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Designing and perfecting a tribometer for the study of friction of a concentrated clay-water mixture against a metallic surface

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Abstract

Extrusion shaping of tiles and bricks containing clay meets with lots of problems because of friction at the interface wall-paste in the extruder and in the die.

These frictions lead to wear of the walls and create defects which alter the materials and its mechanical properties.

In this paper a new device (tribometer) is presented allowing the study of friction of paste samples (kaolin+water) pressed against a plate put into translation.

The analysis of the results obtained with the tribometer, together with observations made on a model, enables us to understand the mechanisms occurring at the interface paste-steel.

It appears that two types of phenomena are present at the interface, depending on the paste composition and the plate surface characteristics:

  • - The flow of water coming from sample consolidation creating enough pressure to build the normal force.

  • - The movement of particles governed by the relationship between the particle size and the plate roughness amplitude.

Résumé

La mise en fome par extrusion des tuiles et des briques à base d'argile, rencontre de nombreux problèmes liés au frottement qui intervient à l'interface pâte-paroi de l'extrudeuse et de la filière.

Ces frottements entraînent l'usure des parois et favorisent l'apparition de défauts qui altèrent l'esthétique et les propriétés mécaniques du produit fini.

Dans cet article est présenté un nouvel appareil (tribomètre) qui permet l'étude du frottement d'échantillons de pâte (kaolin+eau) pressés contre une plaque interchangeable soumise à un mouvement de translation.

L'analyse des résultats obtenus grâce au tribomètre, complété par des observations effectuées sur un modèle analogique, a permis d'aboutir à la compréhension des mécanismes intervenant à l'interface pâte-acier. Il apparaît que l'interface est le siège de deux types de phénomènes dépendant de la composition de la pâte et de l'état de surface des plaques:

  • - L'un d'eux est l'écoulement de l'eau provenant d'une consolidation de l'échantillon, susceptible de créer des pressions suffisantes pour reprendre une partie de l'effort normal,

  • - L'autre est le mouvement des particules contrôlé par le rapport entre la taille des particules et l'amplitude des rugosités des plaques.

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Authors and Affiliations

  1. Laboratoire d'Artois Mécanique et Habitat, Université d'Artois, Rue de l'Université, 62 408, Béthune cedex, France

    C. Djelal

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  1. C. Djelal
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Djelal, C. Designing and perfecting a tribometer for the study of friction of a concentrated clay-water mixture against a metallic surface. Mat. Struct. 34, 51–58 (2001). https://doi.org/10.1007/BF02482200

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