Recherche Avancée

Thèse soutenue

Analyse de l'influence des oxydes dans le frottement d'une fonte pour outil de travail à chaud

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Auteur / Autrice : Catherine Vergne
Direction : Christophe Levaillant, René Gras
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

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Le procédé de laminage à chaud permet l'élaboration de tôles ou de profilés, par écrasement d'une brame entre deux cylindres parallèles tournant en sens inverse afin d'en réduire l'épaisseur. Les couches d'oxydes créées en surface des cylindres jouent un rôle ambigu. D'une part, elles favorisent I'engagement puis l'entraînement de la brame entre les cylindres. D'autre part, sous sollicitations thermomécaniques, elles peuvent générer des défauts en surface du laminé comme de l'outil. L'objectif de l'étude a donc été la compréhension des mécanismes d'interaction oxydation-frottement entre deux matériaux représentatifs du laminage à chaud (brame, nuance de cylindre). La mise en place de cette étude au sein du CROMeP a vu la conception et la réalisation d'un tribomètre haute température de configuration pion sur disque. Cette étude a été abordée suivant trois domaines que sont l'oxydation, la thermique et la tribologie. Elle a mis en évidence une modification de l'évolution du coefficient de frottement au cours d'un essai continu, avec l'apparition d'une phase transitoire, indépendante des conditions d'essais mais dépendante de la nature et du régime thermique du contact initial. Les observations microscopiques des faciès d'usure, du pion comme du disque, ont conduit à I'élaboration d'un modèle phénoménologique décrivant les mécanismes d'évolution des débris dans le contact. Malgré une évolution des mécanismes d'endommagement, on ne note pas de modification significative du coefficient de frottement avec la charge et la vitesse. Cette non-évolution du frottement s'explique par l'établissement constant d'un contact oxyde sur oxyde (hématite/hématite). Des analyses par diffraction des rayons X, réalisées sur le pion comme sur le disque, dans les traces d'usure comme à l'extérieur de ces traces, ont ainsi mis en évidence l'évolution de la texture de croissance des couches d'oxydes suivant la profondeur de pénétration du faisceau RX et sous I'influence du frottement.