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Chapitre14 1
Cours 3 – LUBRIFICATION / PALIERS LISSES
Agenda du cours 3:
8h30-9h10 :1. Errata2. Lubrification
9h10-9h20 (J. Pegna & F. Trochu):Opportunités de bourses de recherche
9h30-10h20 :
1. Lubrification (suite et fin)2. Paliers Lisses
10h30-11h20 :
Paliers Lisses (Suite et fin)
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Chapitre14 2
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Errata:
1. P. 2.10 du manuel No. 5885, 2ième ligne avant la fin:
2. P. 2.14 dernière ligne: Remplacer «Tresca» par «Von Mises»
3. P. 2.15, Équation (2.14)
2a
W p mm
π σ ==
H xy zz
2222,
3 =+= τ σ σ (cf. équation 4.2 du livre)
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Chapitre14 3
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Errata:
4. P. 2.15 Équation (2.16)
5. P. 2.15, Équation (2.17)
1)(33 2
,, −=
surfaceus
y
surfaceusr S
S S AW
133
1
1)(33
12
2
,
−=−= Z f surfaceus
y g
S
S
surfaceus
y
S S Z ,
=
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Chapitre14 4
2. TRIBOLOGIE
2.14
1
ga f ∞
interfaceY
Y
S
∞0
133
12
interface
−
≈
Y
Y
ga
S
S
f
2.2 Frottement
A c é
t a t e 2
. 1 4 c o
r r i g
é e
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Chapitre14 5
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Errata:
6. P. 3.1 Équation (2.17)
133
1
2 −
== Z
f w
f FG
g surfaceus
y
S
S Z
,
=
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Chapitre14 6
Lubrifiants solides
Oxydes
Graphite et MoS2
Métaux mous
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Graisses
Classification
Additifs
Onctuosité
Lubrifiants liquides (huiles)
Huiles
Unités et mesure de la viscosité
Classification des huiles
Variation de la viscosité avec la températureVariation de la viscosité avec la pression
Huiles minérales versus huiles synthétiques
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Chapitre14 714.7
Glissement Adhérence,
abrasion
Roulement Fatigue
Oscillation Fretting
Écoulement Érosion
Matériaux en
contact
Solide/solide
Solide /fluide
Type de mouvement Usure
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Chapitre14 8
FROTTEMENT
USURE
LUBRIFICATION
• Glissement
• Roulement
• Visqueux• Aérodynamique
AdhérenceLabourageDéformation plastique
• Adhérence• Abrasion
• Fatigue
• Érosion• Liquides
• Solides
• Onctueux
LégendeCauseDiminue
Élimine
Interaction des éléments composant la tribologie
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Chapitre14 9
Rôle des lubrifiants
¾ Réduire le frottement
¾ Distribuer la charge sur une plus grande surface de contact
¾ Evacuer la chaleur dégagée
¾
Evacuer les débris d’usure
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Chapitre14 10
¾ Diminuent l’adhérence, le labourage et la déformation plastique en s’interposant entre les aspérités
¾ Préviennent le grippage tant qu’ils sont présents en évitant lecontact entre les matériaux de base
¾ Diminuent la température en diminuant la force de frottement,
mais n’évacuent pas la chaleur, ni les débris d’usure¾ S’usent et ne se renouvellent pas
¾Résistent à des températures élevées (si inorganique)
¾ Principales propriétés :− bien adhérer aux surfaces
− avoir une faible résistance au cisaillement
Lubrifiants solides
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Chapitre14 11
Les couches superficielles
• Métaux :- oxydes - existent sur toutes les surfaces métalliques- renouvellement possible si la vitesse est faible- f g = 0.3 à 0.8
• Céramiques :- ne forment pas d’oxydes
- eau + oxygène + couche de surface plastifiée = film lubrifiant- f g = 0.1 à 0.5
• Polymères :
- certains - faible résistance au cisaillement→ autolubrifiants- f g contre l’acier = 0.05 pour PTFE0.2 à 0.5 nylon0.8 à 1 pour UHMWP
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Chapitre14 12
Dans un contact de glissement sec, les solides font contactsur leur aspérités par l’intermédiaire de leurs films d’oxydes.
Coefficient de frottement des lubrifiants solides
W
W
fg F
fg F
Contact des solides sur les couchesd’oxydes : 0,3 ≤ f g ≤ 0,8
W
W
FG f
FG f
FG f
Film de lubrifiant solide :Graphite : 0,08 à 0,2
MoS2 : 0,02 à 0,2W S2 : 0,05 à 0,15
Métaux mous : variable
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Chapitre14 13
Les plus utilisés sont le graphite et le bisulfure de molybdène (Mo S2).
