WO2023156284A1 - Dispositif de test et procédé de mesure de propriétés tribologiques - Google Patents

Dispositif de test et procédé de mesure de propriétés tribologiques Download PDF

Info

Publication number
WO2023156284A1
WO2023156284A1 PCT/EP2023/053174 EP2023053174W WO2023156284A1 WO 2023156284 A1 WO2023156284 A1 WO 2023156284A1 EP 2023053174 W EP2023053174 W EP 2023053174W WO 2023156284 A1 WO2023156284 A1 WO 2023156284A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
piston
sample holder
test device
holder
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/053174
Other languages
English (en)
Inventor
Sylvain PHILIPPON
Roxane MASSION
Chloé FRANOUX
Julien VINCENT
Original Assignee
Universite De Lorraine
Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite De Lorraine, Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.) filed Critical Universite De Lorraine
Publication of WO2023156284A1 publication Critical patent/WO2023156284A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials

Definitions

  • the invention relates to a test device comprising a tribometer associated with a sample. This is a device used to study the contact between two materials, by measuring friction and wear.
  • the device measures the coefficient of friction ⁇ between two surfaces in dry contact, therefore without lubricant.
  • This coefficient of friction within the meaning of the Coulomb-Amontons law depends on the apparent normal force exerted between two surfaces in contact, and on the traction/pressure force necessary to make one surface slide relative to the other, so that there is friction.
  • the objective is to understand the variation of the friction coefficient over a given sliding distance, by establishing a relationship between the friction conditions imposed between the two surfaces and the post-friction damage observed on them.
  • the invention also relates to a method for measuring tribological properties of a material using a tribometer.
  • This sample is subjected to severe plastic deformations under low feed rate, through simple shear, and without change in its transverse dimensions.
  • the sample is confined.
  • it is inserted into a housing of a piston, preferably a channel, from which only its lateral ends slightly protrude, the body of the sample being held firmly in the channel so that its transverse dimensions do not change. not.
  • the lateral extremities of the sample thus correspond to contact surfaces. These lateral ends are in engagement between two dies which come to tighten until reaching the desired normal force.
  • the piston is actuated to slide the sample along the dies, to measure the coefficient of friction, and then to analyze the surface condition of the lateral ends of the sample.
  • the confined sample deformed plastically, leading to residual radial deformations of its body and/or its lateral extremities.
  • its lateral ends creeped in the opposite direction to the sliding direction.
  • the object of the present invention is to overcome the various drawbacks stated above, by means of a test device making it possible to characterize the friction between a sample and the matrices, over a large friction distance of the order of several millimeters, while preserving the confinement of the sample despite a large apparent normal force, and offering the possibility of easily analyzing this sample post-friction.
  • the test device comprises a tribometer associated with a sample to be tested, the tribometer comprising:
  • the sample being positioned between the two dies and having a central part and two lateral ends, each lateral end being in contact with one of said first contact surface and second contact surface after clamping the jaws, the sample extending perpendicular to said contact surfaces, the piston causing the sample to slide along the dies by applying a force to the central part of the sample, perpendicular to the direction of extension of the sample.
  • This test device is mainly characterized in that it also comprises a sample holder carrying the sample and being driven by the piston, the sample holder and the piston having complementary shapes for wedging the sample holder in the piston, the central part of the sample being confined inside a through hole provided for this purpose in the sample holder, the two lateral ends of the sample projecting on either side of the sample holder , the sample holder being a consumable.
  • the main idea of this invention consists in introducing an intermediate part between the piston and the sample, in this case a sample holder, which carries the sample and which cooperates with the piston.
  • the sample holder is a consumable. It goes hand in hand with the sample. There is one sample holder per test. This means that it is necessary to replace the sample holder and the sample before each test.
  • the piston After the test, once the jaws are loosened, the piston returns to its original position and the sample holder/sample assembly is simply retrieved. After the test, the sample is fully constrained in the sample holder. To analyze the post-friction sample, it suffices to cut the sample holder and sample assembly, in an axial cutting plane (passing through the central axis of the sample), to recover the sample in two parts, without having altered the two lateral extremities (except at the level of the cutting zone).
  • Slice analysis of the post-friction sample can then be performed, i.e. polishing, scanning electron microscopy analysis, nano-indentation, etc.
  • the sample holder is thus similar to a consumable.
  • the sample holder fits into the piston. They have complementary shapes, so that the sample holder is well wedged in the piston, and that it makes the same movement as the piston between the dies, that is to say that it is correctly driven by the piston .
  • the sample holder is wedged in the piston thanks to the corresponding shapes.
  • the pressure applied between the two matrices is of the order of 500MPa to 2GPa.
  • the sample is moved over a friction distance of between 1mm and 30mm.
  • the tribometer according to the invention is more rigid than in the prior art, which allows these more significant movements.
  • section AA there is a sectional view according to section AA of the the friction zone of the tribometer
  • This tribometer 1 comprises a frame 10 on which is mounted a system of jaws making it possible to hold an object located between two jaws 3a, 3b, like a vice.
  • flanks are fixed on the two lateral sides of the frame 10. These flanks are fixed and are connected to each other by two guide cylinders 20. Between these two lateral flanks is a movable jaw 3a which is movable in translation along these cylinders 20 and actuated by a central cylinder 23 actuated by a pump via the hydraulic connection 24. This movable jaw 3a can approach or move away from one of the flanks. This flank in question is called fixed jaw 3b.
  • An object can thus be positioned and clamped between the movable jaw 3a and the fixed jaw 3b.
  • a force sensor 5 placed against the fixed jaw 3b makes it possible to know the clamping force applied to the object.
  • the clamping force is predefined, and the movable jaw 3a is actuated by the cylinder 23 until the predefined value of the clamping force is reached.
  • the object inserted between the jaws 3a, 3b consists of a sample 6, visible in Figures 2 to 8, extending perpendicularly to the jaws 3a, 3b.
  • This sample 6 is moved between the jaws 3a, 3b by means of a piston 2.
  • the piston 2 is movable in translation in a direction perpendicular to the direction of translation of the movable jaw 3a, that is to say perpendicular to the direction of the clamping force.
  • the tribometer 1 is placed in a tensile-compression machine, which comprises a movable crosspiece and in contact with the piston 2 of the tribometer 1.
  • the movement of the crosspiece thus causes the movement of the piston 2.
  • the machine comprises a force cell which measures the force useful for moving the sample 6 clamped between the two jaws 3a, 3b.
  • This piston 2 has an upper part 8 and a lower part 9 carrying a sample 6.
  • the lower part 9 has a side face 22 located opposite the fixed jaw 3b and a side face 21 located opposite the screw of the movable jaw 3a when the piston 2 is mounted in the tribometer 1.
  • piston 2 has a through hole 12, passing from one side face to the other in the lower part 9 of piston 2. Sample 6 is inserted inside this hole 12.
  • Sample 6 has a dimension slightly smaller than the dimension of port 12, so that it is correctly placed in piston 2.
  • the sample 6 has an outside diameter barely less than the inside diameter of the orifice 12 so that it can be introduced into the orifice 12.
  • the length of sample 6 is slightly greater than the length of orifice 12 so that the two lateral ends of sample 6 protrude on either side of the lower part 9 of piston 2.
  • Sample 6 is inserted inside piston 2 so that the protrusion of the lateral ends is equal on one side and the other of the lower part 9 of piston 2.
  • the sample 6 is clamped between the two jaws 3a, 3b.
  • piston 2 is activated and moved in translation so that sample 6 rubs against jaws 3a, 3b.
  • an extra thickness 7 is provided around the orifice 12 in the lower part 9 of the piston 2.
  • an extra thickness 7 provided at the level of the first opening of the orifice 12 located opposite the jaw fixed 3b, and an extra thickness 7 provided at the level of the second opening of the orifice 12 located opposite the movable jaw 3a.
  • sample 6 does not rub directly on jaws 3a, 3b but on dies 19a, 19b associated with jaws 3a, 3b.
  • These matrices 19a, 19b consist of plates having surfaces against which the lateral ends of the sample 6 are brought into contact, so as to measure a coefficient of friction between the sample 6 and these contact surfaces of the matrices 19a, 19b .
  • tribometer 1 The objective of tribometer 1 is to study the friction between the material of sample 6 and the material of matrices 19a, 19b. We are thus talking about a couple of materials.
