Analyse du frottement poudre-outillage

L'interaction entre la poudre et les outils est présente tout au long des phases de transfert, de compression, de décharge et d' éjection. Cette interaction se caractérise par un effort tangentiel fonction entre autres de l'effort normal, de la densité courante de la pièce, de la nuance de poudre et de l'état de surface des outils. La caractérisation du frottement a donné lieu à la conception et la mise en uvre des dispositifs spécifiques. Le principe de l'essai de frottement est d'imposer un déplacement relatif tangent entre deux surfaces en contact. Au cours de cette expérience, sont mesurés le déplacement relatif, les forces normales et tangentielles ainsi que l'état de déformation du comprimé à vert. Ce principe peut être réalisé au travers de la compression en matrice, ou de manière plus directe avec un dispositif spécifique illustré par la figure 2.4.1. Pour ce dernier, la mesure du coefficient de frottement est effectuée entre la règle (représentant la matrice) et le comprimé par déplacement de la règle. Une contrainte normale contrôlée est appliquée sur un comprimé de masse volumique connue.

Figure 2.4.1: Le comprimé de poudre frotte sur une règle dont le déplacement est piloté

Guyoncourt & al. [GJA$^+$01] ont mis en uvre une matrice instrumentée pour mesurer le coefficient de frottement au cours de la densification de divers poudres. Dans ces conditions, le coefficient évolue en fonction de la densité du matériau, de la vitesse de déplacement relatif et de la nature de la poudre. Dans le cas particulier d'une poudre de fer, le coefficient de frottement évolue entre 0,05 et 0,14. Ce coefficient est, selon Pavier [PAV98], fonction de la densité du matériau, de l'effort normal et de la vitesse de déplacement de la règle. En outre, ce type d'essai est proche de ce qui se passe lors de la phase d'éjection d'une pièce. Cet essai permet d'obtenir de manière directe des ordres de grandeur des efforts dus au frottement lors de la phase d'éjection. Dans les conditions industrielles, le frottement maintient à une température de 80^&cir#circ;C les outillages. Ceci pourrait remettre en cause la validité des valeurs du coefficient de frottement de l'essai décrit ci-dessus. En effet, la diffusion de la chaleur peut opérer rapidement aux interfaces poudre-outil. Afin de quantifier cette influence éventuelle, une étude a été menée par Dorémus & al. [DTP01]. Celle-ci a mis en évidence que le coefficient de frottement n'est pas affecté de façon significative par la gamme des températures classiquement enregistrée sur les presses industrielles.