Alliages Antifriction STAR ® à base d’étain et de plomb

Qu’est-ce qu’un alliage antifriction ?

L’alliage antifriction correspond à un alliage constitué d’étain, d’antimoine, de plomb et de cuivre à phase molle à faible point de fusion et à phase de particules dures. Son inventeur est un ingénieur métallurgiste américain, Isaac Babbitt (d’où l’appellation Babbitt Metal). Plusieurs techniques existent pour obtenir des alliages antifriction : par coulée, par revêtement ou par pulvérisation. Ils sont dotés d’une densité de 7,38 kg/m. Selon les éléments qui les composent, ils peuvent se décliner en alliage antifriction à base d’étain, en alliage antifriction à base de cadmium ou en alliage antifriction à base de plomb.

L’alliage antifriction trouve son usage dans la production des paliers lisses. Quand un roulement coulissant fonctionne, il génère un important frottement contre l’arbre de charge lourde qui tourne à grande vitesse. Une structure en alliage possédant des points souples à matrice dure et des points durs à matrice souple est mise en place afin d’atténuer ce frottement. Après une période de mise au point, la matrice molle devient convexe dans la partie extérieure du point dur et concave dans la partie intérieure. Cela entraîne la formation d’un petit espace entre les surfaces de glissement permettant le stockage de l’huile lubrifiante et ainsi, l’atténuation du frottement. Le point dur sert de support, ce qui permet au roulement de fonctionner convenablement.

Quelques exemples d’alliages

Nous vous présentons quelques exemples d’alliages antifriction utilisés pour atténuer les frottements entre les pièces mécaniques.

L’alliage antifriction à base d’étain

Il s’agit de l’alliage à base d’étain constitué de 2 % à 6 % de cuivre, de 3 % à 15 % d’antimoine et de moins de 1 % de cadmium. De l’antimoine est présent dans la composition de la matrice de phase molle de l’alliage, constitué majoritairement d’étain. Les points durs, quant à eux, sont constitués d’éléments métalliques comme le Cu3Sn et SnSb.  L’atout des alliages antifriction à base d’étain est qu’ils assurent une meilleure conductivité thermique. De plus, ils offrent une bonne plasticité ainsi qu’un faible coefficient de dilatation et de frottement.

Malgré cela, l’alliage à base d’étain résiste moins à la fatigue. Il convient pour le coulage de gros roulements de machines comme ceux d’une turbine à vapeur, d’un moteur à vapeur haute vitesse à haute puissance et de machine-outil.

L’alliage antifriction à base de plomb

Les alliages antifriction à base de plomb sont constitués de 5 % à 15 % d’étain, de 10 % à 20 % d’antimoine et de faible quantité de cuivre, d’arsenic et d’autres éléments d’alliage. Le plomb qui compose majoritairement la matrice molle contient un alliage de roulement à base d’antimoine, ce qui permet l’obtention d’une solution solide. Les points durs, quant à eux, contiennent des composés métalliques comme le Cu3Sn et SnSb.

Comparé à l’alliage antifriction à base d’étain, l’alliage antifriction à base de plomb est moins solide et moins résistant. En effet, il dispose d’un coefficient de frottement assez élevé et il résiste moins aux chocs. Malgré cela, son coût est plus accessible. Il convient pour le roulement avec une température de fonctionnement inférieur à 120°C. Ainsi, il peut équiper les compresseurs, les broyeurs, les moteurs et les pompes à vide.

L’alliage antifriction à base d’étain apporte davantage de dureté et de résistance qu’un alliage au plomb. Il résiste mieux à la corrosion. Pour ces nombreuses raisons, l’alliage à base d’étain est largement utilisé dans les industries.

La particularité des alliages antifriction est qu’ils ont dû mal à résister à des pressions importantes. Ils équipent généralement les grandes bagues de roulements de garniture d’arbres, de roulements, de broches de machines, de manchons d’arbre dans le ciment. Dans certaines machines, ils peuvent également remplacer le laiton.