  • the matrices 19a, 19b are designed in the material of interest in connection with the material of sample 6.
  • the dies 19a, 19b are made of steel with a high elastic limit, therefore with high hardness.
  • Each jaw 3a, 3b is thus associated with a matrix 19a, 19b.
  • Each die 19a, 19b is placed on the corresponding jaw 3a, 3b.
  • the associated die 19a when the movable jaw 3a moves, the associated die 19a also moves.
  • the die associated with the fixed jaw 3b is called the first die 19b, and has a first contact surface.
  • the die associated with the movable jaw 3a is called the second die 19a and has a second contact surface.
  • the first die 19a is oriented parallel to the second die 19b. More precisely, the first contact surface of the first die 19a is oriented parallel to the second contact surface of the second die 19.
  • Sample 6 is positioned perpendicular to the contact surfaces of the dies 19a, 19b. Thus the direction of extension of sample 6 is perpendicular to the contact surfaces of the dies 19a, 19b, and is perpendicular to the movement of sample 6 during the test.
  • Sample 6 has a central portion and two lateral ends in contact with the contact surfaces of the dies 19a, 19b.
  • the piston 2 exerts a force on the central part of the sample 6 in order to move it between the dies 19a, 19b during the test. This force is oriented perpendicular to the direction of extension of sample 6.
  • This step of removing the sample 6 is substantially difficult to implement in the case of the piston 2 of the prior art as illustrated in . Indeed, following the friction and the plastic deformations generated in the sample 6, the latter is difficult to extract from the piston 2 since the body has been plastically deformed, and the sample 6 thus remains stuck inside the piston 2 .
  • sample 6 must be impacted, for example with a hammer and a pin punch. This has the effect of irreversibly damaging the lateral ends, and in particular the friction surfaces. Thus, it is no longer possible to study them afterwards. Care must also be taken not to damage the piston 2, which is an expensive technical part of the tribometer.
  • This sample holder 11 consists of a consumable part, that is to say inexpensive, to be changed at each test.
  • This sample holder 11 consists of a volumetric part, here parallelepipedic, having a first side face 21 able to be positioned opposite the movable jaw 3a, and a second side face 22 able to be positioned opposite the mobile jaw. - screw of the fixed jaw 3b. These two side faces 21, 22 are parallel to each other.
  • a through orifice 12 passes through the sample holder 11 and opens onto these two side faces 21, 22.
  • the sample 6 has a dimension slightly smaller than the dimension of the orifice 12, so that it is correctly placed in the sample holder 11, and that it does not move after being put under plunger pressure.
  • the central hole 12 is cylindrical
  • the sample 6 is cylindrical
  • sample 6 consists of a solid circle.
  • the sample 6 has an outside diameter barely less than the inside diameter of the orifice 12 so that it can be introduced into the orifice 12.
  • Sample 6 is mounted sliding inside hole 12, so that it can be correctly centered within sample holder 11.
  • the length of sample 6 is slightly greater than the length of orifice 12 so that the two lateral ends of sample 6 protrude on either side of the lower part 9 of piston 2.
  • Sample 6 is inserted inside piston 2 so that the protrusion of the lateral ends is equal on one side and the other of sample holder 11.
  • An extra thickness 7 is also provided on each side face 21, 22, all around the opening of the orifice 12. These extra thicknesses 7 are there in safety, to limit as much as possible the unwanted contact surface between the sample holder 11 and the matrices 19a, 19b, if the sample holder 11 is no longer perfectly centered during the test phase. The lateral ends of sample 6 thus protrude slightly from these extra thicknesses 7.
  • the sample holder 11 has two transverse support faces 13, 14 contiguous and connected by an edge 15. These two support faces 13, 14 form an angle between them. These two bearing faces 13, 14 are perpendicular to the side faces 21, 22.
  • This sample holder 11 is capable of being brought to rest against the piston 2.
  • the upper part 8 of the piston 2 is similar to that of the piston 2 of the prior art, while the lower part 9 of the piston 2 is modified compared to that of the prior art.
  • the lower part 9 of the piston 2 no longer has an orifice 12 since it is now the sample holder 11 which has the orifice 12 for containing the sample 6.
  • the lower part 9 of piston 2 has a recess 18 which accommodates sample holder 11.
  • This clearance 18 is located at the level of the free end of the lower part 9.
  • the contact between the piston 2 and the sample holder 11 must be stable.
  • the clearance 18 thus makes it possible to wedge the sample holder 11.
  • This setting is essential so that the piston 2 can move the sample holder 11 correctly between the dies 19a, 19b during the test, without the sample holder 11 coming to be placed in an oblique position.
  • clearance 18 has two bearing faces 16, 17 able to bear against the two transverse bearing surfaces 14, 13 of sample holder 11.
  • clearance 18 has a V-shape, the two branches of the V of which form the two support surfaces 16, 17, and the angle of which is strictly identical to the angle formed between the two support surfaces. transverse supports 13, 14 of the sample holder 11.
  • the angle is 90°. It is therefore a right angle.
  • other angles can be envisaged within the scope of the present invention.
  • the piston 2 and the specimen holder 11 have complementary shapes which make it possible to ensure optimal positioning of the sample holder 11 within the tribometer 1.
  • the bottom of clearance 18 has a groove of circular cross-section which limits the positioning constraints of sample holder 11.
  • the sample holder 11 is preferably centered with respect to the piston 2. This centering is carried out manually, with the aid of a magnifying glass.
  • the release 18 can be made by cutting.
  • the edge 15 of the sample holder 11 constitutes the high point when it is placed in the piston 2.
  • the bearing surfaces 16, 17 of the piston 2 have a width less than that of the transverse bearing surfaces 13, 14 of the sample holder 11.
  • the piston 2 and the sample holder 11 are arranged within the tribometer 1, between the movable jaw 3a and the fixed jaw 3b.
  • sample 6 The two lateral ends of sample 6 are in contact with dies 19a, 19b.
  • the sample holder 11 is illustrated in the raised position.
  • the piston 2 is then activated so as to come to press on the sample holder 11 to move the latter in rectilinear translation in a vertical direction with respect to the matrices 19a, 19b over a predefined stroke.
  • the central part of the sample 6 undergoes the force exerted by the piston 2 while the lateral ends of the sample 6 rub against the dies 19a, 19b over the entire stroke.
  • Figures 6 to 8 show the different stages of a test.
  • sample holder 11 There diagrams the positioning of the sample holder 11 between the jaws 3a, 3b.
  • the second side face 22 of the sample holder 11 is pressed against the die 19b of the fixed jaw 3b.
  • Sample 6 is located in the high position, that is to say at the start of the race.
  • the movable jaw 3a is moved until the first side face 21 of the sample holder 11 is pressed against the matrix 19a of the movable jaw 3a.
  • the two arrows illustrate this relative movement of the movable jaw 3a with respect to the fixed jaw 3b.
  • the pressure force between the two jaws 3a, 3b is reached, the movement of the movable jaw 3a is stopped.
  • the pressure applied between the two dies 19a, 19b can reach 2GPa.
  • the piston 2 is actuated according to the arrow, and pushes on the sample holder 11 so as to move the latter between the two dies 19a, 19b, in a direction perpendicular to the direction of extension of the sample 6.
  • the direction of extension of the sample 6 also corresponds to the direction of relative displacement of the jaws 3a, 3b.
  • the piston 2 thus exerts a pressure force on the sample holder 11.
  • the lateral ends of the sample 6 rub strongly against the matrices 19a, 19b, until reaching elastic and plastic deformations.
  • the deformations are such that material from sample 6 can flow into the free space between extra thickness 7 and matrix 19a, 19b.
  • the displacement of the piston 2 is predefined and stopped by the movable crosspiece of the traction-compression machine.
  • Sample 6 can be moved over a stroke, i.e. a friction distance, between 1 mm and 30 mm. This distance is chosen according to the type of test to be carried out.
  • the mobile jaw 3a is released, the piston 2 is raised and the user can retrieve the sample holder 11 and sample 6 assembly.
  • the sample 6 is confined/constrained in the sample holder 11.
  • the sample holder 11 being a consumable, the technique then consists in cutting the sample holder 11, for example with a wire saw, to have access to the sample 6.
  • sample holder 11 it is possible to cut the sample holder 11 in a transverse section. We end up with two halves of sample 6 post-friction constrained in two halves of sample holder 11, and the lateral ends are simply divided in two, and still well preserved. All the post-friction analyzes of sample 6 can thus be carried out, both on the lateral extremities and on the edge of sample 6.
  • sample holder 11 To ensure optimal confinement of sample 6, sample holder 11 must be designed in a material whose elastic limit is greater than the elastic limit of the material constituting sample 6.
  • sample holder 11 must not deform during the test.
  • the tribometer was developed for high pressures. It can be used for many pairs of materials for which it is desired to know the tribological properties under such stresses, for example for a pair of metallic materials.
  • the sample holder is made of steel while the sample is made of copper, or aluminum.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