2,0
4,0
08
10510110210−Pression, Pa
Graphite
MoS 2
f g
Mo S2 : coefficient de frottement faible dans l’atmosphère, et encore
plus dans le vide; température limite : de 300 à 500o
C .
Matériaux à structure lamellaire
Graphite : présence de molécules àadsorber nécessaire pour obtenir un
coefficient de frottement faible; la vapeur d’eau est le vecteur le plus efficace. Dansle vide, le coefficient de frottement du
graphite augmente fortement.
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Chapitre14 14
TYPE Températureslimites, oC
Usages Lubrifiantde base
Liant
I -55 à 230 Général : Titane, Aluminium, aciersalliés
Mo S2
Epoxy /Phénoliques
II -55 à 230 Epoxy
III -55 à 400 Aciers résistants à la corrosion et la
température, alliages de Titane
Polyamide-imide
IV455 +
Aciers résistants à la corrosion et latempérature
Silicone
V
VIAciers résistants à la corrosion et la
température, alliages Nickel et Titane pour usage avec l’essence et des
fluides oxydants
Phosphate,Silicone ou
silicate
Lubrification par films solides, SAE AS 1701
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Chapitre14 15
W S2 ( Dicronite) : nouveau lubrifiant qui remplace le Mo S2 dans lesapplications spatiales
W S2
1,2x10-10
Mo S2
Tauxd’usure
mm/(m-MPa)
0,050,15W S2
0,050,05Mo S2Coefficient
defrottement
VideAmbiant
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Chapitre14 16
Pb (plomb), Sn (étain), In (indium), Ag (argent), Au (or)
déposés en couches minces que 0,1 x 10-6 m
Les principales méthodes de déposition sont l’électro-placage etla déposition en phase vapeur
Anode du métal à déposer
+ −
Objet à plaquer
Bain fondu Bain fonduBarre solide
Objets à plaquer
Vide Ar, 0,1-10Pa Ar,1-10Pa
0,5-5 kV
0,3-3 kV
Métaux mous
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Chapitre14 17
Lubrifiants solidesOxydes
Graphite et MoS2
Métaux mous
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Graisses
Classification
AdditifsOnctuosité
Lubrifiants liquides (huiles)
Huiles
Unités et mesure de la viscositéClassification des huiles
Variation de la viscosité avec latempérature
Variation de la viscosité avec la pression
Huiles minérales versus huilessynthétiques
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Chapitre14 18
Film lubrifiant épais entre deux surfaces
V 1/2
V 2/1Matériaumou, 2
W
Matériaudur, 1
W
Ligne moyennede profil
hl
Espace remplid'huile sous pression
Tout contact solide/solide éliminé
Coefficient de frottement :
0,0005 à 0,002
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Chapitre14 19
Lubrifiants liquides (huiles)¾ Les huiles servent à interposer un film épais (h) de fluide entreles solides.
¾ L’épaisseur h du film est de un à deux ordres de grandeurs plusgrand que la rugosité des surfaces des solides.
¾ Les solides ne se touchent pas par les aspérités.
¾ Le coefficient de frottement est réduit considérablement : il prend une valeur de l’ordre de 0,0005 à 0,005.
¾ L’usure est nulle (sauf fatigue).¾ Diminuent et éliminent la chaleur générée par frottement.
¾ La propriété fondamentale d’une huile est sa viscosité.
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Chapitre14 20
Huiles minérales Huiles brutes
– Aromatiques : grande proportion de chaînes cycliques – Naphténiques : proportion modérée de chaînes cycliques,
contient des chaînes droites et ramifiées – Paraffines : surtout des chaînes droites et ramifiées et des
paraffines
– mixtes (le plus courant) : un mélange des trois typesd’huiles brutes précédentes
Origine des huiles – pétrole (huiles minérales) – pétrochimie (huiles de synthèse) – organismes vivants : animaux ou végétaux
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Chapitre14 21
Huiles minérales
Facilement disponibles Peu dispendieuses
Grande gamme de viscosité
Huiles raffinées contiennent :− des impuretés (N2 ,O2, chaînes carbonées non saturées
instables)
− grande variété de chaînes de longueur et nature différentes Pas de contrôle sur la nature et le poids moléculaire (viscosité)
des chaînes
Les huiles minérales sont un amalgame de chaînes organiquesd’une grande diversité en nature et poids moléculaire.
