Caractérisations tribologique et thermomécanique de revêtements céramiques élaborés par projection thermique plasma : Application aux disques de freinage ferroviaire a haute énergie

Frictional and thermomechanical characterizations of plasma sprayed ceramic coating: application to high energy railway brake discs

• Auteur / Autrice : Michel Watremez
• Direction : Jean-Paul Bricout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés libres

Tribologie

Vehicule ferroviaire

Projection plasma

Ceramique

Materiau fritte

Cermet

Transfert chaleur

Adherence

Tribology

Railroad cars

Plasma spraying

Ceramic materials

Sintered material

Cermets

Heat transfer

Adhesion

Résumé

L'augmentation continue des énergies dissipées durant les freinages notamment des trains à grande vitesse est telle qu'une simple extrapolation des systèmes existants sera insuffisante pour les matériels futurs ; les matériaux de friction des freins à disques actuellement utilisés seraient soumis à des conditions de frottement et a des sollicitations thermomécaniques trop sévères ; il s'avère donc nécessaire de reconsidérer fondamentalement l'ensemble disque-garniture. Les recherches présentées concernent la mise en œuvre de revêtements céramiques et cermets par projection plasma sur des disques afin d'adapter les propriétés de surface aux conditions de frottement tout en limitant la propagation de chaleur vers l'essieu. Différents matériaux de friction ont été testés en configuration de freinage de maintien. Les caractéristiques tribologiques de disques revêtus de cermet nicr-cr#3 c#2 testes avec des garnitures frittées de titanate d'aluminium se sont avérées particulièrement intéressantes ; stabilité du coefficient de frottement, bonne tenue à l'usure et insensibilité a l'humidité. Par contre, l'utilisation de revêtements barrière thermique a la surface du disque accroit la température de la garniture et induit une usure plus conséquente. Il a donc été proposé d'éloigner la barrière thermique de la surface de frottement. Cette stratégie a nécessité la conception de disques multi matériaux composés d'un disque support en alliage d'aluminium avec de part et d'autre, une barrière thermique et un flasque d'acier revêtu de cermet nicr-cr#3 c#2. Cette conception conduit à un allègement notable du disque et permet de limiter efficacement le transfert de chaleur vers l'essieu sans pour autant pénaliser l'usure de la garniture.