L'invention propose un dispositif de test comprenant un tribomètre (1) associé à un échantillon à tester, ledit tribomètre comportant : • - un bâti (10); • - un piston (2); • - une mâchoire fixe (3b) par rapport au bâti (10), qui porte une première matrice (19b); • - une mâchoire mobile (3a) par rapport au bâti (10), qui porte une seconde matrice (19a). L'échantillon (6) est positionné entre les deux matrices (19a, 19b) et présente deux extrémités latérales, chaque extrémité étant au contact d'une matrice (19a, 19b). Le piston (2) entraîne l'échantillon (6) en glissement le long des matrices (19a, 19b). Ce dispositif de test comporte également un porte-échantillon (11) portant l'échantillon (6) et étant déplacé par le piston (2), le porte-échantillon (11) et le piston (2) présentant des formes complémentaires pour le calage du porte-échantillon (11).

Description

Dispositif de test et procédé de mesure de propriétés tribologiques Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un dispositif de test comprenant un tribomètre associé à un échantillon. Il s’agit d’un appareil utilisé pour étudier le contact entre deux matériaux, en mesurant les frottements et l’usure.
Par exemple, l’appareil mesure le coefficient de frottement µ entre deux surfaces en contact sec, donc sans lubrifiant. Ce coefficient de frottement au sens de la loi de Coulomb-Amontons dépend de la force normale apparente exercée entre deux surfaces en contact, et de la force de traction/pression nécessaire pour faire glisser une surface par rapport à l’autre, pour qu’il y ait frottement.
Après l’essai, l’état des surfaces en contact est analysé.
L’objectif est de comprendre la variation du coefficient de frottement sur une distance de glissement donnée, en établissant une relation entre les conditions de frottement imposées entre les deux surfaces et les endommagements post-frottement observés sur elles.
On peut ainsi effectuer des tests d’usure accélérée.
L’invention concerne également un procédé de mesure de propriétés tribologiques d’un matériau à l’aide d’un tribomètre.
Arrière-plan technique
Pour ces essais tribologiques, il est d’usage d’utiliser un échantillon d’un matériau à tester, et de l’insérer dans un tribomètre du type Pougis et al, permettant la réalisation de frottements à haute pression.
Cet échantillon est soumis à des déformations plastiques sévères sous une faible vitesse d’avance, à travers un cisaillement simple, et sans changement de ses dimensions transversales.
Pour cela, l’échantillon est confiné. En l’espèce, il est inséré dans un logement d’un piston, de préférence un canal, d’où seules dépassent légèrement ses extrémités latérales, le corps de l’échantillon étant maintenu fermement dans le canal pour que ses dimensions transversales ne changent pas.
Les extrémités latérales de l’échantillon correspondent ainsi à des surfaces de contact. Ces extrémités latérales sont en prise entre deux matrices qui viennent se serrer jusqu’à atteindre la force normale désirée.
Puis on applique un chargement sur l’échantillon. Pour cela, le piston est actionné pour faire glisser l’échantillon le long des matrices, pour mesurer le coefficient de frottement, et ensuite pour analyser l’état de surface des extrémités latérales de l’échantillon.
Les inconvénients avec ce tribomètre du type Pougis et al., sont que le glissement reste limité à 1mm, et que l’échantillon reste bloqué dans le piston post-frottement, après l’avoir dégagé des matrices.
En effet, suite chargement, l’échantillon confiné s’est déformé plastiquement, conduisant à des déformations radiales résiduelles de son corps et/ou de ses extrémités latérales. Par exemple, ses extrémités latérales ont flué dans le sens inverse du sens de glissement.
A cause de ces déformations, le retrait de l’échantillon hors du piston est difficile à réaliser, car il a tendance à rester coincé. Il faut donc le débloquer en appliquant un effort sur l’échantillon pour le faire sortir de l’orifice, ce qui a pour conséquence d’altérer de manière irréversible les surfaces des extrémités latérales sur lesquelles on applique l’effort. L’analyse de l’échantillon post-frottement est ainsi compliquée, voire impossible.
La présente invention a pour objectif de pallier les différents inconvénients énoncés ci-dessus, au moyen d’un dispositif de test permettant de caractériser le frottement entre un échantillon et des matrices, sur une grande distance de frottement de l’ordre de plusieurs millimètres, tout en préservant le confinement de l’échantillon malgré une importante force normale apparente, et offrant la possibilité d’analyser aisément cet échantillon post-frottement.
Le dispositif de test selon l’invention comporte un tribomètre associé à un échantillon à tester, le tribomètre comportant:
- un bâti ;
- un piston ;
- une mâchoire fixe par rapport au bâti ;
- une mâchoire mobile par rapport au bâti ;
- une première matrice montée sur la mâchoire fixe et présentant une première surface de contact à tester;
- une seconde matrice montée sur la mâchoire mobile et positionnée en vis-à-vis et à distance de la première matrice et présentant une seconde surface de contact à tester orientée parallèlement à la première surface de contact;
l’échantillon étant positionné entre les deux matrices et présentant une partie centrale et deux extrémités latérales, chaque extrémité latérale étant au contact d’une parmi lesdites première surface de contact et seconde surface de contact après serrage des mâchoires, l’échantillon s’étendant perpendiculairement auxdites surfaces de contact, le piston entraînant l’échantillon en glissement le long des matrices par application d’une force sur la partie centrale de l’échantillon, perpendiculairement à la direction d’extension de l’échantillon.
Ce dispositif de test se caractérise à titre principal en ce qu’il comporte également un porte-échantillon portant l’échantillon et étant entraîné par le piston, le porte-échantillon et le piston présentant des formes complémentaires pour le calage du porte-échantillon dans le piston, la partie centrale de l’échantillon étant confinée à l’intérieur d’un orifice traversant prévu à cet effet dans le porte-échantillon, les deux extrémités latérales de l’échantillon dépassant de part et d’autre du porte-échantillon, le porte-échantillon étant un consommable.
L’idée principale de cette invention consiste à introduire une pièce intermédiaire entre le piston et l’échantillon, en l’espèce un porte-échantillon, qui porte l’échantillon et qui coopère avec le piston.
Ainsi, le confinement de l’échantillon a lieu dans le porte-échantillon, et non plus dans le piston.
Le porte-échantillon est un consommable. Il va de pair avec l’échantillon. Il y a un porte-échantillon par essai. Cela signifie qu’il est nécessaire de remplacer le porte-échantillon et l’échantillon avant chaque essai.
Après l’essai, une fois que les mâchoires sont desserrées, le piston reprend sa position initiale et l’ensemble porte-échantillon / échantillon est simplement récupéré. Après l’essai, l’échantillon est complètement contraint dans le porte-échantillon. Pour analyser l’échantillon post-frottement, il suffit de découper l’ensemble porte-échantillon et échantillon, dans un plan de coupe axial (passant par l’axe central de l’échantillon), pour récupérer l’échantillon en deux parties, sans avoir altéré les deux extrémités latérales (hormis au niveau de la zone de coupe).
L’analyse des tranches de l’échantillon post-frottement peut alors être réalisée, à savoir le polissage, l’analyse au microscope électronique à balayage, la nano-indentation, etc.
Le porte-échantillon s’apparente ainsi à un consommable.
Le porte-échantillon s’imbrique dans le piston. Ils ont des formes complémentaires, afin que le porte-échantillon soit bien calé dans le piston, et qu’il effectue le même déplacement que le piston entre les matrices, c’est-à-dire qu’il soit correctement entraîné par le piston.