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Chapitre14 22
Huiles synthétiques Chaînes polymérisées à partir de monomères de base
Bon contrôle du poids moléculaire des chaînes et de leur nature Ne contiennent pas d’impuretés, ni de chaînes non saturées
Fabriquées à partir de monomères connus pour obtenir descaractéristiques constantes
Dispendieuses, mais facilement disponibles
Réservées aux applications extrêmes à basse ou haute température
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Chapitre14 23
ω
R2
R1
l
balance detorsion
R2 - R1 = h
Viscosimètre rotatif à cylindres concentriques(fluides non - newtoniens)
Viscosimètre rotatif - Brookfield
- on ne peut pas contrôler la température
- On mesure la force de frottementvisqueux
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Chapitre14 24
Viscosimètre Cannon-Fenske (capillaire)
pour liquides newtoniens
T
B
A
I
IIl
hh
h
d • Mesure du temps t nécessaire pour
vider le volume V du ballon B à traversle capillaire de longueur l sous l’effetde la gravité, à une température θ .
• Mesure de la viscosité cinématiqueν en Stokes, St (cm2/s)ou centiStokes, 1 cSt = 10-2 St
Le cSt est l’unité internationalenormalisée de viscosité.
20⟩d
l
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Chapitre14 25
LIMITES À 40°CAPPELLATION CATÉGORIE
minimale (cST) Maximale (cST) ISO VG 2 1,98 2,42 ISO VG 3 2,88 3,52 ISO VG 5 4,14 5,06 ISO VG 7 6,12 7,48 ISO VG 10 9,00 11,0 ISO VG 15 13,5 16,5
Huile de broche
ISO VG 22 19,8 24,2 ISO VG 32 28,8 35,2Huile de
machine légère ISO VG 46 41,4 50,6 ISO VG 68 61,2 74,8 ISO VG 100 90,0 110,0 ISO VG 150 135,0 165,0 ISO VG 220 198,0 242,0
Huile demachine lourde
ISO VG 320 288,0 352,0 ISO VG 460 414,0 506,0 ISO VG 680 612,0 748,0 ISO VG 1000 900,0 1100,0
Huile à c lindre
ISO VG 1500 1350,0 1650,0
Source : Norme STM D2422-75 – a rouvée en 1985
Classificationdes huiles –
norme ISO
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Chapitre14 26
Viscosité cSt à 100°CCatégorie Viscosité maximale[cPo] à une T°
donnée [°C]
Limite depompabilité
[°C]Min max
0W 3250 à –30 -35 3,8 5W 3500 à –25 -30 3,8 10W 3500 à –20 -25 4,1 15W 3500 à –15 -20 5,6 20W 4500 à –10 -15 5,6
25W 5000 à –5 -10 9,3 20 5,6 < 9,330 9,3 < 12,5
40 12,5 < 16,350 16,3 <21,960 306 à 40 2470 406 à 40 28,6
(Source : « SAE Handbook », 3.23.06,vol 3)
Classification des huiles (norme SAE J300)
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Chapitre14 27
CATÉGORIE AGMA VISCOSITÉ EN cSt À 40°C ÉQUIVALENT ISO
1 41,4 à 50,6 462 2EP 61,2 à 74,8 683 3EP 90 à 110 100
4 4EP 135 à 165 1505 5EP 198 à 242 2206 6EP 288 à 352 3207 Comp 7EP 414 à 506 4608 Comp 8EP 612 à 748 6808A Comp 8AEP 900 à 1100 1000
Classification des huiles (norme AGMA)
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Chapitre14 28
20
30
40
6080
100
140
200
300400
600
800
1000
1400
1800
10
6
4
3
2
ASTM/ISOHuiles
industrielles
AGMAHuiles à
engrenages
SAEHuiles à
engrenages
SAEHuiles àmoteurs
d'automobiles1500
1000
680
460320
220
150
100
68
46
32
22
15
10
7
5
3
2
8A
8
76
5
2
4
3
1
250
140
90
85W
80W
75W
20
7060
50
40
30
Vis
cositécin
ématiq
ue(cSTà
40
°C)
3.28
Équivalences deviscosité
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Chapitre14 29
• ASTM D 2270 : Echelle VI
)(
)(100
H L
U LVI
−
−=
U > H
( )
( ) ( )( )Y
U H N
N VI
log
loglog
1log140100 1
−=
−+= −U < H
U = visc. cSt à 40oC, huile inconnue
Y = visc. cSt à 100oC, huile inconnue
L = visc. cSt à 40o C, huile dontVI = 0 et même visc. à 100oC que U
H = visc. cSt à 40o
C, huile dont VI =100, et même visc. à 100oC que U
Variation de la viscosité avec la température
