Les coussinets « sputter » MAHLE se reconnaissent à la mention « SPUTTER » au dos – et au «m» bien connu des spécialistes.

Les coussinets « sputter » sont des composants indispensables des moteurs diesel et essence hautes performances. Mais en quoi consiste exactement ce revêtement ? Comment est-il obtenu ? Et pourquoi ? Mahle aftermarket news répond aux principales questions sur ce thème.

Que cache l'appellation « sputter » ?
Et pour commencer : d'où vient ce mot ? Le dictionnaire d'anglais livre une première réponse étonnante : « to sputter » y est traduit par « bégayer » ou « chuinter ». Des coussinets bégayeurs ? Cela ne veut pas dire grand-chose. La définition du verbe « to spatter » nous rapproche déjà un peu plus de la solution. « to spatter » signifie en effet « pulvériser ». Pour approfondir cette piste, nous avons eu l'idée de consulter le terme « sputtering » – et y trouvons une définition plus précise : « projection en gouttes », accompagnée de l'explication physique : « pulvérisation cathodique ». Mais qu'entend- on exactement par là ?

Dans un récipient contenant essentiellement du vide et une quantité réduite de gaz rare, on place une anode chargée positivement, une cathode chargée négativement couverte d'une couche de métal – et le coussinet à trois matériaux qui doit recevoir le revêtement « sputter ». Une tension est appliquée entre l'anode et la cathode. Les électrons sont projetés vers l'anode et ionisent sur leur passage les atomes de gaz rare. Ces atomes de gaz rare, désormais positifs, sont alors propulsés vers la cathode et arrachent des atomes à la couche de métal qui recouvre la cathode. Cela libère également des électrons secondaires qui vont à leur tour ioniser d'autres atomes de gaz rare. On obtient ainsi un mélange appelé plasma stationnaire et constitué d'électrons libres, d'ions positifs et de particules neutres de gaz rare. Les atomes neutres arrachés à la couche de métal des cathodes se condensent pour former un revêtement métallique mince extrêmement résistant sur la surface de glissement du coussinet.

1. Arrivée d'argon (gaz plasma) 2. Flux d'ions 3. Flux de matière atomique (dispersion)

Quel est le rôle des coussinets?
On trouve dans le compartiment moteur et au niveau de la bielle divers arbres en rotation : vilebrequin, arbre à cames, axes de culbuteur ou arbre d'équilibrage. Les coussinets qui servent de support à ces arbres sont soumis à des contraintes mécaniques très importantes, notamment des pressions à l'allumage pouvant atteindre 200 bars. Mais ce n'est pas tout : en raison des améliorations constantes apportées aux moteurs à combustion, les performances spécifiques s'accroissent, la taille des moteurs diminue, réduisant du même coup les dimensions des paliers des coussinets. Simultanément, les nouveaux modes de construction des moteurs entraînent un espacement des changements d'huile.

Quelles sont les principales contraintes s'exerçant sur les coussinets?
Les charges spécifiques relevées en particulier sur les coussinets de bielle et les paliers de vilebrequin ont nettement augmenté au cours des dernières années. Ainsi, les coussinets des moteurs diesel à injection directe doivent supporter des pressions pouvant atteindre 120 N/mm2. Les coussinets classiques à deux et trois matériaux avec couches de glissement galvanisées se heurtent ici à leurs limites. Les moteurs modernes réclament des coussinets fabriqués dans des matériaux d'une résistance à la fatigue sensiblement accrue et au taux d'usure moindre, surtout dans les zones de frottement mixtes. En même temps, ces matériaux doivent offrir une bonne résistance à la corrosion, même à des températures élevées.

