Durabilité tribologique de revêtements pour applications aéronautiques à haute température

De nombreuses pieces sont sujettes a des sollicitations de frottement a haute temperature dans le domaine de l’aeronautique. En effet, dans ce domaine, l’augmentation constante des puissances des reacteurs implique une augmentation de la temperature de fonctionnement des systemes mecaniques et en particulier des contacts frottants. Cette augmentation de temperature a pour consequence la diminution de la durabilite des materiaux lubrifiants solides actuellement utilises pour ce type de contact. C’est pourquoi il est indispensable de selectionner de nouveaux revetements aux proprietes tribologiques a chaud ameliorees. Dans cette optique, une these ayant pour sujet la durabilite de rotules aeronautiques d’attache mât-moteur de l’A380 soumises a des conditions extremes de fonctionnement en termes de temperature et de conditions glissement, a ete effectuee au LTDS. Dans un premier temps, les endommagements de surface (abrasion, adhesion) des pieces reelles ont ete analyses, a travers des analyses MEB/EDX du revetement d’argenture depose dans le contact entre les bagues interieure et exterieure de la rotule. Des essais tribologiques en configuration classiquement utilisee, cylindre/plan (sur Cameron-Plint), ont ensuite ete realises sur le revetement d’argenture afin de comparer les endommagements observes in situ et sur banc. Dans le but de selectionner un revetement ou un couple de revetements susceptibles de remplacer l’argenture dans le contact etudie, une dizaine de revetements differents (couches accommodantes et couches dures) ont ensuite ete testes individuellement en configuration cylindre/plan dans les memes conditions d’essai que dans le cas de l’argenture. Cette campagne d’essai a permis de degager les plus performants/endurants tribologiquement. Parallelement, un tribometre original a ete concu au laboratoire afin de pouvoir simuler au mieux les conditions de contact reelles (sollicitations mecaniques, temperature de contact…). Ce tribometre rotatif a haute temperature (TRHT), utilisable en configuration couronne/plan, permet d’appliquer simultanement au contact une force normale pouvant aller jusqu’a 50 kN, un mouvement rotatif alternatif, et une temperature de contact pouvant aller jusqu’a 1000°C grâce a un systeme de chauffage par induction. Les revetements ayant demontre le meilleur comportement en termes de resistance a l’usure et au frottement au cours des essais en configuration cylindre/plan ont egalement ete testes individuellement sur ce tribometre en configuration couronne/plan. Les essais finaux ont ete realises en interface complete, c'est-a-dire avec une couche accommodante deposee sur la piece representant la bague interieure de la rotule, une couche dure deposee sur la piece representant la bague exterieure, et une couche a bas frottement (graisse ou vernis). Deux solutions de lubrification de ce type ont ete determinees pour le contact rotule : une pour les rotules d’attache mât-moteur avant qui fonctionnent jusqu’a 160°C (CuNiIn + vernis Everlub / WC-C) et une pour les rotules d’attache mât-moteur arriere qui fonctionnent jusqu’a 570°C (stellite + vernisEverlub / TiHfCN).