Usure des contacts mécaniques - Problématique et définitions

Abstract

Selon la plupart des glossaires et definitions appartenant a la litterature technique specialisee, l’usure correspond a la «  perte progressive de matiere de la surface active d’un corps, par suite du mouvement relatif d’un autre corps sur cette surface  ». Du point de vue du mecanicien , la notion d’usure est beaucoup moins restrictive car elle s’applique plus generalement a tout evenement conduisant a une perte de fonction des composants ou systemes, ce point de vue corroborant d’ailleurs les definitions plus communes qui associent a l’usure la deterioration due a l’usage . La perte de fonction correspond aux dysfonctionnements qui peuvent resulter : des evolutions dimensionnelles, geometriques des pieces, telles que l’accroissement des jeux du a une perte de cote (degradation de la precision...) ou au contraire, le colmatage des interfaces par l’accumulation de debris (blocage, coincement...) ; des phenomenes de degradation des surfaces (rayures, sillons, cavites, excroissances...) dont l’influence peut etre dommageable a plusieurs egards : deficience d’une etancheite, alteration des proprietes mecaniques des composants ou encore deterioration de l’aspect... A ces manifestations possibles de l’usure, qui correspondent aux constats realisables sur les pieces, peuvent s’ajouter un certain nombre d’effets directs ou indirects, prejudiciables au fonctionnement normal d’un mecanisme et/ou a son environnement : vibrations, bruits, emission de particules, accroissement de la puissance consommee, du niveau de temperature, de la consommation de lubrifiants... La diversite des formes possibles de deterioration pose, en pratique, le probleme de la definition des criteres de l’usure  ; en effet, dans les cas ou l’usure ne correspond pas a une evolution dimensionnelle quantifiable (perte de cote), elle ne peut etre correlee a des grandeurs directement mesurables sur les elements de machine. En particulier, la notion de taux d’usure , qui exprime la perte de matiere en fonction de la distance parcourue, est totalement inadaptee pour un grand nombre de situations, de sorte que l’on preferera souvent parler de durabilite qui fait reference au temps, ou au nombre de cycles d’utilisation pendant lequel la fonction est maintenue. Cependant, si l’usure est, dans le cas general, dommageable, il est un cas au moins ou le phenomene, pris exclusivement sous l’angle des evolutions geometriques, est favorable. Ainsi, et a condition qu’elle soit controlee, l’usure est-elle exploitee pour assurer le rodage des mecanismes. Dans l’ensemble des secteurs industriels concernes par l’usure, plus de deux tiers des problemes rencontres relevent de la mecanique (dans ce domaine, 30 % des avaries sont imputables a l’usure). Liee aux deplacements de deux corps l’un par rapport a l’autre, l’usure se rencontre plus particulierement sur toutes les machines dont les fonctions utilisent les actions de contact : transmission des forces ou mouvements entre les differentes parties constitutives, gui-dages en rotation ou translation, assemblages, etancheites... A noter que la notion de « deplacements » n’implique pas uniquement ceux prevus par la cinematique mais s’adresse aussi aux mouvements d’amplitude tres faible, pouvant etre induits par la seule deformation elastique des pieces (par exemple glissements relatifs dans l’empreinte de contact d’une bille sur son chemin de roulement, ou au contact d’une bague frettee sur un arbre soumis a deformation par flexion...). Cet article est le premier d’une serie traitant de l’usure des contacts mecaniques : Problematique et definitions Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions Elements de tribologie Usure des contacts mecaniques- Elements de tribologie Manifestations de l’usure Usure des contacts mecaniques- Manifestations de l’usure Maitrise de l’usure et du frottement Usure des contacts mecaniques- Maitrise de l’usure et du frottement