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FROTTEMENT

Données numériques et conclusions pratiques

Dans les problèmes de freinage, on cherche à avoir les coefficients de frottement les plus élevés, mais il est difficile, sans courir le risque d'une détérioration rapide des surfaces, de dépasser f = 0,5. En mécanique, on cherche généralement, au contraire, à obtenir les coefficients de frottement les plus faibles.

En première approximation, on obtient les valeurs suivantes :

– acier cémenté trempé sur bronze (graissé) : 0,1 ;

– acier sur acier avec des huiles riches en acide gras : 0,09 ;

– acier sur acier avec palier à huile en régime hydrodynamique : 0,005.

Le coefficient de frottement peut décider de la réversibilité ou de l'irréversibilité de certains organes mécaniques (vis et roue tangente, trains épicycloïdaux, etc.).

Les pertes par frottement diminuent le rendement des machines ; le cas le plus typique est celui d'une automobile, qui consacre plus de la moitié de l'énergie qu'on lui fournit à vaincre les frottements du moteur, de la boîte de vitesses, des cardans, du pont arrière, des pneus sur la route et de l'air sur la carrosserie.

La nature a fort bien réussi ses couples de frottement ; l'adhérence du pied de l'homme sur la terre est remarquable, surtout si on la compare à celle, fort médiocre, d'une roue de locomotive sur un rail ; les articulations du corps humain, coudes, genoux, etc., sont des paliers hydrostatiques très difficiles à reproduire qui, tant du fait de leur conception mécanique que des qualités propres du fluide synovial, ont un coefficient de frottement de 0,02.

Pour mieux lutter contre les effets néfastes du frottement, la mécanique moderne dispose de toute une panoplie d'armes performantes, qui permettent d'apporter une solution à près de 80 p. 100 des problèmes : on envisagera successivement les matériaux, les traitements et revêtements de surface, les lubrifiants liquides et les règles technologiques. Matériaux. Aux alliages cuivreux, fontes ou antifrictions traditionnels, s'ajoutent maintenant entre autres :

– les céramiques (oxydes, carbures, nitrures, etc.), dont les qualités de dureté, d'inertie chimique, de résistance aux températures extrêmes, en font des armes efficaces contre l'abrasion, la corrosion, l'usure aux hautes ou basses températures ;

– les frittés, dont les plus usités sont les frittés fer et les frittés bronze, qui s'emploient généralement imprégnés d'huile, mais aussi parfois imprégnés de lubrifiants solides ;

– les plastiques (P.T.F.E., polyéthylènes, polyamides, polyimides, Téflon, etc.) qui, grâce à leurs propriétés mécaniques sans cesse améliorées, leur stabilité dimensionnelle de mieux en mieux maîtrisée, leur résistance accrue à la température (près de 400 0C pour certains polyimides), font bénéficier de leurs qualités (légèreté, prix, facilité de mise en œuvre, grande aptitude à l'accommodement, bonne inertie chimique, faible densité, bas contenu énergétique...) toutes sortes de pièces mécaniques (engrenages, palettes de pompes, jupes de pistons...) ;

– les matériaux composites, qui offrent en général une bonne résistance au grippage, ce qui autorise certains frottements secs, dont les caractéristiques mécaniques sont tout à fait acceptables (tenue au fluage, à la compression...) et dont on peut ajuster les propriétés (conductivité thermique par exemple) en fonction de l'application visée ;

– les lubrifiants solides, qui sont des corps finement divisés et qui, par leur structure lamellaire, permettent la séparation des deux corps qui frottent par un film orienté à faible coefficient de frottement ; les plus employés sont le graphite et le bisulfure de molybdène ; Traitements et revêtements de surface. On peut citer notamment :

– les revêtements galvaniques[...]

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Écrit par

  • : Ingénieur, École centrale lyonnaise, président du Centre stéphanois de recherche mécanique, hydromécanique et frottement
  • : ingénieur de l'École centrale lyonnaise, directeur au Centre stéphanois de recherche mécanique, hydromécanique et frottement

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Divers types

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Phénomènes d'adhérence

Phénomènes d'adhérence

Diagrammes binaires

Diagrammes binaires

Autres références

  • COULOMB CHARLES AUGUSTIN (1736-1806)

    • Écrit par C. Stewart GILLMOR
    • 2 018 mots
    • 1 média
    Dans son mémoire (1781) intitulé Théorie des machines simples en ayant égard au frottement de leurs parties et à la raideur des cordages (Paris, 1809-1821), Coulomb étudie à la fois le frottement statique et le frottement dynamique entre deux surfaces de glissement et le frottement dans le cintrage...
  • DYNAMIQUE

    • Écrit par Michel CAZIN, Jeanine MOREL
    • 9 671 mots
    • 4 médias
    Considérons le cas de deux solides S1 et S2 en contact ponctuel (on désigne par contact ponctuel un contact suivant une surface de mesure négligeable). Nous supposerons que ces deux solides sont limités par des surfaces ayant un plan tangent commun (π) bien défini au point de contact I. Désignons par...
  • GLACIERS

    • Écrit par François ARBEY, Louis LLIBOUTRY
    • 12 995 mots
    • 2 médias
    La recherche d'une loi defrottement, problème majeur de la glaciologie, a été faite en considérant les processus à l'échelle du microrelief du lit. La glace contourne les bosses, d'autant mieux qu'elles sont plus grandes. De plus, la glace fond sur leurs faces amont, grâce à la chaleur que fournit un...
  • MÉCANIQUE SPATIALE

    • Écrit par Jean-Pierre CARROU
    • 6 610 mots
    • 13 médias
    Du fait du frottement atmosphérique, un satellite qui évolue à une altitude suffisamment basse (inférieure à 1 000 km) est soumis à une force aérodynamique qui produit des effets non négligeables car cumulatifs avec le temps. L'accélération provoquée par cette force est :
    ρ est...

Voir aussi