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Chapitre14 30
• ASTM D 341 :log - logarithme en base 10
ν - est la viscosité en cSt
a = 0,7 pour ν > 0,2 cSt
T - la température en o K
q et m – constantes à déterminer à partir de deux valeursconnues de viscosité à deux températures différentes
( )[ ] ( )T mqa logloglog −=+ν
Variation de la viscosité avec la température
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Chapitre14 31
Comparaison d’huiles avec différents VI
-40 -20 200 40 60 80 100 120
3
45
10
1520
304050
100
200
1000
10 000
100 000
SAE 10W30; VI = 150
SAE 30; VI = 75
ISO VG 15; VI = 265
ISO VG 10; VI = 0
HUILE MINÉRALE AVECVISCOSITÉ AMÉLIORÉE
HUILE MINÉRALE
V
I S C O S I T É
ν ,
c S t
TEMPÉRATURE [°C]
SILICONEISO VG 150; VI = 390
SAE 0W50 ; VI = 235
ISO VG 32; VI = 200DIESTER
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Chapitre14 32
200- 40 - 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Température, oC
100 000
20000
10 000
50000
5 000
2 000
1 000
500
300
200125100
70
504030
20
15
108
6
4
3
1,5
15
10
7
532
ISO VG 220
ISO VG 150
ISO VG 100 ISO VG 68
ISO VG 46 ISO VG 32 ISO VG 22
ISO VG 1500
ISO VG 1000
ISO VG 680 ISO VG 460
ISO VG 320
V i s
c o s
i t é ,
c S
t
VI = 95
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Chapitre14 33
Variation de la viscosité avec la pression
P eα ν ν 0=
ν : viscosité cinématique en cSt à la pression p
ν 0 : viscosité cinématique en cSt à la pression atmosphérique
P : pression (Pa)α : coefficient viscosité-pression (de 10-7 à 10-8 Pa-1).
Cette relation est importante pour les calculs de lubrificationen régime élasto-hydrodynamique (dans les roulements,engrenages, cames, chaînes et autres contacts non conformes).
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Chapitre14 34
Pétrole
H u i l e s m i n é r a l e s
Dérivés + Lubrifiant synthétique
C Hydrocarbure synthétique PAO
C PolyglycolO
2+nnC
OH CH CH O H O n 22)( −−−
C Ester organiqueAlcool, Acideorganique
'
ROC R−−−
O
C Phosphate ester
OH −Phénol
( ) O P O =−− 3
Préparation des huiles synthétiques
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Chapitre14 35
Lubrifiants solidesOxydes
Graphite et MoS2
Métaux mous
Cours 3 - LUBRIFICATION
Graisses
ClassificationAdditifs
Onctuosité
Lubrifiants liquides (huiles)
Huiles
Unités et mesure de la viscositéClassification des huiles
Variation de la viscosité avec latempérature
Variation de la viscosité avec la pression
Huiles minérales versus huilessynthétiques
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Chapitre14 36
Action lubrifiante d’une graisse
Matériaumou, 2
- Déformationplastique - filmadsorbé brisé
- Labourage -partiellement
évité par
éloignementdes profils
V 2/1
W
- Adhérence -éliminée parinterposition
du film adsorbé
Ligne moyennede profil
ho
V 1/2
W
Matériaudur, 1
Métalde base
Film d'oxyde etde lubrifiantsolide
Film de lubrifiantonctueux adsorbésur le film d'oxyde
Poches rempliesd'huile sous
pression
A i
Coefficient de frottement :
0,02 à 0,15
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Chapitre14 37
Lubrifiants onctueux (graisses)
¾ Les graisses sont essentiellement de l’huile (de 85 à 90%).
¾
L’huile est emprisonnée dans les poches entre les aspérités dessurfaces : ceci crée une pression hydrostatique, qui soulage les
aspérités d’une partie de la charge W .
¾ La température est diminuée, puisque le frottement est réduit,
mais la chaleur n’est pas évacuée.
¾ Étant de nature organique, les graisses fondent (déadsorbe) à destempératures de l’ordre de 100 à 200oC.
¾ La graisse s’use, mais le film lubrifiant peut se renouveler .
