Soutenance de thèse de Laura Montalban

Laura Montalban soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 8 novembre 22

Étude expérimentale de l’usure des élastomères à température élevée : application aux courroies de transmission de puissance

Laura Montalban a réalisé sa thèse dans l’équipe PSF. Elle soutient sa thèse de doctorat en spécialité “Mécanique Numérique et Matériaux” le 8 novembre 2022 devant le jury suivant :

– DELBÉ Karl, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes, Rapporteur

– LE HOUÉROU Vincent, Université de Strasbourg – IUT Robert Schuman Illkirch, Rapporteur

– CHATEAUMINOIS Antoine, ESPCI

– JRIDI Nidhal, Hutchinson, invité

– MONTMITONNET Pierre, Mines Paris – PSL, CEMEF

– LAHOUIJ Imène, Mines Paris – PSL, CEMEF

Résumé :

Les courroies Poly-V sont des éléments flexibles multicouches qui permettent la transmission de puissance entre les arbres rotatifs des entraînements de moteurs automobiles. L’usure du revêtement extérieur des courroies est inévitable car le frottement à l’interface entre la poulie et la courroie est nécessaire à la transmission de la force motrice. L’objectif de cette thèse est de comprendre le comportement tribologique du revêtement élastomère TPV des courroies Poly-V afin d’améliorer leur résistance à l’usure et d’augmenter leur durée de vie.  Tout d’abord, le comportement à l’usure des courroies Poly-V a été étudié à l’aide de deux bancs d’essai industriels : des bancs d’essai électrique et diesel. Les expériences ont été réalisées dans différentes conditions de fonctionnement telles que : pression de contact appliquée, vitesse de glissement et glissement (%). La surface abrasée des courroies a également été observée afin d’identifier les mécanismes d’usure dominants et de déterminer leur évolution en fonction des paramètres d’entrée susmentionnés. Ensuite, un tribomètre à haute température a été développé afin d’effectuer des tests d’usure du matériau du revêtement TPV à l’échelle du laboratoire. L’objectif principal était de reproduire la configuration cinématique trouvée sur les bancs d’essai industriels et de contrôler les principaux paramètres d’entrée. En raison de la nature du constituant thermoplastique du revêtement TPV, un modèle analytique permettant de prédire la température de contact à l’interface a également été développé. Un bon accord entre la température de contact mesurée avec la caméra infrarouge et les simulations numériques a été observé. Les résultats suggèrent qu’une augmentation de la pression de contact et de la vitesse de glissement affecte la cinétique d’usure du revêtement TPV. De plus, l’augmentation de la température de contact générée par l’échauffement par friction est préjudiciable à la résistance à l’usure du revêtement TPV. La présence d’une couche non tissée de fibres diminue la friction à l’interface, cependant, elle semble également augmenter la vitesse d’usure du revêtement TPV. L’incorporation d’un substrat avec un module d’élasticité E’ différent affecte la performance d’usure du revêtement TPV. Les résultats précédents indiquent que les propriétés mécaniques (par exemple, la rupture et la fatigue) du revêtement TPV et du substrat jouent un rôle majeur dans le comportement à l’usure des courroies Poly- V. De plus, les images MEB de la surface après usure ont montré deux mécanismes caractéristiques de l’usure par abrasion (arrachement de la fibre – détachement du constituant thermoplastique de la couche non-tissée et apparition de rides d’usure). Les tendances et mécanismes d’usure obtenus avec le tribomètre haute température sont similaires à ceux rapportés sur les bancs industriels. L’approche présentée dans ce travail fournit une base pour le développement de futures formulations de matériaux qui pourraient améliorer la performance d’usure du revêtement des courroies en Poly-V.

Mots-clés : Elastomère thermoplastique, tribomètre haute température, température de contact, usure par glissement, frottement