Bruit de frottement : approche matériaux

Dans le cas de la majorité des systèmes mécaniques sollicités en frottement, les grandeurs tribologiques recherchées et optimisées sont le coefficient de frottement et la résistance à l’usure. On emploie habituellement le terme "coefficient de frottement" pour désigner la valeur moyenne du rapport force de frottement / force normale. Elle est souvent obtenue par une mesure de la force de frottement à l’aide d’un appareil donnant une valeur moyenne, pour une charge normale donnée.Pour certains mécanismes, cette valeur est intéressante mais on doit aussi considérer le frottement avec ses composantes dynamiques. Cet aspect est particulièrement important pour les systèmes de freinage pour lesquels on souhaite limiter le bruit. Plusieurs phénomènes sont à l’origine d’un bruit de frottement : le stick-slip, un effet de la rugosité et le sprag-slip. Ces phénomènes conduisent à des fluctuations de la force de frottement responsables de vibrations de la structure du mécanisme et donc de l’émission de bruits.La simulation de ce problème est délicate. Il est en effet pratiquement impossible de pouvoir séparer sur un dispositif expérimental les différents aspects. Des essais réalisés sur un tribomètre permettant des mesures précises de l’effort normal et de la force de frottement montrent que la nature des matériaux de frottement est un paramètre important

Identification of the characteristic length scale for fatigue cracking in fretting contacts

Fretting damage consisting in cracking and wear generated by debris formation is induced by very small alternated displacements between contacting surfaces. It is often considered through the drastic drop in the fretting fatigue limit which is very detrimental for industrial applications. This paper focuses on the quantification of the fretting crack nucleation appearance by comparing fretting experiments obtained on well defined quenched 30NCD16 steel and a multiaxial fatigue approach. The plane/sphere configuration was studied under partial slip situations characterised by a central stick domain surrounded by an external sliding zone. Validated for classical fatigue conditions, the Dang Van's fatigue prediction is compared to fretting cracking mechanisms (106 cycles). The correlation is achieved according to some conditions : - the local friction coefficient operating in the annular partial slip contact has to be identified. It permits a more accurate estimation of the stress loading path evolution during the fretting cycle. - the loading states which are computed to determine the crack nucleation risk must be averaged on an elementary volume representative of the microstructure of the steel. It allows a convenient size effect consideration regarding the very small material volume stressed below the contact

Les données de base de l’expérimentation en tribocorrosion

La tribocorrosion est un processus complexe de dégradation des surfaces métalliques faisant intervenir simultanément le frottement et la corrosion avec un effet de synergie. L’analyse de ce processus repose donc sur une approche pluridisciplinaire incluant des notions de mécanique, de science des matériaux ou encore d’électrochimie. Elle nécessite de plus la mise au point d’un essai spécifique de frottement en environnement corrosif, associant les techniques tribologiques et les méthodes électrochimiques d’étude de la corrosion

BORON CARBIDE COATINGS : CORRELATION BETWEEN MECHANICAL PROPERTIES AND LPCVD PARAMETERS VALUES

Des dépôts de carbure de bore ont été élaborés par L.P.C.V.D. Leurs caractéristiques (taille de grain, composition, texture) varient fortement avec la température du substrat et la composition du mélange gazeux. L'effet de ces deux paramètres sur la microdureté, le comportement élastoplastique et le module d'YOUNG ont été déterminés par des tests d'indentation instrumentés. Les variations des caractéristiques sont analysées.Boron carbide coatings have been prepared by L.P.C.V.D. Their characteristics (i.e. grain size, composition, texture) depend heavily on the substrate temperature and gas mixture composition. The effects of these two parameters on microhardness, elastoplastic behavior and YOUNG's modulus, have been determined by indentation tests and are discussed in terms of variations in the coating characteristics

Les donnés de base de l'expérimentation en tribocorrosion

International audienceLa tribocorrosion est un processus complexe de dégradation des surfaces métalliques faisant intervenir simultanément le frottement et la corrosion avec un effet de synergie. L’analyse de ce processus repose donc sur une approche pluridisciplinaire incluant des notions de mécanique, de science des matériaux ou encore d’électrochimie. Elle nécessite de plus la mise au point d’un essai spécifique de frottement en environnement corrosif, associant les techniques tribologiques et les méthodes électrochimiques d’étude de la corrosion

Influence of surfactant and salts on chemical mechanical planarisation of copper

International audienceChemical mechanical planarisation (CMP) consist in polishing the surface of a wafer on a polyurethane pad with the addition of two abrasive slurries, the first one contains chemical active agents that passivate the copper superficial layer so that the abrasive particles of the second slurry can easily remove it. The input parameters are numerous and their relative influence is yet difficult to determine. Our study concerns the influence of surfactant and salts on dishing (a defect appearing during CMP) and on polishing speed. Results show that the decrease of surfactant concentration leads to a higher defect density and an increase of the polishing speed. This is possibly due to the fact that surfactant molecules adsorb on the copper surface and protect it from chemical and mechanical aggressions. It also may act as a lubricating agent. Results also show that defect density and polishing speed increase with salt concentration. This can be explained by the fact that the presence of salt leads to a decrease of the repulsive electrical double layer, which facilitates the removal of the passivated layer, created by the chemical reactants

Theoretical analysis of fatigue cracking under dry friction for fretting loading conditions

The development of wear maps has enhanced a new approach to the wear behaviour of materials as it is a precise description of the mechanical loading (local stress and strain fields).This paper studies crack nucleation using fatigue criteria in the case of an elastically loaded dry contact. Fretting behaviour is analysed for partial slip conditions which have been identified experimentally and theoretically (transition criteria developed using Mindlin's analysis).A Dang Van crack nucleation criterion is introduced for a ball-flat contact. Typical analytical expressions of the criterion were obtained on the surface and in the volume depending on the loading conditions and the contact system. They are expressed as a function of the mechanical properties, the friction coefficient, the contact geometries and the fatigue limits under both shear and tensile loadings of the material.The results obtained permit the investigation of the position and the direction of the first crack created by fretting conditions