L'action de glissement de deux pièces métalliques provoque une usure appelée «Grippage des métaux" Cependant, il n'est pas nécessaire d'avoir une action de glissement continue entre les surfaces au fil du temps, même un seul contact mal aligné peut provoquer le grippage. Le défaut de grippage provoque une adhérence indésirable entre les pièces métalliques, ce qui augmente le taux de défauts et la maintenance coûteuse.
Pour éviter le grippage, il est essentiel de comprendre ce qu'est le grippage dans le métal, ses causes et les stratégies anti-grippage. Continuez à lire, cet article inclura toutes ces explications.
Qu'est-ce que le grippage des métaux ? Définition et phénomènes
Qu'est-ce que le grippage dans le métal ? Il se caractérise par une usure adhésive entre les surfaces métalliques due à un frottement à haute pression. La pression de frottement excessive transfère le matériau d'une surface de glissement à une autre, ce qui provoque une usure et une adhérence. Vous pouvez identifier la zone de grippage en identifiant les dommages visuels sur la surface de la pièce, généralement des apparences rugueuses, en relief ou déchirées. Ainsi, toute rayure, dégradation du matériau ou saillie peut suggérer ce défaut.
Mécanisme de grippage / Courtoisie : ResearchGate
Le grippage des métaux est un phénomène microscopique associé à une déformation plastique localisée aux points de contact élevés de la surface. À mesure que les couches d'oxyde sur les surfaces métalliques s'usent, les molécules de métal nu entrent en contact direct. Elles forment des liaisons métallurgiques qui facilitent le transfert de matière mineur ou le soudage à froid, ce qui entraîne des grumeaux surélevés (appelés grippages). Ces grippages augmentent encore la friction à mesure que le mouvement de glissement se poursuit.
Usure par adhérence sur roulement
De plus, le grippage est sujet à tous les métaux et alliages, en particulier les composants en tôle comme ceux produits avec processus d'emboutissage de l'aluminium ou d'autres éléments de formage de tôle. On peut également l'observer dans attaches, hydraulique, roulements, etc.
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Grippage des métaux, usure par abrasion et usure par corrosion
Pour mieux comprendre le grippage des métaux, comparons-le à deux autres types d'usure : l'usure par abrasion et l'usure par corrosion. Toutes ces usures sont distinctes en raison de leurs causes et de leur mécanisme de formation.
L'usure abrasive
Le tableau ci-dessous décrit les principales différences en bref :
| Aspect | Grippage des métaux | L'usure abrasive | Usure due à la corrosion |
| Causes | Usure adhésive due au contact métal sur métal sous charge. | Les particules dures grattent ou érodent la surface. | Les réactions chimiques dégradent le matériau. |
| Effets | Déchirure superficielle et soudure à froid | Rainures, rayures ou érosion de surface. | Rouille, piqûres ou perte uniforme de matière. |
| Conditions | Haute pression, glissement et lubrification insuffisante. | Présence de débris ou de particules abrasives. | Exposition à l’humidité, aux sels ou aux produits chimiques. |
| Prévention | Lubrifiants, métaux différents ou revêtements de surface. | Matériaux plus durs, revêtements résistants à l'usure. | Alliages résistants à la corrosion, films protecteurs. |
| Applications concernées | Roulements, filetages et composants hydrauliques. | Outils, bandes transporteuses et systèmes de meulage. | Structures marines, pipelines et équipements extérieurs. |
Quelles sont les causes du grippage du métal ?
La principale cause du grippage des métaux est le frottement entre deux ou plusieurs pièces métalliques en contact, généralement la force de frottement accrue sous haute pression. Cependant, le frottement peut être le résultat de plusieurs causes indépendantes, toutes conduisant au grippage des surfaces métalliques. Cela comprend la compatibilité des matériaux appariés, le manque de lubrification, les contraintes excessives sur les pièces coulissantes, la rugosité de la surface, etc.
Discutons brièvement de certaines causes clés :
Composition du matériau: Le glissement de matériaux similaires ayant les mêmes propriétés métallurgiques produit de la chaleur et ramollit le matériau pour un transfert microscopique d'une surface à une autre. Ainsi, ce transfert se soude sur la deuxième pièce et entraîne un grippage du matériau.