Le porte-échantillon est calé dans le piston grâce aux formes correspondantes.
Selon les différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
  • ledit porte-échantillon est centré par rapport au piston, et a fortiori par rapport aux matrices. Ce centrage est réalisé manuellement grâce à un dispositif optique, du type loupe. Ce centrage permet d’éviter un contact entre les côtés latéraux du porte-échantillon et les matrices. En effet, il faut que les côtés latéraux du porte-échantillon soient légèrement en retrait par rapport aux matrices, pour que les deux extrémités latérales de l’échantillon soient correctement en appui contre les matrices et coulissent le long des matrices.
  • ledit porte-échantillon est conçu dans un matériau dont la limite élastique est supérieure à la limite élastique du matériau constituant l’échantillon : le porte-échantillon est réalisé en matériau à haute limite élastique afin d’assurer le confinement de l’échantillon.
  • le piston comporte une partie inférieure présentant un dégagement d’accueil du porte-échantillon : ce dégagement correspond à l’une des formes complémentaires permettant le centrage et le calage du porte-échantillon, l’autre forme complémentaire correspondant à une partie du porte-échantillon en contact avec une paroi du dégagement.
  • l’échantillon est monté glissant dans le porte-échantillon. Le jeu entre l’échantillon et son logement est réduit. Après l’essai, c’est-à-dire en post-frottement, l’échantillon est contraint dans le porte-échantillon.
  • le porte-échantillon consiste en une pièce volumique présentant l’orifice central dans lequel est inséré l’échantillon.
  • l’orifice central est cylindrique, l’échantillon étant cylindrique.
  • la longueur de l’échantillon est supérieure à la longueur de l’orifice de manière à ce que les deux extrémités latérales de l’échantillon dépassent de façon égale de part et d’autre du porte-échantillon : ces deux extrémités latérales sont en contact avec les matrices, dont il faut qu’elles soient dégagées. Le porte-échantillon ne doit pas frotter contre les matrices.
  • porte-échantillon est parallélépipédique, l’orifice étant centré dans le parallélépipède, le porte-échantillon présentant deux faces de contact avec le piston, lesdites faces étant adjacentes et reliées par une arête supérieure.
  • le dégagement du piston présente une forme en V dont l’angle correspond à celui entre lesdites deux faces de contact du porte-échantillon : les deux faces de contact du porte-échantillon viennent donc au contact des parois du dégagement. L’angle étant le même, le porte-échantillon est bien coincé dans le dégagement du piston.
  • ledit angle est droit.
  • le tribomètre comporte un système hydraulique de déplacement de la mâchoire mobile.
  • le tribomètre comporte un capteur de force mesurant la force de compression entre les matrices et l’échantillon.
L’invention concerne également un procédé de mesure de propriétés tribologiques d’un matériau à l’aide d’un dispositif de test tel que décrit ci-dessus, comportant les étapes consistant à :
  • introduire l’échantillon dans le porte-échantillon ;
  • positionner le porte-échantillon dans le piston ;
  • déplacer la mâchoire mobile de façon à ce que les surfaces de contact des matrices soient pressées contre les extrémités latérales de l’échantillon ;
  • déplacer le piston pour faire coulisser l’échantillon entre les matrices.
De préférence, la pression appliquée entre les deux matrices est de l’ordre de 500MPa à 2GPa.
De façon avantageuse, l’échantillon est déplacé sur une distance de frottement comprise entre 1mm et 30mm. Le tribomètre selon l’invention est plus rigide que dans l’art antérieur, ce qui autorise ces déplacements plus significatifs.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
la est une vue en perspective du tribomètre selon l’invention ;
la est une vue du piston de l’art antérieur, portant l’échantillon ;
la est une vue éclatée en perspective de l’ensemble piston, porte-échantillon et échantillon, selon l’invention ;
la est une vue en coupe selon la coupe A-A de la de la zone de frottement du tribomètre ;
la est une vue du dessus de la du tribomètre avec les mâchoires serrées ;
la est une vue schématique de la zone de frottement du tribomètre avec les mâchoires desserrées, selon une première étape ;
la est une vue schématique de la zone de frottement du tribomètre avec les mâchoires serrées, selon une seconde étape ;
la est une vue schématique de la zone de frottement du tribomètre avec le piston actionné, selon une troisième étape.
 Description détaillée de l'invention
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.
La représente un tribomètre 1 selon l’invention.
Ce tribomètre 1 comporte un bâti 10 sur lequel est monté un système de mâchoires permettant de maintenir un objet situé entre deux mâchoires 3a, 3b, à la manière d’un étau.
De façon plus précise, deux flancs latéraux sont fixés sur les deux côtés latéraux du bâti 10. Ces flancs sont fixes et sont reliés l’un à l’autre par deux cylindres de guidage 20. Entre ces deux flancs latéraux se trouve une mâchoire mobile 3a qui est déplaçable en translation le long de ces cylindres 20 et actionnée par un vérin central 23 actionné par une pompe via le raccordement hydraulique 24. Cette mâchoire mobile 3a peut se rapprocher ou s’éloigner de l’un des flancs. Ce flanc en question est appelé mâchoire fixe 3b.
Un objet peut ainsi être positionné et enserré entre la mâchoire mobile 3a et la mâchoire fixe 3b.
Un capteur d’effort 5 disposé contre la mâchoire fixe 3b permet de connaître l’effort de serrage appliqué sur l’objet.
Lors de la réalisation d’essais, l’effort de serrage est prédéfini, et la mâchoire mobile 3a est actionnée par le vérin 23 jusqu’à ce que la valeur prédéfinie de l’effort de serrage soit atteinte.
Dans le cas du tribomètre 1, l’objet inséré entre les mâchoires 3a, 3b consiste en un échantillon 6, visible aux figures 2 à 8, s’étendant perpendiculairement aux mâchoires 3a,3b.
Cet échantillon 6 est déplacé entre les mâchoires 3a, 3b au moyen d’un piston 2.
Le piston 2 est mobile en translation dans une direction perpendiculaire à la direction de translation de la mâchoire mobile 3a, c’est-à-dire perpendiculairement à la direction de l’effort de serrage.
Le tribomètre 1 est placé dans une machine de traction compression, qui comporte une traverse mobile et en contact avec le piston 2 du tribomètre 1. Le déplacement de la traverse entraîne ainsi le déplacement du piston 2. La machine comporte une cellule de force qui mesure la force utile au déplacement de l’échantillon 6 serré entre les deux mâchoires 3a, 3b.
La illustre un piston 2 de l’art antérieur.
Ce piston 2 comporte une partie supérieure 8 et une partie inférieure 9 portant un échantillon 6. La partie inférieure 9 comporte une face latérale 22 située en vis-à-vis de la mâchoire fixe 3b et une face latérale 21 située en vis-à-vis de la mâchoire mobile 3a lorsque le piston 2 est monté dans le tribomètre 1.
En particulier, le piston 2 présente un orifice 12 traversant, passant d’une face latérale à l’autre en partie inférieure 9 du piston 2. L’échantillon 6 est inséré à l’intérieur de cet orifice 12.
L’échantillon 6 présente une dimension légèrement inférieure à la dimension de l’orifice 12, afin qu’il soit correctement placé dans le piston 2.
En l’espèce, l’échantillon 6 présente un diamètre extérieur à peine inférieur au diamètre intérieur de l’orifice 12 afin qu’il puisse être introduit dans l’orifice 12.
La longueur de l’échantillon 6 est légèrement supérieure à la longueur de l’orifice 12 de manière à ce que les deux extrémités latérales de l’échantillon 6 dépassent de part et d’autre de la partie inférieure 9 du piston 2.
