Etude combinée de l'amortissement et des endommagements par fretting dans des contacts revétus ou non à l'ambiante et à chaud

Combined study of fretting induced damage and damping in coated or un-coated contacts at ambient or high temperature

• Auteur / Autrice : Julien Fortes Da Cruz
• Direction : Geneviève Inglebert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 03/12/2014
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Châtenay-Malabry, Hauts de Seine)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des systèmes mécaniques et des matériaux (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Siegfried Fouvry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Geneviève Inglebert, Luc Chevalier, Cécile Langlade, Anne-Marie Durand, Isabelle Caron-Lemaire
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luc Chevalier, Cécile Langlade

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tribologie (technologie)

Amortissement (mécanique)

Corrosion de contact

Mots clés libres

Fretting

Amortissement

Régimes de glissement

Fretting

Damping

Sliding regime

Résumé

La prédiction de l’amortissement des structures complexes se heurte actuellement à un certain nombre de difficultés. L'utilisation de matériaux métalliques dans les assemblages aéronautiques ne permet pas d'exploiter les faibles capacités d'amortissement interne des pièces de structure. Le potentiel d'amortissement de ces assemblages se trouve donc dans les interfaces de contact au niveau des liaisons fixes (vissées, rivetées) ou mobiles (rotules, pivots). La conception de jonctions fixes amortissantes demande de favoriser les micro-glissements, ce qui entraine l'apparition d'endommagements par fretting. Pour tenter de résoudre les problèmes de durée de vie liés au fretting, les traitements et revêtements de surface prennent de plus en plus d'importance. Ces travaux de thèse mettent en place des moyens expérimentaux (développement d’un banc haute température) et des méthodologies d'essais permettant de sélectionner des solutions palliatives au fretting avec un objectif de dissipation d'énergie maximale. L’approche énergétique mise en place permet de distinguer les différents régimes de glissement et d’identifier les configurations les plus favorables pour l’amortissement. Deux cas d'application (un à l'ambiante, un à 600°C) ont servi de base expérimentale, mettant en jeux différents alliages métalliques (aciers inoxydables 17.4-PH et XD15NW, Ti6Al4V, Inconel 718) protégés par des revêtements DLC, ou de l'implantation ionique de WS2 avec et sans traitement de sous-couche (CrN et CrC).

Predicting the damping behavior of complex mechanical assemblies faces many technical and scientific challenges. The internal damping of metallic materials is insufficient for aeronautical applications. The energy dissipation potential is located at the contacting surfaces of fixed (bolted, riveted) or mobile joints (pivot, ball-joint). Ensuring micro-slip is required to design dampening fixed joints, but it promotes fretting damage. Coatings and surface treatments are extensively used in order to tackle the ensuing durability issues. This work presents experimental means (newly designed high temperature test rig) and test methods for fretting palliatives selection with a maximum dissipated energy criterion. Energy based approaches enable the distinction between different sliding regimes and the identification of the most favorable ones. The experimental study was based on two industrial cases (at ambient temperature and 600°C) involving various metallic alloys (17.4-PH and XD15NW stainless steels, TI6Al4V and Inconel 718) protected with DLCs or WS2 ionic implantation (on raw substrate or CrC/CrN underlay).