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© 2011 Chevron Lubrification, propriétés des lubrifiants, composition et applic

© 2011 Chevron Lubrification, propriétés des lubrifiants, composition et applications © 2011 Chevron Plan  Lubrification  Propriétés des huiles lubrifiantes  Composition des huiles lubrifiantes  Graisses  Applications des lubrifiants 2 © 2011 Chevron Lubrification Fonctions des lubrifiants  Fonction principale – Lubrification : réduction du frottement et de l’usure  Fonctions secondaires – Refroidissement : suppression de la chaleur générée par le frottement et de la chaleur de procédé – Protection contre la corrosion – Préservation de la propreté : suppression des débris d’usure et de la contamination – Étanchéité  Fonctions complémentaires (dans certaines applications) – Transmission de puissance (huiles hydrauliques) – Isolation (huiles pour transformateurs) – Transfert de chaleur (huiles caloporteuses) 3 © 2011 Chevron Lubrification Qu’est-ce que la lubrification ? Frottement : résistance au mouvement d’une surface par rapport à une autre, causée par les aspérités Usure : perte de matière au niveau de l’une ou des deux surfaces 4 © 2011 Chevron Lubrification Film lubrifiant Lubrifiant : matière entre deux surfaces qui réduit le frottement et l’usure entre les surfaces Lubrification : réduction du frottement et de l’usure entre deux surfaces par l’application d’un lubrifiant 5 Surface statique Surface mobile © 2011 Chevron Lubrification Définitions  Frottement : résistance au mouvement d’une surface par rapport à une autre, causée par les aspérités – Conséquences : • Génération de chaleur et perte d’énergie • Augmentation de l’usure et réduction de la durée de vie de la machine  Usure : – perte de matière au niveau de l’une ou des deux surfaces 6 © 2011 Chevron Lubrification Définitions  Lubrifiant : – matière entre deux surfaces qui réduit le frottement et l’usure entre les surfaces  Lubrification : – réduction du frottement et de l’usure entre deux surfaces par l’application d’un lubrifiant 7 © 2011 Chevron Lubrification Régimes de lubrification  Lubrification limite – Pas de film d’huile de séparation entre les surfaces, contact métal/métal. Frottement maximal.  Lubrification mixte – Lorsque la vitesse augmente, un film d’huile commence à se développer et le frottement diminue.  Lubrification élasto-hydrodynamique – Déformation élastique des surfaces sous l’effet de la charge. Très haute pression. Frottement minimal.  Lubrification hydrodynamique – Augmentation de la vitesse. Un film liquide s’est développé et les surfaces sont totalement séparées. Le frottement augmente doucement avec la vitesse, en raison du frottement interne des liquides. 8 © 2011 Chevron Lubrification Régimes de lubrification : lubrification limite Le film de lubrifiant ne sépare pas les surfaces. En raison de la rugosité de la surface, la zone de contact est en réalité beaucoup plus réduite que la zone apparente ou nominale. © 2011 Chevron Lubrification Régimes de lubrification : lubrification mixte De grosses aspérités font toujours contact. Un film de lubrifiant commence à se développer. © 2011 Chevron Régimes de lubrification : lubrification élasto- hydrodynamique  Sur les surfaces non conformes sur le plan géométrique (denture, par exemple)  La charge est soutenue par de toutes petites zones  pressions élevées.  Déformation élastique des surfaces en raison de la pression élevée  Augmentation de la viscosité en raison de la pression élevée © 2011 Chevron Régimes de lubrification : lubrification hydrodynamique  L’huile est entraînée vers un espace de géométrie non conforme  La pression augmente au fur et à mesure que l’espace se réduit.  L’arbre se soulève et un film d’huile est créé. © 2011 Chevron Régimes de lubrification : lubrification des roulements © 2011 Chevron Lubrification Régimes de lubrification : courbe de Stribeck (viscosité * vélocité) Diagramme ---------------------------- Charge Coefficient de frottement Lubrification mixte Lubrification hydrodynamique Lubrification limite Film > 0,25 µm Film ~ 0,0025 µm Lubrification élasto-hydrodynamique © 2011 Chevron Régimes de lubrification : facteurs affectant l’épaisseur du film de lubrifiant  Charge : plus la charge est élevée, plus le film est fin.  Vitesse : lorsque la vitesse d’une surface augmente par rapport à une autre, l’épaisseur du film de lubrifiant augmente.  Viscosité : les lubrifiants à la viscosité plus élevée donnent des films plus épais.  Pression : la viscosité augmente avec la pression. Les pressions inférieures à 280 - 350 bars ont peu d’effet sur la viscosité. La pression n’est pas considérée comme un élément important pour les paliers lisses moyens. 