L’échantillon 6 est inséré à l’intérieur du piston 2 de manière à ce que le dépassement des extrémités latérales soit égal d’un côté et de l’autre de la partie inférieure 9 du piston 2.
Seule la partie inférieure 9 du piston 2 est insérée entre les deux mâchoires 3a, 3b.
Ainsi, l’échantillon 6 est enserré entre les deux mâchoires 3a, 3b.
Ainsi, une fois que l’échantillon 6 est enserré, le piston 2 est activé et déplacé en translation afin que l’échantillon 6 frotte contre les mâchoires 3a, 3b.
La mise sous pression du piston 2 entraîne le confinement de l’échantillon 6 dans l’orifice 12.
De préférence, une surépaisseur 7 est prévue autour de l’orifice 12 en partie inférieure 9 du piston 2. Il y a une surépaisseur 7 prévue au niveau de la première ouverture de l’orifice 12 située en vis-à-vis de la mâchoire fixe 3b, et une surépaisseur 7 prévue au niveau de la deuxième ouverture de l’orifice 12 située en vis-à-vis de la mâchoire mobile 3a.
Ainsi, il y a une surépaisseur 7 sur chaque face latérale 21, 22 en partie inférieure 9 du piston 2.
Ces surépaisseurs 7 sont là en sécurité, pour limiter au maximum la surface de contact non désirée entre le piston 2 et les mâchoires 3a, 3b, si le centrage n’est pas parfait pendant la phase de test.
Comme cela est bien visible aux figures 4 et 5, qui illustrent la présente invention, l’échantillon 6 ne frotte pas directement sur les mâchoires 3a, 3b mais sur des matrices 19a, 19b associées aux mâchoires 3a, 3b. Ces matrices 19a, 19b consistent en des plaques présentant des surfaces contre lesquelles les extrémités latérales de l’échantillon 6 sont mises en contact, de manière à mesurer un coefficient de frottement entre l’échantillon 6 et ces surfaces de contact des matrices 19a, 19b.
L’objectif du tribomètre 1 est d’étudier le frottement entre le matériau de l’échantillon 6 et le matériau des matrices 19a, 19b. On parle ainsi d’un couple de matériaux.
Les matrices 19a, 19b sont conçues dans le matériau d’intérêt en lien avec le matériau de l’échantillon 6.
De préférence, les matrices 19a, 19b sont conçues en acier à haute limite élastique, donc avec une dureté élevée.
À chaque mâchoire 3a, 3b est ainsi associée une matrice 19a, 19b.
Chaque matrice 19a, 19b est placée sur la mâchoire 3a, 3b correspondante.
Ainsi, lorsque la mâchoire mobile 3a se déplace, la matrice associée 19a se déplace également. Pour plus de clarté, la matrice associée à la mâchoire fixe 3b est appelée première matrice 19b, et présente une première surface de contact. La matrice associée à la mâchoire mobile 3a est appelée seconde matrice 19a et présente une seconde surface de contact.
La première matrice 19a est orientée parallèlement à la seconde matrice 19b. Plus précisément, la première surface de contact de la première matrice 19a est orientée parallèlement à la seconde surface de contact de la seconde matrice 19.
L’échantillon 6 est positionné perpendiculairement aux surfaces de contact des matrices 19a,19b. Ainsi la direction d’extension de l’échantillon 6 est perpendiculaire aux surfaces de contact des matrices 19a,19b, et est perpendiculaire au déplacement de l’échantillon 6 lors du test.
L’échantillon 6 présente une portion centrale et deux extrémités latérales en contact avec les surfaces de contact des matrices 19a, 19b.
Le piston 2 exerce une force sur la partie centrale de l’échantillon 6 afin de le déplacer entre les matrices 19a,19b lors du test. Cette force est orientée perpendiculairement à la direction d’extension de l’échantillon 6.
Une fois que l’échantillon 6 est enserré entre les mâchoires 3a, 3b, et qu’il a été déplacé le long des matrices 19a, 19b sous l’effort du piston 2, il faut pouvoir analyser l’état de surface des extrémités latérales de l’échantillon 6, de manière à définir les éventuel endommagements qui ont pu avoir lieu, et comprendre les modifications des propriétés mécaniques du matériau de l’échantillon 6 post-frottement.
Pour cela, à la fin de l’essai, les mâchoires 3a, 3b sont desserrées, le piston 2 est remonté, et il faut retirer l’échantillon 6 du piston 2.
Cette étape de retrait de l’échantillon 6 est sensiblement difficile à mettre en œuvre dans le cas du piston 2 de l’art antérieur tel qu’illustré en . En effet, suite aux frottements et aux déformations plastiques engendrées dans l’échantillon 6, ce dernier est difficile à extraire du piston 2 puisque le corps s’est déformé plastiquement, et l’échantillon 6 reste ainsi coincé à l’intérieur du piston 2.
Pour réussir à le sortir, il faut impacter l’échantillon 6, par exemple avec un marteau et un chasse-goupille. Ceci a pour effet d’endommager de manière irréversible les extrémités latérales, et notamment les surfaces de frottement. Ainsi, il n’est plus possible de les étudier après. Il faut également veiller à ne pas détériorer le piston 2, qui est une pièce technique coûteuse du tribomètre.
D’où l’idée de l’invention qui consiste à prévoir un porte-échantillon 11 qui puisse être dissocié du piston 2 et qui puisse être découpé pour analyser l’échantillon 6 sans altérer ses extrémités latérales.
La illustre un tel porte-échantillon 11.
Ce porte-échantillon 11 consiste en une pièce consommable, c’est-à-dire peu coûteuse, à changer à chaque test.
Il y a un porte-échantillon 11 par échantillon 6.
Ce porte-échantillon 11 consiste en une pièce volumique, ici parallélépipédique, présentant une première face latérale 21 apte à être positionnée en vis-à-vis de la mâchoire mobile 3a, et une seconde face latérale 22 apte à être positionnée en vis-à-vis de la mâchoire fixe 3b. Ces deux faces latérales 21, 22 sont parallèles l’une par rapport à l’autre.
Un orifice 12 traversant traverse le porte-échantillon 11 et débouche sur ces deux faces latérales 21, 22.
L’échantillon 6 est inséré à l’intérieur de cet orifice 12.
Comme dans l’art antérieur, l’échantillon 6 présente une dimension légèrement inférieure à la dimension de l’orifice 12, afin qu’il soit correctement placé dans le porte-échantillon 11, et qu’il ne bouge pas après la mise sous pression du piston.
Par exemple, l’orifice 12 central est cylindrique, et l’échantillon 6 est cylindrique.
De préférence, l’échantillon 6 consiste en un rond plein.
En l’espèce, l’échantillon 6 présente un diamètre extérieur à peine inférieur au diamètre intérieur de l’orifice 12 afin qu’il puisse être introduit dans l’orifice 12.
L’échantillon 6 est monté glissant à l’intérieur de l’orifice 12, afin de pouvoir être correctement centré au sein du porte-échantillon 11.
La longueur de l’échantillon 6 est légèrement supérieure à la longueur de l’orifice 12 de manière à ce que les deux extrémités latérales de l’échantillon 6 dépassent de part et d’autre de la partie inférieure 9 du piston 2.
L’échantillon 6 est inséré à l’intérieur du piston 2 de manière à ce que le dépassement des extrémités latérales soit égal d’un côté et de l’autre du porte-échantillon 11.
Une surépaisseur 7 est également prévue sur chaque face latérale 21, 22, tout autour de l’ouverture de l’orifice 12. Ces surépaisseurs 7 sont là en sécurité, pour limiter au maximum la surface de contact non désirée entre le porte-échantillon 11 et les matrices 19a, 19b, si le porte-échantillon 11 n’est plus parfaitement centré pendant la phase de test. Les extrémités latérales de l’échantillon 6 dépassent ainsi légèrement de ces surépaisseurs 7.
Le porte-échantillon 11 présente deux faces d’appui transversales 13, 14 contiguës et reliées par une arête 15. Ces deux faces d’appui 13, 14 forment un angle entre elles. Ces deux faces d’appui 13, 14 sont perpendiculaires aux faces latérales 21, 22.
Ce porte-échantillon 11 est apte à être mis en appui contre le piston 2.
