Réponse tribologique des composites en PA directement injectés

Frottement Les paragraphes suivants explorent les résultats des tests de frottement sur les échantillons en PA et ses composites. 

Frottement des composites PA/MoS2

La figure 3.15 donne des courbes typiques de l’évolution du coefficient de frottement en fonction du nombre de cycles pour les composites en PA/MoS2 avec différentes fractions massiques de MoS2. En termes d’allures, les courbes de frottement des composites en PA sont différentes de celles des composites en PC. Elles sont marquées par une première étape où le frottement est très faible, cette étape est suivie par une transition durant laquelle le coefficient de frottement augmente, une dernière étape s’ensuit, durant laquelle le coefficient de frottement tend à se stabiliser à des valeurs plus élevées. À ce propos, des études montrent que deux régimes de frottement peuvent apparaitre lors d’un même essai. Ces deux régimes sont séparés par une transition (Souchet, 2004; Blau, 2005; Wang et al., 2005). Souchet a montré que la création et l’évolution d’un film de transfert sur le faciès de frottement est à l’origine de l’apparition plus ou moins tardive d’un phénomène transitoire (Souchet, 2004). Réponse tribologique des composites en PA directement injectés Les polymères thermoplastiques chargés de lubrifiants solides en poudre Basma BEN DHIFALLAH 91 Chapitre III : Analyse du comportement tribologique Cette transition s’effectue entre un régime de faible frottement et d’usure douce, et un régime de fort frottement et d’usure sévère. La régulation du régime de faible frottement est possible par le contrôle de l’évolution du film de transfert, formé par l’agglomération d’îlots de matière sur la surface de contact de la bille (Souchet, 2004; Blau, 2005). Figure 3.15 Courbes typiques correspondant à l’évolution du coefficient de frottement moyen des composites en PA directement injectés en fonction du nombre de cycles à différents taux de MoS2 Le nombre de cycles de frottement par glissement joue un rôle important sur les résultats de frottement des composites. Cet effet est souligné sur la figure 3.16 qui donne l’évolution du coefficient de frottement en fonction du taux massique de graphite inséré au PA6-6 à 1 000 et 10 000 cycles. Ces cycles sont choisis de manière à comparer la première valeur stabilisée dans le régime à faible coefficient de frottement et la seconde valeur stabilisée suite à l’étape de transition obtenue dans un même test. La même allure de variation est observée pour les deux nombres de cycles. Une diminution appréciable du coefficient de frottement est obtenue suite à l’addition des fractions massiques de MoS2 variant de 2 jusqu’à 7%. À 1 000 cycles de frottement par glissement, la valeur initiale du coefficient de frottement du PA est de 0,10 puis elle passe à 0,071 suite à l’addition de 7% massique de MoS2.

Frottement des composites PA/Gr

La figure 3.17 présente des courbes typiques de l’évolution du coefficient de frottement en fonction du nombre de cycles pour les composites en PA/Gr avec différentes fractions massiques de graphite. À 7% en masse de graphite, l’étape de transition est rapide et l’écart entre les valeurs du coefficient de frottement des deux régimes est moins important. À 10% massique de graphite, l’allure de la courbe de frottement change. En effet, la valeur du coefficient de frottement se stabilise rapidement, elle se maintient à peu prés constante . Un taux optimum de 10% de graphite semble conserver la stabilité du frottement au cours des essais. Figure 3.17 Courbes typiques correspondantes à l’évolution du coefficient de frottement moyen des composites en PA directement injectés en fonction du nombre de cycles à différents taux de graphite La figure 3.18 met en exergue l’évolution du coefficient de frottement des composites PA/Gr en fonction du taux massique de graphite à 1 000 et à 10 000 cycles de frottement. À 1 000 cycles de frottement par glissement, une légère diminution du coefficient de frottement est observée pour un taux de graphite compris entre 0% et 7% en masse. En effet, la valeur du coefficient de frottement passe de 0,056 dans le cas du PA à 0,032 pour une fraction de graphite égale à 7% en masse, au-delà de ce taux massique, le coefficient de frottement croit de nouveau et passe à 0,049. À 10 000 cycles de frottement, la valeur du coefficient de frottement du PA a été sérieusement réduite en fonction des fractions massiques de graphite. De plus, on observe une plus grande sensibilité des coefficients de frottement en fonction des taux massiques en graphite. À titre d’exemple, le coefficient de frottement passe de 0,19 pour le PA à 0,08 suite à l’addition de 7% en masse de graphite. La valeur minimale du coefficient de frottement est obtenue pour 10% en masse de graphite. À partir des résultats précédents, on peut déduire que le graphite a entraîné une remarquable amélioration du comportement en frottement du PA, cette amélioration est d’autant plus importante que le taux de graphite  incorporé est élevé. Une étude plus détaillée des mécanismes d’usure de ces composites sera abordée dans le paragraphe qui suit.