CFM 2019

Étude expérimentale du frottement de fils de carbone : effet de l'ensimage
Michel Tourlonias  1@  , Marie-Ange Bueno  1@  , Catherine Jordan  1@  , Dominique Poquillon  2@  
1 : Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles  (LPMT)
Université de Haute Alsace - Mulhouse : EA4365, Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs Sud Alsace
2 : Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux  (CIRIMAT)  -  Site web
Université Paul Sabatier (UPS) - Toulouse III, CNRS : UMR5085, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
INPT-ENSIACET 4 allée Emile Monso - BP44362 31030 Toulouse cedex 4 -  France

Face à la croissance de l'utilisation des matériaux composites et notamment à renfort carbone, des études sont menées pour mieux comprendre les étapes du processus de fabrication et par conséquent pouvoir mieux les maîtriser en anticipant les difficultés. Deux approches sont ainsi abordées : i) améliorer les conditions de mise en œuvre (manipulation des renforts, conditions de tissage, conditions de mise en forme) et ii) réaliser des modèles toujours plus performants en vue d'optimiser les pièces et leurs renforts.

L'objectif de ces études est, outre d'améliorer la productivité et de prévoir les propriétés mécaniques finales du composite, de réduire le risque de défauts dans les renforts. L'ensemble des interactions entre les torons constitutifs du renfort et entre les torons et les éléments métalliques environnant sont une cause importante de dégradation du renfort, de réduction de ses propriétés mécaniques. Aussi, les phénomènes de frottement qui se produisent, notamment à l'interface entre les torons sont primordiaux. Diverses études préalables ont mis en évidence dans ces phénomènes de frottement l'influence de l'angle entre les torons et le comportement des fibres individuelles.

Pour faciliter les manipulations, le tissage et l'imprégnation par la résine, les torons sont ensimés. Cependant, cette couche superficielle modifie les propriétés tribologiques des torons et des fibres de carbone et la tenue de cet ensimage au cours du processus de réalisation du renfort peut se poser.

Dans cet objectif, la présente étude consiste à mettre en évidence l'influence de l'ensimage sur le frottement, tant à l'échelle des fibres que des torons et leur comportement dans le temps, en étudiant le coefficient de frottement et son évolution. Des fibres présentant différents ensimages ont été testées et l'influence et l'efficacité d'essais de désensimage ont également été étudiés.

Pour ce faire, des tests de frottements ont été réalisés, à l'échelle de la fibre comme du fil, sur des tribomètres adaptés aux matériaux fibreux. L'analyse des forces tangentielles et normales, ainsi que de leur évolution au cours d'un essai de frottement est faite. L'évolution du coefficient de frottement qui en résulte est également suivie. Une analyse au MEB de la surface des fibres éclaire ces résultats sur les phénomènes qui se produisent.


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