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PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES

Si le rôle de rétention du film d'huile et de fusible de la machine est prépondérant, l'antifriction reste un matériau soumis à des charges dans des organes en mouvement. Ces charges sont parfois considérables car, par suite des irrégularités, elles peuvent s'appliquer sur une surface très faible au lieu de se répartir sur toute la surface du coussinet.
Nous tenons à signaler que les chiffres des caractéristiques mécaniques n'ont qu'une valeur relative : en effet ces caractéristiques sont étroitement liées à la structure de l'antifriction, donc aux conditions de mise en oeuvre (températures, mode de coulée et de refroidissement). Ces chiffres permettent cependant de comparer entre eux des antifrictions de compositions différentes mais non pas de déterminer avec précision quelles seront les résistances de l'antifriction dans les conditions de travail.

1 - DURETÉ
Nous donnons les valeurs de dureté Brinell à température ambiante et à 100 °C, ce qui correspond à des, conditions de fonctionnement moyennes. Ces valeurs montrent que certains antifrictions perdent plus que d'autres leur dureté quand la température s'élève.
La dureté varie selon le degré d'écrouissage et ces mesures, très difficiles à réaliser, varient selon les charges, les durées, et aussi selon les dimensions de l'éprouvette.
La dureté est en relation avec le frottement et avec la résistance à la traction, et donc présente un gros intérêt, car elle donne une idée :
a) de la résistance relative à la traction de deux antifrictions,
b) de l'usure, parce que les particules charriées par le lubrifiant agiront un peu comme des billes de dureté et leur absorption sera plus ou moins facile selon que la dureté sera plus ou moins faible.
Les antifrictions à l'étain perdent moins leur dureté que ceux au plomb quand s'élève la température : par exemple, entre la température ambiante et 100° C :
 le STAR OH AVIATION (à l'étain) perd 45 % de sa dureté
 le STAR MRS (au plomb) en perd 58 %


2 - MODULE ET LIMITE ÉLASTIQUE
Le rôle joué par les antifrictions nécessite qu'ils possèdent un faible module élastique pour permettre une déformation facile dès que la charge atteint une certaine valeur, et un amortissement des fluctuations constantes de l'alignement. Cependant, la limite élastique doit être suffisamment élevée pour relâcher la pression due à un mauvais alignement et éviter ainsi une déformation générale, et en même temps être assez faible pour permettre d'atteindre facilement la phase de déformation plastique nécessaire à l'absorption définitive des particules solides, bien que cette dernière condition s'oppose à une bonne résistance au fluage.
En résumé, pour un coussinet donné, il faut choisir un faible module élastique et une limite élastique qui dépendra des conditions de travail du coussinet.
Pour nos antifrictions STAR, nous donnons le module et la limite élastique à la température ambiante et à 100°C, et il faut noter que les caractéristiques élastiques des antifrictions au plomb baissent rapidement avec la température.
Enfin, une limite élastique élevée permet à l'antifriction de bien résister à la fissuration.

3 - RÉSISTANCE À L'ÉCRASEMENT ET AU CISAILLEMENT
En fonctionnement, l'antifriction est soumis à des compressions et des cisaillements. C'est le plus souvent la répétition de ces efforts qui provoquent la rupture par fatigue et il est donc intéressant de connaître la résistance à des efforts instantanés. La charge moyenne répartie sur l'ensemble du coussinet est généralement assez faible (40 à 70 kg/cm2 sur un coussinet de moteur Diesel), mais il se produit des pressions locales beaucoup plus élevées, surtout dans les machines dans lesquelles les coussinets sont soumis à de fortes charges sous faibles vitesses, ces pressions locales élevées ne permettant pas au régime hydrodynamique de s'établir rapidement. C'est par exemple le cas de coussinets de broyeurs et concasseurs, dans lesquels s'ajoute un effet dynamique de chocs : dans ce cas, on peut être amené à sacrifier un peu les propriétés anti-friction étant donné les faibles vitesses de rotation, au profit de bonnes résistances à la compression et à la traction (c'est-à-dire une grande dureté), et d'une limite élastique élevée.
Encore une fois, les valeurs que nous donnons pour nos antifrictions STAR dépendent de nombreux facteurs de mise en oeuvre et permettent de comparer les antifrictions entre eux.

