Un webinaire promeut le processus pour les huiles d’aviation.

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La tribologie par conception vise à simplifier et à rendre plus efficace le développement de solutions tribologiques impliquant des huiles lubrifiantes et des matériaux de roulements et d’engrenages utilisés dans les turbines à gaz d’aviation, a déclaré un vétéran de l’industrie lors d’un webinaire de la Society of Tribologists and Lubrications Engineers.

La tribologie par conception est un processus développé par Lavern Wedeven, directeur de Wedeven Associates, basé à Edgemont, en Pennsylvanie, qui conçoit et exploite des machines de test de tribologie.

« La tribologie par conception est une opportunité d’harmoniser la science et la technologie des ingrédients de l’interface et de les réimplémenter via la chaîne d’approvisionnement technologique », a-t-il déclaré lors du webinaire « New Horizons for Aviation Tribology » qui s’est tenu aujourd’hui.

Il a noté que le point clé, où le risque entre en jeu, se situe après le troisième niveau TRL. Le premier comprend généralement des concepts d’huile et de matériaux. Le second comprend des tests de propriétés et le troisième des tests de dépistage d’usure, d’éraflures et de fatigue. Le quatrième niveau TRL est le point de décision où le risque entre en jeu. Après cela, le cinquième niveau comprend des simulations et une modélisation à contact unique, le sixième implique des essais de moteurs à turbine d’aviation et le septième des essais en vol réels. Le neuvième et dernier niveau consiste à corriger les « bogues ».

« Lorsque vous regardez la préparation technologique pour l’avenir, nous savons qu’elle réduit les risques – nous en avons fait l’expérience au cours des 15 dernières années », a-t-il déclaré. Du côté négatif, a-t-il noté, le niveau de maturité technologique est très coûteux et consommateur, bien qu’il ne soit pas propice à l’innovation. « Ce que nous devons faire, c’est simplifier cela et travailler cela de manière beaucoup plus efficace », a-t-il déclaré. « Et c’est ce que nous appelons la tribologie par conception. »

Dans l’aviation, les progrès en matière de sécurité et de technologie passent toujours par les leçons apprises, a-t-il noté. « Nous avons certainement fait de grands progrès ; l’histoire a montré que c’était un peu chaotique, et même parfois dysfonctionnel », a-t-il déclaré. « Notre conclusion est, avec les leçons apprises, qu’il y a un impact énorme de la chimie du pétrole, des roulements et des engrenages, et de la chimie de la surface de l’acier qui peut vous exposer à un risque élevé, mais vous offre également de nombreuses opportunités de durée de vie et de durabilité et ce que nous appelons interface conception tribologique d’ingénierie.

Il a expliqué que l’ingénierie tribologique est l’harmonisation des ingrédients d’interface – les ingrédients sont l’huile avec sa rhéologie et sa chimie – et le corps de matériau de substrat A et B, et le film de surface qui se forme entre les deux sur le service. Un autre facteur est la topographie, c’est-à-dire la géométrie, la rugosité et la texture de la surface concernée. « C’est l’harmonisation de ces ingrédients pour répondre aux exigences fonctionnelles de l’application ciblée », a-t-il déclaré.

Wedeven a déclaré que les facteurs clés impliqués dans l’aviation sont les mouvements intenses, le stress et la température. Il a noté que les composants d’un moteur à turbine à gaz peuvent parcourir bien plus de 100 miles par maison. Pendant ce temps, le stress impliqué pourrait être l’équivalent de prendre un camion Mack et de le mettre sur une empreinte digitale. La température élevée impliquée pourrait être presque la peau de celle d’un four à pizza. « L’idée est de capturer les mécanismes de lubrification, d’éviter les mécanismes de défaillance et de comprendre comment ils se manifestent pendant le fonctionnement », a-t-il déclaré.

La tribologie par conception est un processus en six étapes qui comprend la théorie, les outils de test et d’analyse, la méthodologie, le processus, la stratégie et le développement d’une solution. La théorie concerne le mouvement, la contrainte et la température impliqués, ainsi que d’autres paramètres, tels que la pression, l’épaisseur du film de température, la rugosité de surface et le frottement d’interface.

Les exigences fonctionnelles abordées dans la tribologie par conception incluent la durée de vie et le faible frottement, la durabilité ; fiabilité, adaptabilité.

« La tribologie par conception, si elle est utilisée pour se concentrer sur des problèmes critiques, nous pouvons diagnostiquer le problème rapidement et nous pouvons trouver des solutions rapidement si nous suivons toutes les étapes à venir », a-t-il déclaré.

Wedeven a souligné l’importance d’impliquer toutes les personnes impliquées. « Pour mettre en œuvre cela, nous devons engager la chaîne d’approvisionnement technologique – des scientifiques et des technologies, des fournisseurs de matériaux, des fournisseurs de composants, des équipementiers et des utilisateurs et opérateurs – nous devons engager toutes ces personnes pour que cela fonctionne », a-t-il déclaré. . La question pour l’avenir est de savoir si de tels systèmes peuvent fonctionner dans des domaines tels que la durabilité et l’électrification, a-t-il noté. « Pour créer du nouveau matériel en peu de temps, nous ne pouvons pas fonctionner comme nous le faisions par le passé, où les choses prennent trop trop de temps, coûtent beaucoup trop d’argent et constituent un risque que nous ne voulons vraiment pas prendre », dit Wedeven.

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