EC0905OP0702GMSP - SCIENCE FRICTION

Objectifs

A l'issue de cet enseignement, un étudiant sera capable de :

- Tenir compte des implications du frottement dans la conception des organes mécaniques.
- Connaitre les différents modes de dégradation par usure et leur origine physique.
- Mettre en oeuvre une configuration de contact et un choix des matériaux et de lubrifiant adaptés à une application industrielle donnée.
- Suivre une démarche d'expertise dans la cas d'une avarie tribologique.

At the end of this course, the student must be able to:

- Take into consideration the friction implications in the design of mechanical components.
- Know the different modes of degradation by wear and their physical origin.
- Implement an appropriate contact configuration and material and lubricant choice for a given industrial application.
- Follow an expert procedure in the case of a tribological damage.

Présentation

Ce cours, structuré en deux parties, donne un aperçu général des phénomènes liés au frottement, à l'usure et à la lubrification des systèmes mécaniques :


1. Tribosystèmes, mécanismes de frottement et d'usure

- Définition et composantes de la tribologie. Mécanique du contact (Hertz). Aspect thermique du frottement.
- Physique du frottement : surfaces tribologiques, mécanismes d'adhésion, transformations tribologiques superficielles.
- L'usure et l'endommagement des surfaces : concept de troisième corps, mécanismes d'accommodation de vitesse, circuit tribologique. Dégradation des surfaces (abrasion, adhésion, délaminage...). Analyse tribologique (démarche générale, méthodologie et outils de structuration). Etudes de cas.


2. Les lubrifiants et les films réactionnels

- Régimes de lubrification, courbe de Stribeck, lubrification hydrostatique, notion de viscosité.
-Les lubrifiants : huiles, émulsions et graisses, bases, natures et fonctions des additifs, propriétés physicochimiques et viscosité, classification, législation.
- Réactivité des lubrifiants : interactions lubrifiant / surface, lubrification limite, rôle des additifs anti-usure et extrême-pression.

This course, revolves around two parts, covers a general view of the phenomena related to friction, wear and lubrication of mechanical systems that are the three components of tribology:


1. Tribosystems, friction and wear mechanisms

- Definition and components of tribology. Contact mechanics (Hertz). Thermal aspect of friction.
- Friction physics: tribological surfaces, adhesion mechanics, tribological transform surfaces.
- Wear and damage of surfaces: third body concept, mechanisms of speed accommodation, tribological circuit. Surface damages (abrasion, adhesion, delamination...). Tribological analysis (general approach, methodology and structuring tools). Case Studies.


2. Lubricants and reactional films

- Lubrication regimes, Stribeck curve, hydrostatic lubrication, viscosity concept.
- Lubricants: oils, emulsions and grease, bases, nature and function of additives, physicochemical properties and viscosity, classification, legislation.
- Lubricant reactivity: lubricant / surface interactions, limit lubrication, role of anti-wear and extreme-pressure additives.

Pré-requis obligatoires

Examens

(1*DS1)/1

DS1 : Devoir Surveillé 1

Syllabus

G. ZAMBELLI, L. VINCENT (1998) Matériaux et contacts : une approche tribologique, PPUR, 338 pages.
J.-M. GEORGES (2000) Frottement, usure et lubrification : la tribologie ou science des surfaces, Eyrolles, 424 pages.
M. CARTIER (2000) Guide d¿emploi des traitements de surfaces appliqués aux problèmes de frottement éd. Technique et Documentation, 408 pages.
A. CORNET, J.-P. DEVILLE (1998) Physique et ingénierie des surfaces EDP Sciences, 338 pages.
ASM Handbook (1992) Friction, Lubrication and Wear Technology vol 18, 942 pages.
B. BHUSHAN (1999) Principles and Applications of Tribology, J. Wiley and sons Publishers, 1040 pages.
G.W. STACHOWIAK, A.W. BATCHELOR (2001) Engineering Tribology, Butterworth, 744 pages.
J. DENIS et coll. Physico-chimie des lubrifiants, analyses et essais, ed. Technip.

G. ZAMBELLI, L. VINCENT (1998) Matériaux et contacts : une approche tribologique, PPUR, 338 pages.
J.-M. GEORGES (2000) Frottement, usure et lubrification : la tribologie ou science des surfaces, Eyrolles, 424 pages.
M. CARTIER (2000) Guide d¿emploi des traitements de surfaces appliqués aux problèmes de frottement éd. Technique et Documentation, 408 pages.
A. CORNET, J.-P. DEVILLE (1998) Physique et ingénierie des surfaces EDP Sciences, 338 pages.
ASM Handbook (1992) Friction, Lubrication and Wear Technology vol 18, 942 pages.
B. BHUSHAN (1999) Principles and Applications of Tribology, J. Wiley and sons Publishers, 1040 pages.
G.W. STACHOWIAK, A.W. BATCHELOR (2001) Engineering Tribology, Butterworth, 744 pages.
J. DENIS et coll. Physico-chimie des lubrifiants, analyses et essais, ed. Technip.