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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de L’enseignement Sup

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de L’enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Mascara FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DES SCIENCES ET TECHNIQUES SPECIALITE : MECANIQUE ET SCIENCE POUR L'INGENIEUR (MSI) THEME : MODELISATION DE LA TEXTURATION DE SURFACE EN REGIME HYDRODYNAMIQUE Présenté par : Seddiki Mohammed Mokhtar Encadré par : Dr. Guermat Abdelkader. Promotion : 2014-2015 Introduction Chapitre I : Généralités sur la texturation des surfaces Chapitre II : Revue de l’approche tribologique d’un conta en régime hydrodynamique Chapitre III : Modélisation d’un contact de surfaces textu Chapitre IV : Etude de l’influence de la texturation sur qu paramètres tribologiques Plan de travail Conclusion INTRODUCTION  Le contact entre deux pièces tend à les rendre usantes au fil du temps ;  Les pertes d’énergie sont dues au frottement.  Afin de remédier à ce problème, beaucoup de solutions ont été proposées et faites durant plus d’un siècle:  nouveaux matériaux, géométries adaptées,  L’une des nouvelles techniques adoptée actuellement est la création de microstructures sur l’une des pièces (la technique la plus récente est le laser femtoseconde). Notre objectif est : Réalisation d’un vrais problème industriel Mettre en relation les paramètres de micro- géométrie et son comportement CHAPITRE I: Généralités sur la texturation des surfaces Fig I.1 : LST-Une structure de micro-surfaces régulières en forme circulaire Un groupe a utilisé un laser à excimère avec une technique de projection de masque. Cette méthode a été appliquée à un poinçon, et a montré une augmentation substantielle de jusqu'à 169% en vie de l'outil de forgeage à froid et il s’agit bien d'autres. GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Techniques de texturation des surfaces: Décapage mécanique Décapage ionique Décapage chimique Décapage par Laser Décapage thermo-chimique GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Fig I. 2 : Processus thermique. Un écaillage et / ou fusion de la matière par effet thermique dû à une élévation de température. Le processus est décrit par la figure, GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Fig I. 3: Processus photochimique (photo-ablation). Une photo-ablation par processus photochimique. GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Fig I. 4: Processus athermique. Une ablation de matière sans modification structurale de la surface par effet athermique (photonique) engendré par la création de plasma. Ce plasma également appelée plume de matière ablatée provient de la vaporisation d’une fine couche de matériau qui passe à l’état liquide après l’impulsion [3]. Ce processus est non linéaire et se fait sans diffusion de chaleur GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Fig I. 5: Mécanismes physiques lors d’une impulsion laser. Après la thermalisation, le solide retrouve son état d’équilibre thermodynamique. Les modifications observées dépendent de la fluence du laser. On obtient une ablation de matière par éjection des particules (ions, atomes, molécules…) car une partie de l’énergie déposée par l’impulsion est convertit en énergie cinétique. Si l’énergie laser déposée n’est pas suffisante, on retrouve la température ambiante et on peut noter des modifications structurelles; le matériau ne revient pas nécessairement à son état initial GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Fig I. 6: Schéma de la zone modifiée lors d’une impulsion laser. L’éjection de matière se produit au début de la diffusion thermique, ce qui explique que la zone d’interaction est très localisée (figure I.6) car le transfert de chaleur dans les zones non irradiées est très réduit. D’où l’intérêt de contrôler la forme du point focal afin de contrôler la forme de la zone modifiée. GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Fig I. 7: Vue de la zone ablatée pour des longue et courte durées d’impulsion. La différence avec une impulsion nanoseconde réside dans le fait que pour une impulsion de plus longue durée, le chauffage du réseau d’ions a lieu pendant l’impulsion, de même que les transitions de phases éventuelles. L’interaction est purement thermique. Ce qui se traduit par une zone ablatée qui est moins nettement délimitée car la zone thermiquement affectée autour du trou peut être significative, GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Garnitures mécaniques Fig I. 8 : Description schématique