	Coussinets massifs Les coussinets massifs sont entièrement fabriqués dans un métal obtenu à partir d'alliages spéciaux.
	Coussinets à deux matériaux Les coussinets à deux matériaux sont utilisés sur les moteurs essence et diesel à aspiration naturelle équipant des véhicules de tourisme soumis à des sollicitations faibles à moyennes. Ils sont composés de la carcasse en acier, d'une couche intermédiaire et d'une couche de métal, généralement un alliage aluminium.
	Coussinets à trois matériaux Pour les moteurs soumis à des sollicitations plus grandes, on a recours la plupart du temps à des coussinets à trois matériaux. Ils sont composés de la carcasse en acier, d'une première couche, d'une couche barrière et de la couche de glissement. Les coussinets « sputter » sont des coussinets à trois matériaux spécifiques qui possèdent une dureté et une résistance à l'usure considérablement accrues grâce à un procédé de production particulier (pulvérisation cathodique ou « sputtering »).

Pourquoi choisir un coussinet de type « sputter » ?

Un coussinet « sputter » est un coussinet à trois matériaux dans lequel la couche de glissement n'est pas appliquée par galvanisation, mais par pulvérisation cathodique. Ce procédé de revêtement ne fonctionne que sous vide poussé. Des particules infimes sont arrachées par haute tension à une cathode et projetées sur la surface du coussinet. Le revêtement se caractérise par sa finesse de grain et de dispersion et par sa très grande adhérence sur le matériau porteur. Grâce au grain réduit, la couche obtenue possède une dureté remarquable, une limite d'élasticité élevée et une excellente résistance à l'usure.

Où utilise-t-on des coussinets « sputter » ?
Pour les paliers soumis à de fortes sollicitations, on a toujours recours à des couples de coussinets composés d'un coussinet « sputter » et d'un coussinet à trois matériaux classique. Le coussinet « sputter » est placé dans la zone la plus sollicitée ; en face, on monte le coussinet plus souple à trois matériaux. Dans le cas du palier de bielle, le coussinet « sputter » est donc monté dans le sens de la tige et l'autre coussinet dans le sens du chapeau de palier. Dans le cas du palier de vilebrequin, c'est exactement l'inverse. Le coussinet « sputter » est ici placé dans le chapeau de palier, tandis que le coussinet à trois matériaux est placé dans le sens du bloc moteur.

À quoi reconnaît-on un coussinet « sputter » ?
Aussi complexe et minutieux que soit le procédé de revêtement utilisé, aussi impressionnantes que soient les performances – le coussinet « sputter » ne se distingue guère à première vue des autres types de coussinet. Son apparence n'a rien de spéciale. Pour reconnaître la moitié de coussinet à revêtement pulvérisé, les coussinets « sputter » de MAHLE portent donc au dos la mention « SPUTTER ». C'est indispensable pour garantir un montage correct – car le bon positionnement du palier « sputter » joue un rôle essentiel pour le bon fonctionnement et la longévité des coussinets.

Pourquoi utilise-t-on toujours les coussinets « sputter » et à trois matériaux deux par deux ?

Une des raisons tient au coût de fabrication élevé du revêtement « sputter ». Ces coussinets ne sont pas nécessaires dans les zones peu sollicitées et on se contente donc de les monter dans les autres endroits. La deuxième raison réside dans l'extrême dureté du revêtement « sputter » qui ne permet pas d'absorber les saletés apportées par l'huile de moteur. Plus tendres, les coussinets à trois matériaux vont capter les éventuelles impuretés dans leur surface de glissement galvanisée – évitant ainsi qu'elles ne viennent endommager le moteur.

Pourquoi choisir un spécialiste des coussinets « sputter » ?
Premier fabricant mondial de pistons et partenaire en développement des constructeurs automobiles et motoristes, MAHLE possède des compétences poussées en matière de recherche, de test et de fabrication de pièces de moteur.

Les coussinets « sputter » sont notamment utilisés dans les moteurs suivants:

Audi/VW série TDI : 1,9 / 2,0 / 2,5 / 4,0 / 5,0 l
Moteurs à essence Audi : 6,0 l (W12) / 1,8 l (225 PS)
MAN : D2865
Véhicules utilitaires Mercedes-Benz : BR 400, BR 500, BR 900
Voitures particulières Mercedes-Benz : moteurs CDI BR 600
PSA série HDI : 1,4 / 1,6 / 2,0 / 2,2 / 2,7 l