Manque de lubrification : Le manque de lubrification entre les surfaces rotatives ou coulissantes augmente le contact direct entre les molécules du matériau, ce qui intensifie l'échauffement localisé et provoque le grippage.
Stress excessif : Les charges élevées ou la pression de contact entraînent une interaction plus importante entre les surfaces et augmentent la contrainte locale. Cela favorise le grippage, en particulier dans les composants de fixation.
Qualité de finition de surface : Les finitions de surface rugueuses facilitent davantage de points de contact lorsque deux ou plusieurs pièces glissent ou se déplacent, augmentant ainsi le frottement et donc le grippage.
Effets thermiques : Les températures élevées ou fluctuantes sont une autre cause. Elles accélèrent la dégradation, la déformation et l'adhérence du lubrifiant.
Causes environnementales : La corrosion sur les surfaces des pièces et le fonctionnement dans des environnements abrasifs provoquent des frottements et de l'usure.
Ces causes signifient que la qualité globale des pièces fabriquées et les considérations d'assemblage ont un impact sur le grippage des pièces métalliques. Parallèlement, certaines causes sont liées à la manutention et aux opérations.
Comment prévenir le grippage ? Six stratégies pratiques
Fixations pulvérisées
Après avoir compris ce qu'est le grippage du métal et ses causes, passons aux actions ou stratégies de prévention, du bon choix du matériau au revêtement supplémentaire sur la surface de la pièce.
- Évitez les matériaux similaires
Appariement de métaux différents
Les pièces constituées du même matériau accélèrent le transfert de matière et le travail à froid, tandis que des matériaux distincts offrent les meilleures propriétés anti-grippage. Vérifiez donc les propriétés métallurgiques des pièces coulissantes et assurez-vous qu'elles ont des structures distinctes. Par exemple, l'utilisation d'une pièce en cuivre et d'une autre en laiton peut être la meilleure solution plutôt qu'une composition similaire. Vous pouvez lire les différences métallurgiques de Laiton contre cuivre ici. Par la suite, l'aluminium et l'acier peuvent être une autre paire compatible.
- Lubrification entre les surfaces
Lubrification de la partie coulissante d'une crémaillère
Vous pouvez appliquer des lubrifiants contenant des éléments antigrippants tels que le nickel et le bisulfure de molybdène. La lubrification crée une barrière entre les surfaces de contact et réduit les frottements. Par conséquent, les lubrifiants solides comme le PTFE peuvent être plus performants dans certaines conditions.
- Appliquer un revêtement de surface
L'une des stratégies efficaces pour prévenir le grippage des métaux consiste à revêtir les surfaces, ce qui agit comme une barrière physique et réduit les interactions. Pour réduire les frottements, il est également essentiel d'avoir une finition lisse de la couche de revêtement.
Revêtement anti-grippage
Le nitrure de titane, le zinc et le phosphate sont quelques exemples de matériaux de revêtement anti-grippage, qui peuvent être appliqués avec galvanoplastie ou placage chimiqueDe plus, vous pouvez appliquer un dépôt en phase vapeur d'AlCrN ou de TiAlN pour minimiser le risque d'adhérence.
Si vous êtes plus intéressé, lisez galvanoplastie vs anodisation, deux méthodes qui peuvent être utilisées pour prévenir le grippage du métal.
- Contrôler la charge et la pression de contact
Qu'il s'agisse de fixations, de roulements ou de pistons hydrauliques, évitez les surcharges et les pressions de contact élevées. De plus, des précharges excessives peuvent également augmenter les frottements. Pour cela, utilisez des outils calibrés, pensez à la lubrification et aux systèmes de contrôle numérique.
- Tenir compte des facteurs externes
Appliquez les finitions nécessaires et tenez compte des variables de fonctionnement si vous utilisez des pièces métalliques dans des conditions environnementales difficiles telles que des environnements marins, acides, humides, à haute température et abrasifs. Vous devrez peut-être également tenir compte du choix des matériaux dans de telles conditions.