Dans ce cas, la partie supérieure 8 du piston 2 est similaire à celle du piston 2 de l’art antérieur, tandis que la partie inférieure 9 du piston 2 est modifiée par rapport à celle de l’art antérieur. En l’espèce, la partie inférieure 9 du piston 2 ne comporte plus d’orifice 12 puisque c’est désormais le porte-échantillon 11 qui comporte l’orifice 12 de confinement de l’échantillon 6. À la place, la partie inférieure 9 du piston 2 comporte un dégagement 18 qui permet d’accueillir le porte-échantillon 11.
Ce dégagement 18 se situe au niveau de l’extrémité libre de la partie inférieure 9.
Le contact entre le piston 2 et le porte-échantillon 11 doit être stable. Le dégagement 18 permet ainsi de caler le porte-échantillon 11.
Ce calage est primordial pour que le piston 2 puisse déplacer correctement le porte-échantillon 11 entre les matrices 19a, 19b lors de l’essai, sans que le porte-échantillon 11 ne vienne à se mettre dans une position en biais.
Pour cela, le dégagement 18 présente deux faces d’appui 16, 17 aptes à venir en appui contre les deux surfaces d’appui transversales 14, 13 du porte-échantillon 11.
De façon plus précise, le dégagement 18 présente une forme en V, dont les deux branches du V forment les deux surfaces d’appui 16, 17, et dont l’angle est strictement identique à l’angle formé entre les deux surfaces d’appui transversales 13, 14 du porte-échantillon 11.
Dans l’exemple présent, l’angle est de 90°. Il s’agit donc d’un angle droit. Cependant, d’autres angles peuvent être envisagés dans le cadre de la présente invention.
Il est important qu’il y ait une correspondance de forme entre les surfaces d’appui 13, 14 du porte-échantillon 11 et les surfaces d’appui 16, 17 du piston 2. Ainsi, le piston 2 et le porte-échantillon 11 ont des formes complémentaires qui permettent d’assurer un positionnement optimal du porte-échantillon 11 au sein du tribomètre 1.
Le fond du dégagement 18 présente une gorge de section circulaire qui limite les contraintes de mise en position du porte-échantillon 11.
Le porte-échantillon 11 est de préférence centré par rapport au piston 2. Ce centrage est réalisé manuellement, avec l’aide d’une loupe.
Le dégagement 18 peut être réalisé par découpe.
L’arête 15 du porte-échantillon 11 constitue le point haut lors de sa mise en place dans le piston 2.
Dans l’exemple présenté, les surfaces d’appui 16, 17 du piston 2 présentent une largeur inférieure à celle des surfaces d’appui transversales 13, 14 du porte-échantillon 11. Cependant, il est possible de prévoir des surfaces d’appui de largeur équivalente. L’essentiel est que la zone de contact soit suffisante pour assurer le calage.
Comme cela est illustré aux figures 4 et 5, le piston 2 et le porte-échantillon 11 sont disposés au sein du tribomètre 1, entre la mâchoire mobile 3a et la mâchoire fixe 3b.
Les deux extrémités latérales de l’échantillon 6 sont au contact des matrices 19a, 19b.
En , le porte-échantillon 11 est illustré en position haute. Le piston 2 est alors activé de manière à venir appuyer sur le porte-échantillon 11 pour déplacer ce dernier en translation rectiligne de direction verticale par rapport aux matrices 19a, 19b sur une course prédéfinie. Ainsi, la partie centrale de l’échantillon 6 subit la force exercée par le piston 2 tandis que les extrémités latérales de l’échantillon 6 viennent frotter contre les matrices 19a, 19b sur toute la course.
Dans le cadre de la présente invention, il serait envisageable que le déplacement du piston 2, et a fortiori de l’échantillon 6 soit de direction horizontale, selon la machine dans lequel le tribomètre est monté.
Les figures 6 à 8 montrent les différentes étapes d’un essai.
La concerne la mise en place de l’essai.
La concerne la mise sous pression.
La concerne la mise en glissement.
La schématise la mise en place du porte-échantillon 11 entre les mâchoires 3a, 3b. La seconde face latérale 22 du porte-échantillon 11 est plaquée contre la matrice 19b de la mâchoire fixe 3b. L’échantillon 6 se situe en position haute, c’est-à-dire en début de course.
En , la mâchoire mobile 3a est déplacée jusqu’à ce que la première face latérale 21 du porte-échantillon 11 soit plaquée contre la matrice 19a de la mâchoire mobile 3a. Les deux flèches illustrent ce déplacement relatif de la mâchoire mobile 3a par rapport à la mâchoire fixe 3b. Lorsque la force de pression entre les deux mâchoires 3a, 3b est atteinte, le déplacement de la mâchoire mobile 3a est stoppé.
La pression appliquée entre les deux matrices 19a, 19b peut atteindre 2GPa.
Sur cette , on voit bien que les extrémités latérales de l’échantillon 6 sont au contact des deux matrices 19a, 19b. On voit aussi que ces extrémités latérales dépassent légèrement des surépaisseurs 7 du porte-échantillon 11. Il existe donc un petit espace libre entre les surépaisseurs 7 et les matrices 19a, 19b.
En , le piston 2 est actionné selon la flèche, et vient pousser sur le porte-échantillon 11 de manière à déplacer ce dernier entre les deux matrices 19a, 19b, dans une direction perpendiculaire à la direction d’extension de l’échantillon 6.
La direction d’extension de l’échantillon 6 correspond également à la direction de déplacement de relatif des mâchoires 3a, 3b.
Le piston 2 exerce ainsi une force de pression sur le porte-échantillon 11.
Lors du déplacement du porte-échantillon 11, les extrémités latérales de l’échantillon 6 frottent fortement contre les matrices 19a, 19b, jusqu’à atteindre des déformations élastiques et plastiques. Les déformations sont telles que de la matière de l’échantillon 6 peu s’écouler dans l’espace libre entre la surépaisseur 7 et la matrice 19a, 19b.
Le déplacement du piston 2 est prédéfini et stoppé par la traverse mobile de la machine de traction compression.
L’échantillon 6 peut être déplacé sur une course, c’est-à-dire une distance de frottement, comprise entre 1 mm et 30 mm. Cette distance est choisie en fonction du type d’essai à réaliser.
En fin de course, la mâchoire mobile 3a est desserrée, le piston 2 est remonté et l’utilisateur peut récupérer l’ensemble porte-échantillon 11 et échantillon 6. L’échantillon 6 est confiné/contraint dans le porte-échantillon 11.
Avec un tel fluage, on comprend aisément qu’il n’est pas possible de ressortir l’échantillon 6 de l’orifice 12 du porte-échantillon 11 par un simple mouvement de translation axiale.
Le porte-échantillon 11 étant un consommable, la technique consiste alors à découper le porte-échantillon 11, par exemple avec une scie à fil, pour avoir accès à l’échantillon 6.
Par exemple, il est possible de découper le porte-échantillon 11 dans une section transverse. On se retrouve avec deux moitiés d’échantillon 6 post-frottement contraints dans deux moitiés du porte-échantillon 11, et les extrémités latérales sont simplement divisées en deux, et tout de même bien préservées. Toutes les analyses post-frottement de l’échantillon 6 peuvent ainsi être effectuées, à la fois sur les extrémités latérales et sur la tranche de l’échantillon 6.
Pour assurer le confinement optimal de l’échantillon 6, le porte-échantillon 11 doit être conçu dans un matériau dont la limite élastique est supérieure à la limite élastique du matériau constituant l’échantillon 6.
En effet, le porte-échantillon 11 ne doit pas se déformer lors de l’essai.
On a donc un couple de matériaux à tester.
Le tribomètre a été développé pour des hautes pressions. Il peut être utilisé pour de nombreux couples de matériaux dont on souhaite connaître les propriétés tribologiques dans de telles contraintes, par exemple pour un couple de matériaux métalliques.
Par exemple, le porte-échantillon est en acier tandis que l’échantillon est en cuivre, ou en aluminium.
Les configurations montrées aux figures citées ne sont que des exemples possibles, nullement limitatifs, de l’invention qui englobe au contraire les variantes de formes et de conceptions à la portée de l’homme de l’art.