15 © 2011 Chevron Lubrification Régimes de lubrification : résumé Type de lubrification Exemples Caractéristiques Facteur de lubrifiant Limite/mixte Charges élevées Vitesses réduites Frottement et usure élevés Contact métallique Anti-usure ou extrême- pression Additifs requis Élasto-hydrodynamique Paliers à roulement Engrenages très chargés Frottement et usure faibles Fin film d’huile haute pression Changement de viscosité sous l’effet de la pression Hydrodynamique Paliers lisses Segments/chemises de piston Glissières Frottement et usure faibles Film d’huile épais Changement de viscosité sous l’effet de la température © 2011 Chevron Lubrification Types de lubrifiants  Liquides – Huiles, émulsions d’huile dans l’eau, émulsions d’eau dans l’huile  Graisses – Graisses molles – Graisses épaisses  Solides – Graphite, bisulfure de molybdène 17 © 2011 Chevron Lubrification Graisses : définitions On peut comparer la graisse à une éponge. Sous l’effet d’une charge, l’huile est expulsée. En l’absence de charge, l’huile est réabsorbée par la graisse. CHARGE Graisse Huile Graisse Huile PAS DE CHARGE © 2011 Chevron Lubrification Graisses : définitions  Une graisse lubrifiante est un produit solide ou semi-solide qui représente les suspensions/dispersions colloïdales d’un épaississant dans un lubrifiant liquide.  Les graisses sont statiques (il ne s’agit pas de lubrifiants s’écoulant librement), elles résistent dans une certaine mesure aux forces mécaniques de déformation. 19 © 2011 Chevron Lubrification Graisses : fonctions et exigences  Réduire le frottement et l’usure sur une large plage de températures et sur de longues périodes en séparant lentement l’huile  Protection contre la corrosion  Propriétés adhésives satisfaisantes  Capacité à collecter de faibles quantités de saleté sans influence sur les fonctions 20 © 2011 Chevron Lubrification Graisses : fonctions et exigences  Staticité sous l’effet d’un faible effort mécanique : – pression – gravité – force centrifuge  Joint efficace contre : – l’humidité – les contaminants solides (abrasifs)  Mécanisme difficile à atteindre – lubrification peu fréquente – structure complexe 21 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Vue d’ensemble  Viscosité  Indice de viscosité  Point d’écoulement  Point d’éclair  Indice d’acidité  Indice d’alcalinité  Désémulsibilité  Propriétés émulsionnantes  Stabilité thermo-oxydative  Propriétés anti-usure et extrême- pression  Compatibilité d’étanchéité  Essai sur le terrain  Biodégradabilité 22 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité Shear Stress Dynamic Viscosity η = Shear Rate Dynamic Viscosity η K i n e m a t i c V i s c o s i t y = D e n s i t y en cP ou mPa.s en cSt ou mm²/s © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité de certains liquides  Eau (entre 1 et 99°C) 1 mm2/s  Sirop en hiver 10 000 mm2/s  Huile moteur 10W-40 à 150°C 4 mm2/s  Huile moteur 10W-40 à -20°C 3 000 mm2/s 24 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité IMPORTANCE DE LA VISCOSITÉ !  Viscosité trop faible => mauvaise lubrification – Frottement et usure élevés – Frottement élevé = hautes températures  Viscosité trop élevée => mauvais écoulement – Perte d’énergie – Problèmes de démarrage des machines et des moteurs (démarrage à froid) 25 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité : grades SAE pour les huiles moteur © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité : grades SAE pour les huiles moteur SAE = Society of Automotive Engineers  Valeurs W entre 0 et 25, viscosité à faibles températures (démarrage à froid)  Valeurs sans W (entre 20 et 60), viscosité à températures élevées (conditions de fonctionnement)  Plus la valeur est faible, plus la viscosité est réduite, plus l’huile est liquide. 27 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité : détermination des viscosités pour grade SAE  Viscosité de démarrage à froid : – Simulateur de démarrage à froid (CCS)  Pompabilité : – mini-viscosimètre rotatif (MRV)  Viscosité en fonctionnement : – Viscosité cinématique à 100°C  Stabilité au cisaillement : – Cisaillement élevé hautes températures (HTHS, High Temperature High Shear) 28 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité : grades SAE pour les huiles moteur SAE 15W-40SAE 40SAE 15W 100°C -20°C Température échelle logaritmique (viscosité) © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Viscosité : huiles multigrades xx W- yy Exemple : 10 W- 40 15 W- 40 © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes - viscosité : grades SAE pour les huiles pour engrenages automobiles © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes - viscosité : grades ISO pour les lubrifiants industriels Spécifications ISO (International Standards Organization) Viscosité cinématique à 40°C © 2011 Chevron Propriétés des huiles lubrifiantes Indice de viscosité  La viscosité change avec la température : l’augmentation de la température entraîne une baisse de la viscosité.  L’indice de viscosité indique la vitesse de changement de la viscosité en fonction de la uploads/s3/ formation-lubrifiants-chevron.pdf