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RESSOURCES 3 – Analyse d’huile TSMI 12 / 12 1. La lubrification : 1.1. Fonction

RESSOURCES 3 – Analyse d’huile TSMI 12 / 12 1. La lubrification : 1.1. Fonction : La fonction d'un lubrifiant est de favoriser le mouvement ou le glissement entre deux surfaces frottantes. D'une manière générale, les lubrifiants : - réduisent les frottements et l'usure; - évitent le grippage; - participent au refroidissement; - évacuent les impuretés (poussières, débris d'usure...); - protègent contre la corrosion; - peuvent avoir une fonction nettoyante (détergente); - participent parfois à l'étanchéité. Chacune de ces fonctions peut être plus ou moins développée selon l'application. De tous les lubrifiants, enrichis ou non, les huiles et les graisses minérales à base de pétrole sont les plus utilisés. Les produits de synthèse occupent une place grandissante. 1.2. Principaux lubrifiants : LIQUIDES PATEUX SOLIDES Lubrifiants minéraux Huiles minérales (parafine, naphte) obtenues par distillation du pétrole - Graisses à base d'huile de pétrole - Pâtes lubrifiantes - Lanoline - Graphite - Bisulfure de molybdène - Biséléniures - Cires, résines Lubrifiants de synthèse Huiles synthétiques (polyglycols, esters…) obtenues à partir de produits simples issus de la pétrochimie Graisses de synthèse (silicone) - Plastiques fluorés (PTFE...) - Polyamides - Vernis de glissement Les graisses sont obtenues par dispersion d'un agent gélifiant dans une huile. L'agent gélifiant est un savon métallique obtenu par la réaction d'un acide gras ou d'un corps gras sur une base. Les principaux savons sont à base de calcium, de sodium, d'aluminium ou de lithium. Des additifs permettent d'améliorer certaines propriétés déjà existantes ou d'octroyer des propriétés nouvelles à une huile ou une graisse (anti-usure, antioxydants, nettoyants…). RESSOURCES 3 – Analyse d’huile TSMI 12 / 12 1.3. Principales utilisations : Branche d'utilisation Application Lubrifiant utilisé Qualités requises Véhicules Moteurs à combustion interne Moteurs à essence Huile Multigrade Détergent Antioxydant Evacuation thermique Moteurs diesel Transmissions mécaniques Boîtes de vitesses mécaniques Huile Anti-usure Transmissions hydrocinétiques Coupleurs et boîtes de vitesses automatiques Huile Résistance à la pression Anti-friction Circuits hydrauliques Freins, pelleteuses, matériel agricole Huile Résistance à la pression Industrie Paliers lisses Divers Huile Vitesses rapides Graisse Charges excessives Vitesses lentes Roulements Divers Huile Températures élevées Vitesses élevées Graisse Entretien réduit Etanchéité Anticorrosif Anti-chocs Engrenages Transmission et transformation de mouvement Huile Graissage par barbotage Graisse Petits engrenages Circuits hydrauliques Transmission d'efforts importants Huile Multigrade Anticorrosif Anti-usure Turbines Turbines à vapeur Turbines à gaz Huile Anticorrosif Evacuation thermique Compresseurs Compression d'air, de gaz Frigorifique Huile Antioxydant Fluidité Usinage Coupe sur machines-outils Huile de coupe Anticorrosif Fluidité Evacuation thermique Huile soluble (émulsion à l'eau) Fluidité Evacuation thermique Transformateurs électriques Huile Isolant électrique Evacuation thermique RESSOURCES 3 – Analyse d’huile TSMI 12 / 12 1.4. Propriétés caractéristiques des huiles : Couleur : On distingue la couleur par transparence et la couleur par réflexion. C'est une indication du degré de raffinage et de pureté. Masse volumique : Pour un liquide, c'est la masse de l'unité de volume à une température donnée (15°C) en kg/m3 ou en kg/dm3. Viscosité : Plus une huile est épaisse, plus sa viscosité est élevée. La fluidité est la propriété inverse de la viscosité. La viscosité de la majorité des fluides diminue quand la température augmente. On définit deux types de viscosité définies ci-après. Viscosité cinématique n : Déterminée en mesurant, à une température donnée, la durée de l'écoulement d'un volume connu de liquide à travers un appareil comportant un orifice ou un tube calibré. Unités : m² / s : Stoke (St) ou centistoke (cSt); 10 000 St = 1 m² / s et 1 cSt = 1mm² / s. Viscosité dynamique m : Produit de la viscosité cinématique par la masse volumique du fluide r : n r m   . Unités : Pa s (Pascal seconde) ou N s / m²; poise (P) et centipoise. 