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Chapitre14 38
Fonctions des graisses
Garder l’huile entre les surfaces à lubrifier
Garder les contaminants à l’extérieur (rôle de joint
étanche)
Adhérer aux surfaces
Demeurer stable (dans l’état pâteux) après avoir
absorbé des contaminants (principalement de l’eau)
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Chapitre14 39
Composition des graisses• Fluide lubrifiant (80 à 90 % en masse)
– huile minérale – huile synthétique
• Épaississant (5 à 20 % en masse) – savons métalliques (Ca et Li en majorité) - organiques
– gels de silice ou d’argile - inorganiques – L’huile est retenue par l’agent épaississant par capillarité (80%) et attraction ionique (20%).
• Additifs (le reste de la composition) – anti-oxydants, anti-usure : acides gras onctueux ou
produits inorganiques EP, anti-rouille, anti-corrosion
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Chapitre14 40
Le fluide lubrifiant est une huile minérale (la majorité desgraisses) ou une huile synthétique. Utilisation :
applications courantes et pour rencontrer une grande gamme deconditions - huile ISO VG 100 à 150.
hautes températures (> 300°C ) ou une charge élevée à basse
vitesse - huile ISO VG 220 à 680.
basses températures (< 0°C ) et hautes vitesses, pour unfrottement minimum ou un faible bruit - huiles ISO VG 10 à 32.
conditions extrêmes de basse température (bas pointd’écoulement) ou haute température (stabilité à l’oxydation) - huile
synthétique
Le fluide lubrifiant
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Chapitre14 41
L’épaississant utilisé pour rendre l’huile pâteuse est :
• un savon métallique simple ou complexe• un agent inorganique - silice ou argile dispersés en très fines particules ; il en résulte une gélatine.
Les savons sont le résultat de la réaction chimique d’un acidecarboxylique avec un alcali de métal ; les plus courants sontle calcium, l’aluminium, le sodium et le lithium.
L'épaississant
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Chapitre14 42
- L’enchevêtrement des chaînes de carbone du savon génèrentun réseau capillaire (80%) pour épaissir l’huile et la rendre pâteuse.
- Le radical Na+ sert aussi à épaissir l’huile par attractionionique (20%).
Graisses simples
( ) C CH CH 1623
O
O −+ −+OH Na → ( ) C CH CH 1623
O
+
− NaOAcide hydroxystéarate Alcali de
sodiumSavon de sodiumsimple
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Chapitre14 43
- savons complexes - faire réagir simultanément deux acidescarboxyliques ayant deux longueurs de chaîne différentes.
- confèrent à la graisse qu’ils forment un point de goutte jusqu'à100°C supérieur à celui de sa graisse correspondante simple.
Savon de sodium complexe
( ) C CH CH 1623
O
O NaO −− +( )623 CH CH C −
O
Graisses complexes
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Chapitre14 44
Graisses - Principales définitions
Dureté NLGI (« National Lubricating Grease Institute ») :mesure normalisée de la dureté (consistance) d’une graisse.
L’échelle de dureté NLGI varie de 000 à 8.
Point de goutte : température à laquelle l’huile se sépare deson épaississeur. Le point de goutte varie de 100oC (graisseau Ca simple) à 260oC et plus (graisse au Li complexe).
Stabilité de la dureté : mesure le changement de duretécausé par pétrissage mécanique dans machine normalisée.
