Thèse Julien Labbé

Détection et étude de micro-déplacement des contacts sous contrainte vibratoire et leurs conséquences sur les matériaux et revêtements des connecteurs automobiles

Membres du Jury :
* Mr. François Robbe-Valloire Rapporteur (Sup Méca Paris).
* Mr. Luc Lavisse Rapporteur (Université de Bourgogne)
* Mr. Tayeb Mohammed Brahim Examinateur (IETR)
*Madame Mariko Dunseath-Terao Examinateur (IPR- Université de Rennes1) *Madame Florence Le Strat Examinateur (Entreprise Renault)
* Mr. Noureddine Benjemâa Examinateur (Entreprise Contelec)

Les vibrations issues du fonctionnement d’un véhicule automobile (moteur, route) sont transmises aux connecteurs électriques. Ces vibrations peuvent induire des déplacements relatifs entre certains des composants du connecteur à l’interface de contact. Les éléments en contact sont de diverses formes et diverses natures dont une partie femelle (dite clip) dans laquelle s’introduit une partie male (dite languette). Or, un déplacement relatif de quelques micromètres entre le clip et la languette est suffisant pour dégrader et ce de manière irréversible, l’interface de la zone de contact électrique (phénomène de fretting-corrosion). Il est donc nécessaire de connaître le comportement vibratoire interne d’un connecteur i.e. des connectiques pour préconiser sa meilleure son utilisation au sein d’un véhicule.
Un banc d’essai sur pot vibrant a été réalisé dans le but de caractériser le comportement vibratoire d’un connecteur soumis à un profil vibratoire. Les mesures ont été réalisées par tribométrie en réalisant des orifices d’accès au clip et à la languette. De là, l’analyse des vibrations induites a mis en évidence des directions de déplacement multi-axiales des composants du connecteur et notamment celles d’un support du clip dit porte-clip, et ce malgré une vibration  dont la direction est mono-axiale.
L’analyse a également mis en évidence une correspondance vibratoire entre le clip et le porte-clip ainsi que des phénomènes de résonances. De là, une première approche sur une modélisation numérique, basée sur un système masse-ressort-amortisseur, a été proposée. Cette analyse permet de caractériser le comportement vibratoire général d’un connecteur sans dépendre du type de vibration appliquée. C’est une nouvelle approche dans la caractérisation de connecteurs électriques utilisés dans l’industrie automobile.
Les éléments en contact d’un connecteur sont revêtus de matériaux qui les protègent des dégradations mécaniques et  chimiques. Ces revêtements (de quelques micromètres d’épaisseur) peuvent être des matériaux nobles (or, argent,…) ou non nobles (étain, …).
Le déplacement relatif entre un clip étamé et une languette étamée engendre la formation d’un troisième corps à l’interface de contact. Ce troisième corps est composé de débris oxydés qui perturbent la conduction des charges électriques. L’utilisation d’une atmosphère de di-azote (N2) et l’analyse de la tension de contact en fonction de l’emplacement du clip par rapport à la languette ont mis en évidence la dynamique des débris oxydés avec notamment leur évacuation hors de la zone de contact. De plus, l’analyse d’une zone de contact dégradée à la microsonde nucléaire a permis de doser l’oxygène et de mettre en valeur deux types d’oxydes de cuivre. Ces caractérisations permettent de mieux comprendre le phénomène de fretting-corrosion et ses conséquences.