Claims (13)

  1. Dispositif de test comprenant un tribomètre (1) associé à un échantillon à tester, le tribomètre (1) comportant :
    - un bâti (10) ;
    - un piston (2) ;
    - une mâchoire fixe (3b) par rapport au bâti (10) ;
    - une mâchoire mobile (3a) par rapport au bâti (10) ;
    - une première matrice (19b) montée sur la mâchoire fixe (3b) et présentant une première surface de contact à tester ;
    - une seconde matrice (19a) montée sur la mâchoire mobile (3a) et positionnée en vis-à-vis et à distance de la première matrice (19b) et présentant une seconde surface de contact à tester orientée parallèlement à la première surface de contact;
    l’échantillon (6) étant positionné entre les deux matrices (19a, 19b) et présentant une partie centrale et deux extrémités latérales, chaque extrémité latérale étant au contact d’une parmi lesdites première surface de contact et seconde surface de contact après serrage des mâchoires (3, 3b), l’échantillon (6) présentant une direction d’extension perpendiculaire auxdites surfaces de contact ;
    le piston (2) entraînant l’échantillon (6) en glissement le long des matrices (19a, 19b) par application d’une force sur la partie centrale de l’échantillon (6), perpendiculairement à la direction d’extension de l’échantillon (6),
    caractérisé en ce qu’il comporte également un porte-échantillon (11) portant l’échantillon (6) et étant entraîné par le piston (2), le porte-échantillon (11) et le piston (2) présentant des formes complémentaires pour le calage du porte-échantillon (11) dans le piston (2), la partie centrale de l’échantillon (6) étant confinée à l’intérieur d’un orifice (12) traversant prévu à cet effet dans le porte-échantillon (11), les deux extrémités latérales de l’échantillon (6) dépassant de part et d’autre du porte-échantillon (11), le porte-échantillon (11) étant un consommable.
  2. Dispositif de test selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le porte-échantillon (11) est centré par rapport au piston (2).
  3. Dispositif de test selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit porte-échantillon (11) est conçu dans un matériau dont la limite élastique est supérieure à la limite élastique du matériau constituant l’échantillon (6).
  4. Dispositif de test selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (2) comporte une partie inférieure (9) présentant un dégagement (18) d’accueil du porte-échantillon (11).
  5. Dispositif de test selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’échantillon (6) est monté glissant dans le porte-échantillon (11).
  6. Dispositif de test selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le porte-échantillon (11) consiste en une pièce volumique présentant l’orifice (12) central dans lequel est inséré l’échantillon (6).
  7. Dispositif de test selon l’une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que la longueur de l’échantillon (6) est supérieure à la longueur de l’orifice (12) de manière à ce que les deux extrémités latérales de l’échantillon (6) dépassent de façon égale de part et d’autre du porte-échantillon (11).
  8. Dispositif de test selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le porte-échantillon (11) est parallélépipédique, l’orifice (12) étant centré dans le parallélépipède, le porte-échantillon (11) présentant deux faces de contact (13, 14) avec le piston (2), lesdites faces (13, 14) étant adjacentes et reliées par une arête (15) supérieure.
  9. Dispositif de test selon la revendication précédente, lorsqu’elle dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que le dégagement (18) du piston (2) présente une forme en V dont l’angle correspond à celui entre lesdites deux faces de contact (13, 14) du porte-échantillon (11).
  10. Dispositif de test selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un capteur de force (5) mesurant la force de compression entre les matrices (19a, 19b) et l’échantillon (6).
  11. Procédé de mesure de propriétés tribologiques d’un matériau à l’aide d’un dispositif de test selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant les étapes consistant à :
    - introduire l’échantillon (6) dans le porte-échantillon (11) ;
    - positionner le porte-échantillon (11) dans le piston (2) ;
    - déplacer la mâchoire mobile (3a) de façon à ce que les surfaces de contact des matrices (19a, 19b) soient pressées contre les extrémités latérales de l’échantillon (6) ;
    - déplacer le piston (2) pour faire coulisser l’échantillon (6) entre les matrices (19a, 19b).
  12. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pression appliquée entre les deux matrices (19a, 19b) est de l’ordre de 500 MPa à 2GPa.
  13. Procédé selon l’une des revendications 11 à 12, caractérisé en ce que l’échantillon (6) est déplacé sur une distance de frottement comprise entre 1mm et 30mm.
PCT/EP2023/053174 2022-02-18 2023-02-09 Dispositif de test et procédé de mesure de propriétés tribologiques WO2023156284A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2201441A FR3132951A1 (fr) 2022-02-18 2022-02-18 Tribomètre et procédé de mesure de propriétés tribologiques
FRFR2201441 2022-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023156284A1 true WO2023156284A1 (fr) 2023-08-24