1 poise = 1 P = 0,1 pa s; 1000 centipoise = 1000 cP = 1 Pa s. Indice de viscosité (VI ou IV) : Caractérise la variation de la viscosité en fonction de la température. Un IV de 100 indique une très faible variation de la viscosité, un IV de 0 une très grande variation. Point d'écoulement : Température minimale à partir de laquelle une huile cesse de couler après avoir été chauffée puis refroidie dans des conditions bien précises (début de cristallisation ou de solidification). Onctuosité : Caractérise l'aptitude d'une huile à adhérer aux surfaces sous forme d'une fine couche. Point d'éclair ou point de feu : Température à partir de laquelle s'enflamment les vapeurs, émises par une huile. Si l'inflammation n'est pas suivie par la combustion de la masse de l'huile, on parle de point d'éclair. Dans l'autre cas il s'agit du point de feu. Autres propriétés : Résistance à l'oxydation, à la corrosion, indice d'acide, teneur en cendre, en eau… 1.5. Caractéristiques des graisses : Consistance : C'est la résistance de la graisse à la déformation caractérisée par la mesure de la pénétration d'un cône de forme et de poids déterminés à 25 °C et pendant un temps fixe. Point de goutte : Température à laquelle une graisse commence à s'écouler. Stabilité physique : Capacité à ne pas laisser exsuder une trop grande quantité d'huile. Stabilité chimique : Conservation des qualités en service. Stabilité mécanique : Conservation de la structure et de la consistance, il ne doit pas y avoir séparation de l'huile et du savon. Résistance à la charge : Le coussin élastique et lubrifiant formé par la graisse ne doit pas être écrasé par les hautes pressions. Résistance à l'eau : Un des rôles de la graisse est de protéger les organes qu'elle lubrifie contre la corrosion due à la présence d'humidité ou d'eau. RESSOURCES 3 – Analyse d’huile TSMI 12 / 12 1.6. Régimes de lubrification : Un lubrifiant entre deux surfaces de frottement peut engendrer différents régimes de lubrification. Régime hydrodynamique ou visqueux : Cas où les surfaces en mouvement sont totalement séparées par un film lubrifiant d'épaisseur suffisante, substituant au frottement des surfaces, le frottement des couches de lubrifiant les unes sur les autres. Régime élasto-hydrodynamique : Les engrenages ou les roulements produisent la formation d'un film relativement mince. Ceci est dû à la pression sur le lubrifiant et aux déformations élastiques des surfaces. Régime onctueux ou limite : Lorsque les surfaces en mouvement ne sont séparées que par un film lubrifiant de quelques molécules d'épaisseur, la lubrification est dite en régime onctueux ou limite. C'est ce qui se produit quand les pressions entre les surfaces sont élevées et les vitesses de déplacement lentes. Régime hydrostatique : En régime onctueux, si les pressions deviennent extrêmement élevées, certaines aspérités importantes traversent le film mince. Pour l'éviter, on a recours à une source de pression extérieure qui crée un film lubrifiant complet. 1.7. Principales classifications : Classification ISO (International Standard Organisation) : Elle classe les huiles à partir de leur viscosité. Désignation : lettre ISO VG suivi du nombre précisant la viscosité cinématique à 40 °C en centistoke. Une huile classée C ISO VG 15 a pour limites de viscosité 13,5 et 16,5 cSt. 15 cSt représente la viscosité moyenne la plus probable. La lettre C indique qu'elle est employée pour les engrenages. Classification SAE (Society of Automotive Engineers) : Principalement utilisée pour l'automobile et les véhicules industriels (moteurs et transmissions). Elle classe aussi les huiles selon leur viscosité, mais définit des tranches ou des intervalles continus de viscosité avec minimum et maximum. La classification SAE 20, SAE 30… utilise la viscosité des huiles à 100 °C (huiles dites pour hautes températures). La classification SAE 0 W, SAE 5 W… utilise la viscosité des huiles à – 18 °C (huiles dites pour basses températures ou hiver, W : winter). Les huiles multigrades présentent deux viscosités caractéristiques. L'huile SAE 10 W 40 a la même viscosité qu'une huile SAE 40 à 100 °C et la même viscosité qu'une huile SAE 10 W à – 18 °C. Autres classifications : Elles sont nombreuses et utilisent des désignations et des symboles. Exemples : huile pour circuit hydraulique, pour engrenages industriels, pour paliers, pour matériels électriques… 1.8. Hygiène, sécurité et manipulation des lubrifiants : Dans des conditions normales d'utilisation, les lubrifiants ne présentent pas de risques particuliers. Cependant, dans le cas d'une mauvaise manipulation ou d'accidents, des dangers pour la santé peuvent survenir. Les yeux et les mains sont les principales zones de contact avec les huiles et les graisses. Quelques procédés peuvent aussi générer des brouillards d'huile qui pénètrent dans les voies respiratoires. RESSOURCES 3 – Analyse d’huile TSMI 12 / 12 2. Intérêt des différentes analyses d'huiles en maintenance : 2.1. Suivi : Le suivi du niveau de pollution des huiles constitue une source de renseignements précieuse pour un service de maintenance. En déterminant les causes de dégradation des lubrifiants, la maintenance dresse un diagnostic de fonctionnement des machines et peut alors remédier aux problèmes avant que de véritables incidents ne conduisent à des arrêts coûteux. Ce suivi peut être effectué pendant le fonctionnement de l'installation, ce qui en fait une technique de maintenance préventive conditionnelle. Ses avantages principaux sont d'être facile à mettre en œuvre, peu coûteux et uploads/Industriel/ 3-analyse-lubrifiants-1.pdf