Mécanismes d'action tribologique des films secs en emboutissage
Institution:
Ecully, Ecole centrale de LyonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Continuous improving of the drawability of its steels is part of the USINOR research. The reduction of friction coefficient under the blank holder by the use of organic coatings (polymer films or wax) on steel sheet is one possible way of progress. This study aims to have a better understanding of the mechanisms of the tribological action of organic coatings in deep drawing. The substrate used for the study is a zinc-coated sheet. First, we have chosen model systems (a polyethylene, a grafted polyethylene, an acrylic resin and a vegetal wax) in order to evaluate their tribological properties (friction tests on a flat on flat tribometer and cup tests). Different friction mechanisms have been underlined : shearing at the interface zinc/polymer (flattening of substrate asperities and important amount of zinc and polymer transfer on the tools), shearing in the polymer with or without formation of rolls and sliding at the interface indenter/polymer. These two last mechanisms provide many advantages in deep drawing : protection of the surfaces and reduced pollution of the tools. Temperature tests on a pin on flat tribometer have been carried out to explain these mechanisms. The parameters - glass transition temperature, melting temperature, polarity (that is to say the capabilty of the polymer to form a transfer film with a good adhesion on the counterface) and ductile-brittle transition temperature - have been considered to explain the observed behaviours.
Abstract FR:
L'amélioration en continu de l'emboutissabilité de ses aciers fait partie intégrante des axes de recherche d'USINOR. Pour ce faire, la diminution du frottement sous le serre-flan apportée par l'utilisation de films secs (dépôt organique à base de polymères ou de cires) à la surface des tôles d'acier est une des voies possibles de progrès. Ce travail de recherche a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes d'action tribologique des films secs. Notre substrat d'étude est une tôle électrozinguée. Notre démarche a été de choisir des systèmes modèles (un polyéthylène, un polyéthylène greffé, une résine acrylique et une cire végétale) avec l'objectif d'évaluer dans un premier temps leurs performances tribologiques (essais de frottement sur un tribomètre plan/plan et essais de cup-test). Différents mécanismes de frottement ont été mis en évidence : cisaillement à l'interface zinc/polymère (arasement des rugosités du substrat et transfert important de zinc et de polymère sur les outils), cisaillement dans le volume du polymère avec ou non formation de rouleaux et glissement à l'interface indenteur/polymère. Ces deux derniers mécanismes offrent plusieurs avantages en emboutissage tels que la protection des surfaces et une faible pollution des outils. Des essais complémentaires en température sur un tribomètre pion/plan ont permis de préciser ces mécanismes. Les paramètres - température de transition vitreuse, température de fusion et polarité (c'est-à-dire l'aptitude du polymère à former un film de transfert adhérent sur l'antagoniste) et température de transition ductile- fragile - ont été considérés pour expliquer les comportements observés.