Importance de la cavitation lors de la fissuration en fatigue du caoutchouc naturel chargé

Cavitation influence on fatigue crack growth in filled natural rubber

¹ Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique, École Centrale de Nantes, BP 92101, 44321 Nantes Cedex 03, France
² Allevard Rejna Autosuspensions, 201 rue Sin Le Noble, 59506 Douai Cedex, France

Auteur de correspondance : erwan.verron@ec-nantes.fr

Reçu : 6 Novembre 2003
Accepté : 21 Novembre 2005

Résumé

Ce travail présente des analyses fractographiques de fissures de fatigue dans le caoutchouc naturel chargé aux noirs de carbone. Afin d'identifier les mécanismes de propagation de fissure, il est nécessaire de connaître l'état de la microstructure autour du fond de fissure. Nous avons donc mis au point une technique permettant de micro-découper le fond de fissure lors d'observations au microscope électronique à balayage (MEB). Cette technique utilise simultanément l'énergie mécanique apportée par l'étirement statique de l'éprouvette dans le MEB et l'énergie fournie par la concentration du faisceau électronique du MEB sur la zone d'observation. Les résultats de ces observations montrent que l'endommagement par fatigue au fond de fissure est dû à la cavitation engendrée par la décohésion entre la matrice polymère et les oxydes.

Abstract

The aim of this present paper is the fractographic analysis of cracks in a carbon black filled natural rubber under fatigue loading conditions. In order to determine the crack growth mechanism, the microstructural state behind the crack tip should be analysed. Here, an experimental method that consists in cutting the crack tip during its observation with a scanning electron microscope is proposed. The crack tip opening is performed using two different energetic sources in order to break cross-links between the macromolecules. The first source is mechanical: the sample is stretched on a simple tensile apparatus. The second one is the electronic beam. Observation results indicate that cavitation is the fatigue damage which drives crack growth. The cavitation mechanism is initiated by the decohesion of the oxides and rubber matrix.