Family

ID=81851309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/053174 WO2023156284A1 (fr) 2022-02-18 2023-02-09 Dispositif de test et procédé de mesure de propriétés tribologiques

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3132951A1 (fr)
WO (1) WO2023156284A1 (fr)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2146196A2 (fr) * 2008-07-15 2010-01-20 Politechnika Lubelska Procédé et dispositif pour la commande d'éléments en particulier des polymères avec des propriétés de coulissement
KR20100059600A (ko) * 2008-11-26 2010-06-04 현대하이스코 주식회사 금속 판재류 마찰계수 측정장치
CN106092877A (zh) * 2016-08-28 2016-11-09 无锡鸿海龙船机有限公司 一种静摩擦系数检测仪
CN105043976B (zh) * 2015-07-28 2017-10-31 南京航空航天大学 一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置及试验方法
KR20190060261A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 (재)대구기계부품연구원 마찰 시험장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2146196A2 (fr) * 2008-07-15 2010-01-20 Politechnika Lubelska Procédé et dispositif pour la commande d'éléments en particulier des polymères avec des propriétés de coulissement
KR20100059600A (ko) * 2008-11-26 2010-06-04 현대하이스코 주식회사 금속 판재류 마찰계수 측정장치
CN105043976B (zh) * 2015-07-28 2017-10-31 南京航空航天大学 一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置及试验方法
CN106092877A (zh) * 2016-08-28 2016-11-09 无锡鸿海龙船机有限公司 一种静摩擦系数检测仪
KR20190060261A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 (재)대구기계부품연구원 마찰 시험장치

Also Published As

Publication number Publication date
FR3132951A1 (fr) 2023-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1883800B1 (fr) Collier de mesure de la deformation laterale d'une eprouvette lors d'essais de compression, notamment uniaxiale ou triaxiale
EP2633526B1 (fr) Dispositif de maintien axial et de mise en rotation autour de son axe d'un element de forme allongée
EP2335044A1 (fr) Dispositif d'indentation continue ou instrumentee a surface de support convexe et son utilisation, notamment pour l'indentation de toles
EP2507612B1 (fr) Dispositif d'indentation continue ou instrumentée
FR2979646A1 (fr) Systeme mecanique comprenant un dispositif de liaison entre une piece d'usure et son support, godet d'engin de travaux publics et procede de mise en oeuvre d'un tel systeme
FR2471754A1 (fr) Appareil pour fixer des elements de fermeture sur un vetement
WO2023156284A1 (fr) Dispositif de test et procédé de mesure de propriétés tribologiques
FR3101266A1 (fr) Outil de sertissage et procede pour sertir les bords de deux pieces en tole
FR2894670A1 (fr) Dispositif de serrage pour une eprouvette plate en materiau anisotrope.
EP0477085A1 (fr) Dispositif d'essai en traction et compression sur une éprouvette après simulation de rentrée en atmosphère
EP2827008A1 (fr) Dispositif de serrage d'écrou
EP0452216A1 (fr) Machine d'essais d'éprouvettes en cisaillement
EP0125988A1 (fr) Procédé et appareil de détermination de la qualité d'une tôle d'acier mince revêtue ou non
FR2974833A1 (fr) Dispositif d'obturation d'un orifice d'une face coffrante d'une banche de coffrage
FR3064362A1 (fr) Sonde a ultrasons pour alesage equipee d'un dispositif d'excentration
WO2001009584A1 (fr) Procede et installation pour assurer le bridage automatique d'une eprouvette destinee a etre soumise a des essais mecaniques
CH715277A2 (fr) Dispositif et méthode pour l'auto-ajustement d'éléments de guidage avant d'approvisionner une machine de traitement en barres.
FR2914062A1 (fr) Systeme et procede de mesure de la tension d'une vis serree dans un assemblage mecanique.
FR2863190A1 (fr) Dispositif de serrage precis a actionnement rapide
FR3089012A1 (fr) Dispositif pour la mise en œuvre d’essais bresiliens
FR2936314A1 (fr) Dispositif moyen d'essai en glissement et en frottement.
EP3932583A1 (fr) Outil de poinçonnage d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles et procédé de poinçonnage correspondant
FR3134024A1 (fr) Pince de prehension de type parallele avec mise en reference d’un des deux mors
FR3079156A1 (fr) Procede de fabrication d'un outil de frappe
WO2020169892A1 (fr) Dispositif d'identification d'un degre d'enfoncement d'une pedale

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23703462

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1