Tribologie de systèmes d'étanchéité en mouvement alternatif linéaire pour vérins hydrauliques

L'environnement de travail de vérins hydrauliques est varié et peut devenir extrême au niveau de certaines applications. Des contraintes de charge, de vitesse, de température et de contamination font partie des préoccupations des ingénieurs du domaine. Certains phénomènes d'usure sont rencontrés au niveau des contacts mécaniques d'un vérin hydraulique. Ce mémoire étudie la tribologie de contacts mécaniques dynamiques linéaires s'établissant au niveau des vérins hydrauliques industriels et télescopiques. Plus précisément, le frottement entre un joint d'étanchéité et une tige de vérin ou un tube sont les contacts étudiés plus en détails. L'objectif de ces travaux de maîtrise est, dans un premier temps, de définir et d'étudier le problème tribologique posé. La définition du contact s'effectue notamment par la caractérisation des matériaux et de l'environnement du contact. L'étude du contact entre un joint et un antagoniste s'effectue notamment à partir d'un tribomètre permettant de reproduire le contact. Par la suite, un banc hydraulique est mis à contribution afin de vérifier la performance de nouveaux couples de matériaux. L'innovation au niveau des matériaux s'est développée tant du côté des joints d'étanchéité que des revêtements appliqués aux tiges et aux tubes. Le présent mémoire débute par la présentation de la problématique au niveau de différents secteurs industriels où les vérins hydraulique sont utilisés. Par la suite, une revue de la littérature présente les diverses études entourant la tribologie d'un joint d'étanchéité lubrifié. On aborde également les revêtements actuels de l'industrie et ceux en développement. Avant d'introduire les résultats, les procédures expérimentales entourant la caractérisation des revêtements et l'emploi des tribomètres sont décrites. Ainsi, la caractérisation des couches nitrurées, revêtement utilisé par les Industries Mailhot, indique une dureté de 793 HV au niveau de la couche blanche. Le fini de surface de ce type de revêtement est caractérisé par la présence de porosité. Les paramètres de rugosité, recueillis au niveau de tige de vérin en service, font d'ailleurs état de cette porosité (Ra=0,22 μm, Rp=0,47 μm, Rk=0,71 μm, Rv=1.19 μm). Le revêtement concurrent, le chrome dur a également été caractérisé. Sa dureté a été mesurée à 926 HV par nano indentation. Son fini de surface est défini par les stries de polissage. Une tige de vérin chromée en service présente un fini de surface sans porosité (Ra=0,18 μm, Rp=0,66 μm, Rk=0,60 μm, Rv=0,67 μm).