I.14 PHENOMENES MECANIQUES DANS LE DISQUE
Les phénomènes mécaniques peuvent
être classés en trois catégories :
· le chargement (pression et couple), les conditions aux
limites (serrage du disque sur le moyeu, contact avec la jante, présence
de l'étrier) et la géométrie du disque qui donnent la
déformation globale du disque, La dissymétrie de dilatations
engendrée favorise la mise en cône du disque (Fig.I.34) ;
·
Chapitre I Etude Bibliographique
20
le contact entre le disque et les plaquettes ;
· l'usure.
Fig. I.34 : Mise en cône
d'un disque de frein. I.15 MATERIAUX CONVENTIONNELS : ACIERS
,FONTES I.15.1 Acier
L'acier et la fonte sont les matériaux utilisés
le plus couramment de nos jours dans l'industrie automobile. Les aciers sont
des aciers inoxydables austénitiques tel que un X2 Cr Ni Mo 17-12
(ancienne désignation : Z2 CND 17-12 soit 0,02% de carbone, 17% de
chrome et 12% de nickel ainsi que des traces de molybdène). Les
propriétés mécaniques de ces aciers sont une grande
ductilité ainsi qu'une grande résilience, en particulier à
haute température [13].
I.15.2 Fontes
Les fontes à forte teneur en carbone sont aussi les
matériaux les plus couramment utilisés dans l'industrie
automobile, le tableau ci-après donne les compositions des alliages en
fontes (FG) destinés à la fabrication des disques de frein.
Eléments de l'alliage
|
FG 25 alliée
|
FG 20 HC
|
FG 20 HC
|
C%
|
3.0 à 3.5
|
3.62 à 3.68
|
3.7 à 3.9
|
Si%
|
1.9 à 2.4
|
max 2.1
|
1.8 à 2.2
|
Mn%
|
0.6 à 0.9
|
0.65 à 0.80
|
0.5 à 0.8
|
P%
|
max 0.12
|
max 0.085
|
max 0.12
|
S%
|
max 0.10
|
max 0.095
|
max 0.10
|
Cr%
|
0.2 à 0.4
|
0.18 à 0.3
|
....0.1
|
Mo%
|
0.3 à 0.5
|
0.3 à 0.45
|
-
|
Cu%
|
0.2 à 0.3
|
0.3 à 0.45
|
....0.25
|
Ni%
|
0.1 à 0.3
|
-
|
-
|
Ti%
|
-
|
0.03 à 0.05
|
-
|
Sc%
|
0.82 à 1.01
|
1.0 à 1.03
|
1.01 à 1.10
|
Dureté HB 30,750/5
|
-
|
180 à 225
|
160 à 200
|
Rm N/mm
|
250 à 300
|
.....200
|
.....150
|
|
Tableau. I.1 : Composition et
résistance des 03 sortes de fontes pour la conception des disques
[14].
Chapitre I Etude Bibliographique
21
L'indice de saturation du carbone a été
calculé par la formule de Jungbluth :
C : teneur en carbone. Si : teneur en silicium. P : teneur en
phosphore.
I.15.3 Carbone
Le matériau composite qu'est le carbone a
été découvert en 1958, à la suite de la pyrolyse
d'une fibre composite avec une matrice organique. Ce matériau,
composé d'un renforcement de carbone et d'une matrice carbone, ont
été développés dans un premier temps pour une
application dans le domaine aéronautique [13].
Les disques en carbone sont dotés des
propriétés suivantes :
Un coefficient de frottement exceptionnel quelle que soit la
température.
· Ils possèdent une grande stabilité
physico-chimique, même à des températures
supérieures à 1000°C.
· Ils ne sont pas sensibles aux chocs thermiques
(dilatation négligeable) ou à la fatigue mécanique.
· Ils sont invulnérables à l'oxydation
jusqu'à 500°C. Une couche antioxydation permet une protection
à plus haute température.
· Ils ont une capacité d'absorption thermique
double de l'acier
· Ils ont des caractéristique mécaniques
spécifiques (comparable, quelle que soit la température, à
l'aluminium quand il est froid) qui augmentent avec la température
jusqu'à 2000° C.
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