4 - RÉSILIENCE
Depuis fort longtemps, on s'est aperçu qu'une des principales causes de rupture des antifrictions était la répétition des chocs, et on a naturellement cherché à lier la résistance aux chocs des antifrictions à la mesure de leur résilience. Malheureusement, cette mesure est extrêmement aléatoire et dépend évidemment de la nature de l'antifriction et de sa structure, mais aussi des conditions d'utilisation, et c'est pourquoi nous avons dû laisser de côté cette caractéristique. D'ailleurs ce n'est pas le choc lui-même qui provoque la rupture de l'antifriction, mais les effets indirects de ce choc : rupture du film d'huile et rupture par fatigue.

5- RÉSISTANCE À LA FATIGUE
C'est la plus importante des caractéristiques mécaniques, car l'expérience montre que, si la rupture par fatigue peut devenir très rare dans de bonnes conditions d'utilisation, la moindre erreur dans le choix d'un antifriction peut provoquer cette rupture. Après une rupture par fatigue, la surface de l'antifriction sur le coussinet est typique : elle présente alors l'apparence d'une véritable mosaïque, dont certains morceaux peuvent même se détacher.
Les caractéristiques mécaniques examinées précédemment correspondaient à une sollicitation statique de l'antifriction, c'est-à-dire que les forces agissantes étaient appliquées pendant un temps très court, et si la rupture n'avait pas lieu, c'était que l'antifriction résistait. Mais quand l'antifriction est soumis à des sollicitations alternatives, i.e. à des forces fréquentes et répétées pendant longtemps, il peut se produire une rupture par fatigue, même si la valeur de la charge alternative est inférieure à celle de la résistance statique.

Cette rupture par fatigue n'est ni une rupture par glissement, ni par séparation, ni par déplacement ; c'est en fait un affaiblissement progressif des liaisons atomiques : apparaissent tout d'abord des amorces de fissurations microscopiques en surface ; puis des déchirements commencent aux limites des grains, et en général en tous points où il y a discontinuité (crevasses, fissures, rayures, retassures, angles vifs).
Avec la répétition des efforts, le nombre des plans de glissement augmente alors rapidement, et, enfin, l'aire sollicitée est à tel point affaiblie qu'elle rompt par fatigue. En somme, chacune des sollicitations répétées agit d'une manière analogue à une sollicitation statique, mais sur une matière à chaque fois modifiée par les précédentes. Ces fissurations, microscopiques à l'origine, s'observent facilement à l'œil nu sur des coussinets brisés par fatigue.
Par nature, les charges alternatives sont importantes sur un coussinet et la rupture par fatigue est favorisée par :
 les tensions internes (mauvais refroidissement ou déformation avant l'usage, pendant l'élaboration du coussinet), l'imperfection des formes et de l'usinage qui agissent comme des amorces de rupture, 
 le mouillage de la surface par un liquide,
 un antifriction de trop faible résistance à la fatigue,
 une vitesse trop élevée, qui a pour conséquence d'augmenter la fréquence des sollicitations et l'impulsion des chocs,
 des charges trop élevées,

- un usage anormalement prolongé, ce qui augmente le nombre des sollicitations,
- une trop importante épaisseur d'antifriction, car celui-ci résiste moins bien que son support, et moins la couche d'antifriction est épaisse, plus celui-ci résistera,
- une mauvaise liaison (adhérence) de l'antifriction sur son support.
L'expérience montre qu'un alliage très ductile ne provoque pas nécessairement la rupture par fatigue, et les antifrictions, utilisés dans de bonnes conditions, ont une résistance à la fatigue très suffisante. Des essais approfondis ont prouvé que les antifrictions "suraffinés", à haute teneur en étain en particulier, permettent d'atteindre des limites insoupçonnées : leur utilisation dans des moteurs très poussés, des Diesels rapides ou des turbines, nous permet de les recommander vivement lorsque les conditions de travail risquent d'entraîner la rupture par fatigue, c'est-à-dire dans la cas de "fortes charges et vitesses très élevées". De plus, quand la condition d'épaisseur mince ne peut pas s'appliquer, nos qualités STAR® DIESEL L ou STAR ® DIESEL 88 grâce à leur limite élastique élevée, permettent de réduire au minimum la tendance à la fissuration, et conséquemment donc l'amorçage de la rupture par fatigue.


AVRIL 2012

Bertrandias 

intègre
le groupe

METACONCEPT
17, route des Sables
69 630 CHAPONOST

Tél : 04.78.51.38.38

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