GGB delves into micro-tribological processes based on transfer films

Une Étude de GGB Creuse la Question des Micro Processus Observés en Tribologie

Modifications Chimiques et Structurelles des Films de Transfert

Grace à leurs excellentes propriétés de glissement pour une grande plage de valeurs de pv (pression-vitesse), les paliers lisses composites pour fonctionnement à sec présentent un grand intérêt dans de nombreuses applications. La performance des paliers fonctionnant à sec peut être influencée par de nombreux facteurs. Un des facteurs majeurs concerne la nécessité de créer et de développer un film de transfert de haute qualité sur la surface de l'arbre (surface de contact antagoniste au palier).

L'article présente une série d'investigations relatives à la formation du film de transfert et des processus qui en résultent lors d’un contact classique entre l'arbre avec un palier composite. Dans le cas présent, les expérimentations portant sur l'usure et le frottement ont été réalisées avec des essais sur un appareil pion-disque (pin on disk). Les conditions d’essai étaient les suivantes : une pression de 11,3 MPa combinée à une vitesse de glissement constante de 0,035 m/s. Les essais ont révélé des performances de frottement et d'usure variables et quantifiables durant la période de rodage, jusqu'à ce que le système atteigne un régime de fonctionnement stable. La variation des performances pourrait s'expliquer par de multiples processus qui se produisent au niveau de l'interface des deux surfaces pendant le processus de glissement.

Des analyses approfondies au niveau de la microstructure (coupes SEM - Scanning Electron Microscopy / microscopie électronique à balayage et FIB - Focused Ion Beam / Sonde ionique focalisée) et chimiques (spectroscopie EDX - Energy-Dispersive X-ray spectroscopy - analyse dispersive en énergie et XPS - X-Ray photoelectron spectrometry - spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X) ont été réalisées sur les surfaces exposées afin de mieux comprendre la nature de ces processus. Les constatations générales effectuées après observation de la surface de contact du pion nous ont permis d'acquérir de premières informations relatives aux changements structurels qui s'étaient opérés au niveau du film de transfert et du palier.

L'analyse au niveau de la microstructure des films de transfert créés pendant toute la durée de glissement a révélé que les modifications structurelles de l'architecture du film de transfert étaient liées à la distance de glissement parcourue. L'analyse chimique des différents stades de formation du film de transfert a, quant à elle, fourni des informations utiles démontrant que les processus chimiques sont également d’une importance primordiale.

En prenant en considération tous ces aspects, cet article confirme les hypothèses formulées au départ : le frottement et l'usure observés, après que l'arbre et le palier soient entrés en contact l'un contre l'autre, sont bien liés aux changements structurels qui s'opèrent à l'intérieur du film de transfert et du palier, ainsi qu'aux variations de la chimie du film de transfert.

Mots clés : matériaux de paliers composites, films de transfert, frottement, PTFE

Auteurs : GGB Heilbronn GmbH, Ochsenbrunnenstraße 9, 74078 Heilbronn

Dr. Marco Enger*                     marco.enger@ggbearings.com
Dipl.-Ing. Jürgen Eder               juergen.eder@ggbearings.com
Dipl.-Ing. Jürgen Erlewein         juergen.erlewein@ggbearings.com
Timo Ziegler, B.Sc.                    timo.ziegler@ggbearings.com

* auteur principal de l'étude

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