêmement coûteux puisqu’il conduit à la détérioration ou même à la défaillance des composants. En termes de sécurité, ce n’est souvent pas aussi grave (ou aussi soudain) qu’une fracture. C’est parce que l’usure est généralement anticipée.

Certaines caractéristiques du matériau telles que la dureté, le type de carbure et le pourcentage en volume peuvent avoir un impact décisif sur la résistance à l’usure d’un matériau dans une application donnée. L’usure, comme la corrosion, a plusieurs types et sous-types, est prévisible dans une certaine mesure et est plutôt difficile à tester et à évaluer de manière fiable en laboratoire ou en service.

L’usure abrasive

L’usure par abrasion est définie comme la perte de matière due aux particules dures ou aux protubérances dures qui sont forcées contre et se déplacent le long d’une surface solide. Cela se produit lorsqu’une surface dure et rugueuse glisse sur une surface plus molle. Ce mécanisme est parfois appelé usure par meulage. Le matériau plus dur peut être l’une des surfaces de frottement ou des particules dures qui ont trouvé leur chemin entre les surfaces de contact. Il peut s’agir de particules «étrangères» ou de particules résultant de l’usure de l’adhésif ou du délaminage. L’abrasion implique principalement des processus de coupe et de labour à petite échelle. La façon dont une aspérité glisse sur une surface détermine la nature et l’intensité de l’usure par abrasion. Il existe deux modes de base d’usure par abrasion:

• Usure abrasive à deux corps. L’usure à deux corps se produit lorsque les grains ou les particules dures enlèvent de la matière de la surface opposée. L’analogie courante est celle du matériau enlevé ou déplacé par une opération de coupe ou de labour.
• Usure abrasive à trois corps. L’usure à trois corps se produit lorsque les particules ne sont pas contraintes et sont libres de rouler et de glisser sur une surface. L’environnement de contact détermine si l’usure est classée comme ouverte ou fermée. Un environnement de contact ouvert se produit lorsque les surfaces sont suffisamment déplacées pour être indépendantes les unes des autres.

Il existe un certain nombre de stratégies différentes pour atténuer l’usure par abrasion, mais la règle générale pour la sélection des matériaux est la suivante: plus c’est dur, mieux c’est. Matériaux qui contiennent un pourcentage relativement élevé de carbures d’alliages durs et résistants à l’usure, tels que certains aciers à outils et aciers rapides.

Usure adhésive

L’usure adhésive provient de la liaison d’aspérités ou de points hauts microscopiques (rugosité de surface) entre deux matériaux de glissement. Lorsqu’un pic d’une surface entre en contact avec un pic de l’autre surface, une microsoudure instantanée peut avoir lieu en raison de la chaleur générée par le frottement résultant. Il en résulte un détachement ou un transfert de matière d’une surface à l’autre. Pour qu’une usure adhésive se produise, il est nécessaire que les surfaces soient en contact intime les unes avec les autres. Cela peut entraîner un déplacement et une fixation indésirables des débris d’usure et des composés de matériaux d’une surface à l’autre. Usure adhésive peut entraîner une augmentation de la rugosité et la création de protubérances (c’est-à-dire de grumeaux) au-dessus de la surface d’origine. Les surfaces séparées par des films lubrifiants, des films d’oxyde, etc. réduisent la tendance à l’adhérence. Dans certaines applications d’ingénierie, les surfaces glissent dans l’air ou sans lubrifiant et l’usure qui en résulte est appelée glissement à sec.

L’usure adhésive dépend des matériaux impliqués, du degré de lubrification fourni et de l’environnement. Une lubrification adéquate permet un fonctionnement régulier et continu des éléments de la machine, réduit le taux d’usure et évite les contraintes excessives ou les grippages au niveau des roulements. Lorsque la lubrification tombe en panne, les composants peuvent frotter de manière destructrice les uns contre les autres, provoquant de la chaleur, des soudures locales, des dommages destructeurs et des pannes. Par exemple, les aciers inoxydables austénitiques (par exemple AISI 304) glissant contre eux-mêmes sont très susceptibles de transférer de la matière et du galle, entraînant de graves dommages de surface. D’autres matériaux sujets à l’usure adhésive comprennent le titane, le nickel et le zirconium. D’autre part, le bronze d’aluminium a trouvé une reconnaissance croissante pour une grande variété d’applications nécessitant une résistance à l’usure mécanique. Sa résistance à l’usure est basée sur le transfert du métal plus tendre (bronze d’aluminium) au métal plus dur (acier) et la formation d’une fine couche de métal plus tendre sur le métal plus dur.

Par exemple, la fonction principale de l’huile moteur est de réduire la friction et l’usure des pièces mobiles (pour réduire l’usure de l’adhésif) et de nettoyer le moteur des boues, tandis qu’un filtre est conçu pour éliminer les contaminants et les particules abrasives de l’huile moteur.

La science des matériaux:

1. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
2. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
4. En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
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