d'un joint d'étanchéité texturé: (a) distribution des fossettes; (c) une cellule individuelle de fossette. GÉNÉRALITÉS SUR LA TEXTURATION DES SURFACES Paliers de butée parallèles Fig I. 9 : Schéma d'un palier de butée parallèle. CHAPITRE II: REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE Domaines de tribologie  L'étude des mécanismes d'usure des matériaux (revêtus ou non),  Le comportement tribologique des matériaux en environnement agressif,  La pérennité de revêtements composites durs à propriétés fonctionnelles,  Les mécanismes de frottement/usure dans les systèmes microtechniques ou plus spécifiquement dans les microsystèmes,  La modélisation du comportement tribologique des matériaux par éléments finis,  La modélisation des transferts d'énergie et de matière aux interfaces lors de tests de frottement et d'usure. REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE Notions de tribologie ( 3ième corps ) (1er corps ) ) Fig II. 1 : Structure du système tribologique. Généralement, en tribologie, on parle de triplet tribologique, terme qui englobe le mécanisme (le contexte dans lequel se produit le contact), les premiers corps (les pièces en contact) et le troisième corps (le milieu qui sépare les premiers et permet leur mouvement relatif), REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE Régimes de lubrification Les régimes de lubrification qui peuvent exister entre deux surfaces en contact sont en nombre de (05) cinq : - Régime hydrodynamique, - Régime élastohydrodynamique (EHL), - Régime mixte, - Régime limite, - Régime du contact sec, REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE Mesure du frottement En frottement par glissement, lorsque deux corps en contact se déplacent, il existe une force de frottement qui s'oppose au glissement. On peut définir le coefficient de frottement µ au sens de Coulomb, comme le rapport de la force tangentielle Ft sur la force normale Fn supportée par le contact : µ = Ft/Fn Le coefficient de frottement peut être : * statique: correspond à l'effort tangentiel nécessaire pour créer la mise en mouvement. * dynamique: correspond à l'effort tangentiel nécessaire pour entretenir le mouvement. REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE On considère la force et le coefficient de frottement comme des grandeurs qui dépendent de la nature des deux corps en contact. Le coefficient de frottement correspond à une perte énergétique et varie entre 0 et 10. Les valeurs supérieures à 1 peuvent être rencontrées dans les conditions telles que le vide. REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE Théorie de la lubrification hydrodynamique II.5.1 Equation de Reynolds généralisée La théorie fait appel aux hypothèses classiques suivantes [8]:  Le fluide est newtonien ;  L’écoulement est laminaire : nombre de REYNOLDS inférieur à ;  Le fluide adhère parfaitement aux parois ;  L’inertie du fluide est négligeable ;  Le fluide est incompressible ;  La pression est constante dans l’épaisseur du film pour une même section : les films étant minces (∼ 0,01 à 0,1 mm), cette hypothèse est admissible ; REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE  L’effet des courbures des surfaces est négligeable : le rayon de courbure des surfaces est grand par rapport à l’épaisseur du film ; les vitesses des surfaces sont donc considérées comme constantes en direction ;  Les forces de volume sont négligées, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de champ de forces supplémentaires agissant sur le fluide ;  La viscosité est uniforme en tout point du film et correspond à celle de la température moyenne du film ;  Il n’y a pas de déformation des surfaces (corps parfaitement rigides). Ces hypothèses étant posées, on étudie le débit de fluide qui s’écoule dans un élément (dy, dz) compris entre les deux surfaces (Fig. II.2) [8]. Le débit s’écoulant à travers la surface gauche, sera ( débit unitaire suivant ) et le débit à travers la face droite sera : Dans la direction des , le même raisonnement permet d’écrire : débit d’entrée : débit de sortie : REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE Fig II. 2 : Débit s’écoulant à travers un élément de volume du film. (II.2) (II.2) (II.3) (II.4)   0 h w w w dx dy dz dx dy z    0 h w w w dz z    0 0 y x x y x y q q w q dydz q dxdz w dxdy q dx dy dz q dy dx dz w dz dxdy x y z                                 REVUE DE L’APPROCHE TRIBOLOGIQUE D’UN CONTACT EN RÉGIME HYDRODYNAMIQUE (II.5) (II.6) (II.7) (II.8) 0 y x q q w x y z          0 y x q q z uploads/Science et Technologie/ pr-ese-ntation-1.pdf