Intérêts tribologiques des revêtements DLC pour applications fortement chargées : les roulements

Afin d’aider les industriels dans le choix de revêtements DLC (Diamond Like Carbon), le Cetim a mené une étude permettant de mieux appréhender l’influence des paramètres structurels des couches minces (épaisseur, adhérence, composition…) sur le comportement en frottement et la résistance à l’usure de différents dépôts carbonés.

Figure 1 : Roulements utilisés pour l’étude.

Tableau 1 : Composition chimique de l’acier 100Cr6 selon la norme ISO683-17 :2014.

Figure 2 : évolution de la rugosité après tribofinition (moyenne sur les trois types de roulements).

Tableau 2 : Moyenne des mesures de rugosité sur pistes de roulement brutes de fabrication.

Tableau 3 : Moyenne des mesures de rugosité sur pistes de roulement après tribofinition.

Tableau 4 : Nature et épaisseur des dépôts.

Tableau 5 : Dureté à cœur des bagues de roulement à bille après revêtement.

Tableau 6 : écart moyen des mesures avant et après dépôt (µm).

Figure 3 : Zones de revêtements des éléments de roulement (en rouge).

Figure 4 : Observations au MEB des traces d’indentation sur surfaces revêtues (Rockwell, 150kg) et indices d’adhérence associé (classement Cetim).

Tableau 7 : Résultats des essais en brouillard salin.

Figure 5 : Bagues de roulement revêtues DLC après 72h d’exposition en brouillard salin.

Figure 6 : Modèle structural des couches minces de Messier [4].

Figure 7 : Charge maximale sans défaillance à 200h.

Figure 8 : Dépôt 22B - écaille de fatigue superficielle dans la piste de roulement.

Figure 9 : Dépôt 52B – Arrachement du revêtement sur toute la circonférence de la piste de roulement.

Figure 10 : Influence de l’adhérence sur la tenue à la charge des dépôts.

Figure 11 : Butée à rouleau conique pour essai de couple de roulement.

Tableau 8 : Configurations des essais de mesure de couple de roulement.

Figure 12 : Couple relatif des essais de couple de roulement en condition de lubrification limite.

Figure 13 : Principe de l’essai FEB.

Figure 14 : Résultats des essais FEB.

Figure 15 : Influence de ductilité du dépôt sur sa durée de vie en FEB (bague sans tribofinition).

Figure 16 : Corrélation entre les essais de couple de roulement et la durée de vie en FEB.

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