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.