- Maintenance périodique
Nettoyez régulièrement les débris, les contaminants et la corrosion. Appliquez ensuite à nouveau du lubrifiant. Cela garantit un fonctionnement continu sans grippage.
Quels métaux sont sensibles au grippage ?
Bien que tous les types de métaux et d'alliages puissent subir le grippage, certains sont plus sensibles en raison de leurs propriétés métallurgiques favorables. Les pièces métalliques à ductilité et formabilité élevées sont susceptibles de souffrir du grippage, comme l'aluminium, acier inoxydable et l'acier austénitique. De plus, le métal qui développe des couches d'oxyde peut également augmenter le risque de grippage.
Grippage de l'aluminium
L'aluminium est un métal relativement mou et très ductile. Le matériau a donc tendance à s'user et à durcir facilement. Deux composants mobiles en aluminium sont particulièrement exposés au risque. Les filetages, les fixations et les glissières de porte en sont quelques exemples.
Grippage dans l'emboutissage de l'aluminium
Pour éviter le grippage de l'aluminium, réduisez la pression et appliquez des lubrifiants. Vous pouvez également appliquer une anodisation ou une autre finition dure.
Éraflure de l'acier inoxydable
Les nuances austénitiques d'acier inoxydable sont plus sensibles au grippage que les autres, 303, 304, 316, etc. La raison en est leur ductilité et leurs propriétés de durcissement par trempe. Par la suite, l'absence de surface dure et la formation de couches d'oxyde auto-passivantes contribuent encore davantage à l'effet de grippage.
Grippage sur les fixations en acier inoxydable
Pour éviter le grippage de l'acier inoxydable, utilisez des nuances différentes comme 316 et 420, utilisez Revêtement de surface en PTFE, et appliquer une lubrification appropriée.
Grincement de titane
La capacité de traitement à hautes contraintes et la faible conductivité thermique rendent le titane plus sensible au grippage du métal. Les nuances de titane ont des coefficients de frottement élevés qui favorisent également l'adhérence du matériau.
Pour éviter le grippage du titane, optimisez la conception pour une faible concentration de contraintes, appliquez des revêtements comme TiN et lubrifiez les surfaces.
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résumer
La formabilité, la ductilité, l'écrouissage et la souplesse sont les principales propriétés des matériaux qui rendent le métal sensible au grippage. Parallèlement, la fraction de surface, les contraintes élevées, le désalignement, la température élevée et d'autres conditions opérationnelles en sont les principales causes. Cependant, vous pouvez adapter les stratégies appropriées de prévention, telles que l'application de lubrification, le revêtement de surface et l'évitement des contraintes excessives.
Dans l’ensemble, l’optimisation de l’association des matériaux et du traitement de surface permet de s’attaquer au problème grippage du métalChez ProlenTech, nous pouvons fournir des services complets de finition de surface et de revêtement anti-grippage, qu'il s'agisse de vis usinées CNC ou de produits en tôle. De plus, nos ingénieurs et experts du secteur vous aident à choisir les matériaux et les solutions de lubrification appropriées.
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Questions fréquentes
Qu'est-ce que le grippage dans les pièces métalliques ?
Le grippage est une usure adhésive qui se produit lorsque deux surfaces métalliques glissent l'une contre l'autre sous pression, provoquée par un frottement microscopique-soudage du matériau aux points de contact.
Comment éviter le grippage du métal entre les pièces en aluminium ?
Une lubrification appropriée, une anodisation avec une finition lisse et le parage de l'aluminium avec du métal dur pour les applications de glissement aident à éviter le grippage entre les pièces en aluminium.
Quelles applications sont les plus sujettes au grippage du métal ?
Les applications liées aux contacts coulissants, de fixation et à haute pression sont susceptibles d'être affectées par le grippage. Les boulons, les écrous, les pièces de machines, les roulements, les pistons et les obturateurs de soupapes en sont quelques exemples.
Quels sont les lubrifiants anti-grippage ?
Le PTFE, le bisulfure de molybdène, les composés antigrippants et les lubrifiants à film sec sont quelques-uns des lubrifiants antigrippants. Un lubrifiant courant du marché pour les applications antigrippantes est WD-40®.
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