Tribologie


Tribologie

Le mot tribologie, construit à partir des racines grecques tribein (frotter) et logos (discours, étude), a été proposé en 1968 par G. Salomon pour désigner la science qui étudie les phénomènes susceptibles de se produire entre deux systèmes matériels en contact, immobiles ou animés de mouvements relatifs. Il recouvre, entre autres, tous les domaines du frottement, de l’usure et de la lubrification.

Sommaire

Types d'usure

On distingue plusieurs types d’usure[1], auxquels la tribologie s'intéresse :

  • usure par adhésion (arrachement de matériaux adhérents l'un à l'autre)
  • usure par abrasion ou érosion, où des particules extérieures, par frottements ou chocs, ôtent de la matière en surface
  • usure par fatigue, due à l’action répétée de contraintes à la surface, typiquement des pressions ou chocs
  • usure par tribocorrosion

Quelques aspects

Les manifestations du frottement sont intégrées à nos comportements quotidiens. Dans un monde qui ne connaîtrait ni frottement ni adhérence, nos gestes les plus simples deviendraient pour la plupart inopérants : tenir un crayon, lacer ses chaussures, serrer une vis, appuyer une échelle au mur ou tout simplement marcher. Nous n'aurions ni bicyclettes, ni automobiles, ni trains, du moins sous la forme qui nous est familière…

À l'inverse, nous sommes en général conscients des inconvénients du frottement, source d'usure ou d'efforts supplémentaires à fournir pour un même travail, donc de gaspillage d'énergie et de matières premières.

Voici quelques exemples :

  • À masse roulante égale, pour vaincre les frottements, « le transport routier consomme environ 5 fois plus d'énergie que le transport ferroviaire »[réf. nécessaire].
  • L'usure des revêtements routiers varie comme la quatrième puissance de la charge à l'essieu. Ainsi le passage d'un camion de 13 tonnes[2] dégrade autant la route que le passage de 100 000 automobiles. Le calcul des revêtements autoroutiers tient compte presque uniquement des poids lourds, les automobiles intervenant très peu ou pas du tout. Au Canada, conscient de ce fait, le gouvernement a récemment modifié la répartition du produit des taxes sur les carburants en considérant que « le gazole est utilisé principalement par les véhicules lourds responsables de la majeure partie de l'usure des routes »[réf. nécessaire].
  • Les composants des machines et des équipements sont beaucoup plus souvent détruits par l'endommagement de leur surface que par la dislocation de leur volume. D'un côté, c'est heureux, car la rupture brutale d'une pièce peut provoquer de graves accidents, alors que la dégradation lente provoquée par l'usure laisse le temps d'intervenir. La maîtrise de l'usure est une arme économique redoutable : dans un objet technique, toutes les composantes ne s'usent pas au même rythme et il est important d'éviter les « sur-qualités » (composante en parfait état alors que l'ensemble est hors d'usage suite à la défaillance d'une autre partie) voire, plus cyniquement, d'organiser la nécessité pour l'utilisateur de faire appel à un service après-vente tout en limitant le coût de l'intervention (accessibilité et prix des « pièces d'usure »).

Références

  1. La tribologie permet d’économiser de la matière et de l’énergie [1]
  2. Valeur maximale autorisée en France à l'essieu, voir Article R312-5 du code de la route

Bibliographie

  • Persson, Bo N.J.: Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 2002, ISBN 3-540-67192-7. (In diesem Buch werden viele Reibungsinstabilitäten in geschmierten und trockenen Reipaarungen untersucht).
  • Rabinowicz, Ernest: Friction and Wear of Materials. Wiley-Interscience, 1995, ISBN 0-471-83084-4.
  • Popov, Valentin L.: Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation, Springer-Verlag, 2009, 328 S., ISBN 978-3-540-88836-9.

Voir aussi

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