Influence des propriétés viscoélastiques sur le comportement tribologique d'élastomères chargés de type NBR : Application aux joints bi-lèvres des roulements à billes de roue

Influence of viscoelasticity on the tribological behaviour of carbon black filled nitrile rubber (NBR) for lip seal application

• Auteur / Autrice : Jean-Marie Degrange
• Direction : Philippe Kapsa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Tribologie. Matériaux
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Usure (mécanique)

Tribologie (technologie)

Viscoélasticité

Élastomères

Mots clés libres

Joint

Thermo-oxydation

Résumé

Cette étude vise à corréler les conditions de contact, l'évolution de l'usure et les transformations physico-chimiques de la surface d'élastomères de type ''nitrile'' (NBR) avec leurs caractéristiques viscoélastiques et thermo-mécaniques. Différents paramètres relatifs à la composition de l'élastomère ont été modifiés afin de mieux comprendre l'interaction entre ceux-ci et la compétition entre une transformation physico-chimique dite de ''thermo-oxydation'' et une cinétique d'usure donnée dans le cas d'un frottement non lubrifié. La modification des propriétés volumiques (Tg, E', tan , type et taux de charges : noirs de carbone ou 'charges claires', présence ou non d'antioxydants, degré de réticulation) ou surfaciques (traitements dits de 'chloration' ou de 'flammage') agit sur des processus tribologiques concurrents. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux mécanismes de perte d'étanchéité des roulements à billes de roue.

In this study, correlations between contact conditions, wear evolutions, physicochemical transformations and viscoelastic or thermomechanical behaviours of ''nitrile'' rubbers (NBR) were performed. To better understand the relationships between rubber composition parameters and tribological mechanisms, various compounds were manufactured. In unlubricated conditions, the friction of rubbers and a steel ball deals with two different tribological behaviours. One consists on a ''cohesive'' wear. The other one does not show any significant wear track, which matches to a ''thermo-oxidation'' transformation. Both phenomena occur with a specific kinetic and ''activation'' according to volumic parameters (i. E. Tg, E', tan the kind and the rate of filled particles : carbon black or 'white particles', crosslink density) or surface treatments (i. E. With chlorine or a quick heat flow). This study aims at highlighting the leakage mechanisms of ball-bearings manufactured by ''SNR roulements''.