Etude expérimentale et modélisation de l'évolution couplée du frottement et de l'usure dans un contact entre une surface métallique et un revêtement polymère

Dans une jonction statique, le frottement a la particularite de devoir atteindre un fort niveau en fin d'assemblage, car il represente la majeure partie de la force de resistance de la jonction en service. Ce niveau de frottement est confere par le procede d'assemblage. Nous nous interessons ici aux relations entre frottement et usure pour un assemblage polymere - metal caracterise par un contact sous haute pression (localement, plus de 500 MPa), mais a basse vitesse (quelques mm.s-1) et avec une faible longueur de glissement (inferieure a 10 mm). Pour simuler ce contact, des essais tribologiques en regime lineaire alternatif ont ete mis au point, dans lequel ont ete utilises des objets les plus proche possible des pieces reelles. Le polymere est celui qui reste en contact permanent, le metal voyant, lui, defiler la zone de contact. Le frottement augmente fortement au debut de l'essai, puis se stabilise. En observant les surfaces en microscopie optique et electronique, on montre qu'une forte usure du polymere se produit, et que les particules d'usure se deposent pour une grande part dans la rugosite de la surface metallique. Des essais complementaires montrent que ce piegeage de particules d'usure est la cause principale de l'augmentation du frottement. Un parametre essentiel est la rugosite du metal, dont l'usure et la croissance du frottement sont fonctions croissantes. La croissance du frottement est modelisee sur la base du concept de troisieme corps et d'un bilan de la circulation des particules d'usure. La comparaison aux courbes experimentales de frottement montre la pertinence de ce modele.