Utility of a fretting device working under free displacement

Relative movements of low amplitudes between two materials in contact are generally reproduced on fretting devices with imposed displacement or imposed tangential force. The damage kinetics observed (cracking, wear) is established under such conditions. In this article, a fretting device working under free displacement is used to characterize the damages generated by seizure and wear. The conditions of seizure are analyzed from the total sliding distance and the discussion is focused on a correlation established with Dupre's work of adhesion. The wear behavior of materials has been characterized from an energetic wear coefficient taking into account the wear volume of contact, the total sliding distance and the dissipated energy

Comportement tribologique d'un alliage de titane traité et/ou revetu en fretting à débattement libre

De nombreux assemblages quasi statiques utilisés en aéronautique sont soumis à des sollicitations vibratoires provoquant des microglissements à l'origine d'endommagements importants. Dans ce manuscrit, une nouvelle méthodologie d'analyse des phénomènes de fretting a été développée pour appréhender des conditions industrielles complexes tels que les assemblages aubes fan / disque de turboréacteurs où le contact s'adapte en induisant des variations non contrôlées des amplitudes de débattement. Cette approche a été validée sur une machine de fretting fonctionnant à débattements libres. Le mode de fonctionnement de cette machine est dédié à l'étude de l'usure et permet de mettre directement en évidence des conditions de grippage au moyen d'un critère quantitatif. Une description et une analyse énergétique de ce dispositif a été développée. L'étude a conduit à l'établissement des nouvelles cartes de fretting mettant en évidence les effets de différents traitements et revêtements destinés à accroître la résistance d'un alliage de titane en conditions de grippage. Les analyses et les discussions des causes du grippage se sont focalisées sur une corrélation établie avec le travail d'adhésion de Dupré. L'analyse de l'usure des matériaux a été effectuée à partir de l'établissement d'un nouveau coefficient énergétique d'usure prenant en compte le volume d'usure du contact, la distance de glissement et l'énergie totale dissipée dans le contact. Enfin, le comportement tribologique des matériaux a été relié aux différentes morphologies du troisième corps, systématiquement présent dans le contact, et décrit en termes de cohésion, de ductilité et d'adhérence. ABSTRACT : Many quasi static mechanical assemblies used in aeronautics are subjected to vibratory stresses causing microsliding at the origin of significant damages. In this study, a new methodology of analysis of fretting conditions was developed to apprehend complex industrial conditions such as blade and disk contact in turbine engines where the contact adapts by inducing uncontrolled variations of the displacement amplitudes. This approach was validated on a fretting device working under free displacement. This machine is used to study wear and enables conditions of seizure to be highlighted from a quantitative criterion. A description and an energy analysis of this fretting device were developed. The study led to the establishment of the new fretting maps highlighting the effects of various treatments and coatings intended to increase the resistance of an titanium alloy in conditions of seizure. The analyses and discussions of the seizure causes focused on a correlation established with the Dupré's work of adhesion. The wear analysis of materials was carried out from the establishment of a new energetic coefficient of wear by considering wear volume of the contact, the total sliding distance and the total dissipated energy in the contact. Lastly, the tribological behaviour of the studied materials was linked to various morphologies of the third body systematically present in the contact and described in terms of cohesion, ductility and adherence

Comportement tribologique d'un alliage de titane traité et/ou revêtu en fretting à débattement libre

De nombreux assemblages quasi statiques utilisés en aéronautique sont soumis à des sollicitations vibratoires provoquant des microglissements à l'origine d'endommagements importants. Dans ce manuscrit, une nouvelle méthodologie d'analyse des phénomènes de fretting a été développée pour appréhender des conditions industrielles complexes tels que les assemblages aubes fan / disque de turboréacteurs où le contact s'adapte en induisant des variations non contrôlées des amplitudes de débattement. Cette approche a été validée sur une machine de fretting fonctionnant à débattements libres. Le mode de fonctionnement de cette machine est dédié à l'étude de l'usure et permet de mettre directement en évidence des conditions de grippage au moyen d'un critère quantitatif. Une description et une analyse énergétique de ce dispositif a été développée. L'étude a conduit à l'établissement des nouvelles cartes de fretting mettant en évidence les effets de différents traitements et revêtements destinés à accroître la résistance d'un alliage de titane en conditions de grippage. Les analyses et les discussions des causes du grippage se sont focalisées sur une corrélation établie avec le travail d'adhésion de Dupré. L'analyse de l'usure des matériaux a été effectuée à partir de l'établissement d'un nouveau coefficient énergétique d'usure prenant en compte le volume d'usure du contact, la distance de glissement et l'énergie totale dissipée dans le contact. Enfin, le comportement tribologique des matériaux a été relié aux différentes morphologies du troisième corps, systématiquement présent dans le contact, et décrit en termes de cohésion, de ductilité et d'adhérence.Many quasi static mechanical assemblies used in aeronautics are subjected to vibratory stresses causing microsliding at the origin of significant damages. In this study, a new methodology of analysis of fretting conditions was developed to apprehend complex industrial conditions such as blade and disk contact in turbine engines where the contact adapts by inducing uncontrolled variations of the displacement amplitudes. This approach was validated on a fretting device working under free displacement. This machine is used to study wear and enables conditions of seizure to be highlighted from a quantitative criterion. A description and an energy analysis of this fretting device were developed. The study led to the establishment of the new fretting maps highlighting the effects of various treatments and coatings intended to increase the resistance of an titanium alloy in conditions of seizure. The analyses and discussions of the seizure causes focused on a correlation established with the Dupré's work of adhesion. The wear analysis of materials was carried out from the establishment of a new energetic coefficient of wear by considering wear volume of the contact, the total sliding distance and the total dissipated energy in the contact. Lastly, the tribological behaviour of the studied materials was linked to various morphologies of the third body systematically present in the contact and described in terms of cohesion, ductility and adherence.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF