La tribologie, au cœur de la maîtrise de l’efficacité et de la durabilité des systèmes mécaniques
La tribologie est la science qui étudie les phénomènes se produisant lorsque deux matériaux sont en contact. Elle étudie en particulier les mécanismes de frottement et d’usure en présence ou non de lubrification. En termes de champs applicatifs, il est impossible d’être exhaustif tant les domaines potentiellement concernés par la tribologie sont nombreux et variés : du spatial au médical en passant par les transports, les travaux publics, l’industrie lourde ou les outils de la vie quotidienne.
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Le saviez-vous ?
Extrêmement rares sont les systèmes mécaniques où les frottements n’existent pas.
Même la Station Spatiale Internationale, qui orbite pourtant dans l’espace à 400 km de la Terre subit, de la part des quelques molécules résiduelles provenant de la haute atmosphère, un très léger frottement qui nécessite régulièrement de dépenser du carburant pour réhausser son orbite, sous peine de la voir un jour retomber sur Terre.
Si la réduction du frottement et de l’usure est souvent recherchée pour assurer l’efficacité, la durabilité voire la sureté de fonctionnement d’un système donné, le frottement n’est pas toujours à bannir. En effet, sans ce phénomène, il ne nous serait, par exemple, pas possible de tenir un objet dans notre main, de construire une pyramide ou de faire voler un avion.
Ces frottements sont aussi souvent la cause de l’usure des pièces mécaniques qui roulent ou glissent les unes sur les autres. Une lubrification appropriée ralentit le phénomène… mais sans jamais l’éliminer totalement.
C’est d’ailleurs pour résoudre des problèmes d’usure prématurée sur des machines de papèterie que le centralien Jacques-Jean Caubet crée en 1953 le Centre Stéphanois de Recherches Mécaniques, Hydromécaniques et Frottements, qui deviendra l’actuel groupe HEF.
Une expertise tribologique complète
La tribologie s’intéresse à un nombre extrêmement important de situations différentes dans lesquelles les frottements interviennent.
L’expertise du groupe HEF dans ce domaine porte sur différents matériaux (métaux, polymères, céramiques…), différents lubrifiants (huiles, graisses…) dans des conditions de fonctionnement aussi très différentes : pression (de "10–5 mbar à 35 bar),température (de -200°C à +700°C), environnement gazeux ou liquide, vitesse jusqu’à plusieurs dizaines de m.s-1…
Doivent aussi être pris en compte la géométrie du contact, le type d’effort appliqué, mais aussi les propriétés des surfaces en jeu (dureté, rugosité, composition chimique, défauts géométriques ou structurels, affinités avec le lubrifiant…).
Au total, il existe plus d’une centaine de paramètres qui peuvent intervenir dans un problème de tribologie.
Lorsqu’un client a un problème spécifique à résoudre, HEF peut donc l’envisager dans sa globalité pour proposer une solution adaptée grâce à l’expertise de ses équipes et à ses moyens numériques et expérimentaux multi échelles.
Focus méthodologique
Nos activités tribologiques débutent souvent par l’analyse de pièces défaillantes que vont nous apporter nos clients.
Nous allons chercher à comprendre les mécanismes de dégradation afin de proposer des solutions pouvant prendre la forme de modifications impactant la conception même du composant ou du système concerné, d’un changement de matériaux ou de l’utilisation de traitement de surface.
Une phase expérimentale peut ensuite être conduite afin de qualifier et caractériser les performances des solutions alternatives envisagées. Nous disposons pour cela d’une large gamme de moyens d’essais ainsi que d’une expérience reconnue dans la conception de bancs de test dédiés dans le cas où un tel développement s’avérerait nécessaire. L’objectif de cette expérimentation est de reproduire aussi fidèlement que possible les conditions de fonctionnement de l’application réelle et les mécanismes de dégradation identifiés.
Des formations sont aussi proposées à destination des équipes de nos clients (ingénieurs, techniciens, experts matériaux) afin d’expliquer la complexité des problématiques tribologiques, leurs conséquences sur les composants et systèmes et les démarches à mettre en œuvre pour les résoudre.