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Chapitre14 45
Mesure de la
dureté par l’essai de pénétration
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Chapitre14 46
Graisses : mesuredu point de goutte
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Chapitre14 47
Caractéristiques des principales graissesNom Graisse au :
Produitépaississant
LithiumSavon Li
SodiumSavon Na
CalciumSavon Ca
AluminiumSavon Al
Bentone, Gelde silice
Huile de base minérale diester minérale minérale minérale minérale
Point de goutte,oC 170 à190 170 à 190 150 à180 80 à 280 70 à 90 > 250Gamme detempératured’application,oC
-30 à +130 -50 à +130 -20 à+130 -20 à +150 -10 à +80 -10 à +130
Formation dufilm EHD(1) B B B à E B M B
Comportementen présenced’eau
B B M E B B
Applications La plus utilisée(tous types deroulements)
Pour roulementsà rouleaux
BassestempératuresBonne
résistance àl’usure
Chargesélevées à bassevitesse
MilieuxhumidesUsage général(tous types deroulements)
Milieux oùil y a desvibrations
importantes
Hautestempératures
(1)
E = excellent ;B = bon ; M = médiocre
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Chapitre14 48
Propriété Graisse à savon simple Graisse à savon complexe Polyuréa Ben-tonite
Al So Ca Li Al Ca Li
Point degoutte, oC
110 170 100 200 260+ 245 260+
Temp. max enopération, oC
80 120 95 135 180
Résistance àl’eau
Bon-Ex Mé-Moy
Bon-Ex Bon Bon-Ex Moy-Ex Bon-Ex Bon-Ex Moy-Ex
Stabilité aucisaillement
Mé Moy Moy-Bon
Bon-Ex Bon-Ex Moy-Bon Bon-Ex Mé-Bon Moy-Ex
Stabilité àl’oxydation
Ex Mé-Bon Mé-Ex Moy-Ex Moy-Ex Mé-Bon Moy-Ex Bon-Ex Bon
Protectioncontre larouille
Bon-Ex Bon-Ex Mé-Ex Mé-Ex Bon-Ex Moy-Ex Moy-Ex Moy-Ex Mé-E
Application(système de
pompage central )
Mé Mé-Moy
Bon-Ex Moy-Ex Moy-Ex Mé-Moy Bon-Ex Bon-Ex Bon
Rétentionde l’huile
Bon Moy-Bon
Mé-Bon Bon-Ex Bon-Ex Bon-Ex Bon-Ex Bon-Ex Bon-Ex
Apparence Mou-Clair
Mou-Fibreux
Mou-Crémeux
Al = Aluminium ; So = Sodium ; Ca = Calcium ; Li = Lithium ; Polyuréa = un thermoplastique ; Bentonite = grains de silice ou de glaiseÉchelle d’évaluation : Mé = Médiocre ; Moy = Moyen ; Bon ; Ex = Excellent
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Chapitre14 49
Classes NLGI des graisses selon ASTM D 217
Système d’application en continu par pompage centralisé ; températures < 00C
Roulements, graissage permanent dansun carter ; températures de zéro à 50 o C
Engrenages ouverts, pompes à eau
températures au dessus de 50 o C
Paliers lisses d’arbres de transmission
Très liquide, comme une huile
visqueuse( ISO 1000)
Classe NLGI Apparence visuelle Applications
Semi fluide à crémeux
Crémeux à dur
Très dur à solide
000
00
01
234
56
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Chapitre14 50
Service Exigences
Hautetempérature
Huile haute viscosité et haut pointd’écoulement (synthétique préférée)
Additif anti-oxydant
Grande proportion d’épaississeur
Bassetempérature
Huile basse viscosité et bas pointd’écoulement
Additif anti-rouille (condensation)
Petite proportion d’épaississeur
Large gamme detempérature
Huile basse viscosité et bas pointd’écoulement
Additif anti-rouille , anti-oxydant, EP (souvent), onctueux (toujours), anti-
corrosionPetite proportion d’épaississeur Tout usage
Formulationdes graisses
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Chapitre14 51
Compatibilité
des graisses Alcomplexe Calcium Calciumcomplexe Lithium Lithiumcomplexe
Alcomplexe
- I I I C
Calcium I - I C C
Calciumcomplexe
I I - I C
Lithium I C I - C
Lithiumcomplexe
C C C C -
I = incompatible ; C = compatible
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Chapitre14 52
AdditifsUn additif dans le lubrifiant :
• Améliore les qualités lubrifiantes
• Protège l’équipement• protège le lubrifiant
W FG f
oooo o
o oo o
oo
oo
o o
o
o
o
oo
o
W
FG
o o o
o
oo o
o ooooo
oo
o
oo
o ooo
u n a d d i t i f
o r g a n i q u e o u
o n c t u e u x
W
W fg F
fg F
Ad d i t i f i n o r g a n i q u e o u E P
inhibiteurs de rouille, additifs neutralisantl’acide et anti-émulsifiants
Adhérence entre les matériaux de base. Coefficient defrottement élevé. Grande génération de chaleur. Températuresde l’ordre de grandeur de fusion (700 à 800°C )
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Chapitre14 53
CO
O H
C)16àR(12
W FG f
oooo oo o
o o
oo
oo
o o
o
o
o
oo
o
W
FG f
o o o
o
oo o
o ooooo
oo
o
oo
o ooo
Le groupe carboxylique forme un lien ionique avec la surface del’aspérité pour former des hydroxydes de Fe, Cu, Al ou autre métal de
base. Il adhère fortement à la surface jusqu’à des températures de 100 à150°C à laquelle la réaction inverse se fait et le radical se détache, perdant sa capacité à réduire le frottement.
Un Additif organique adhère à la surfacedes aspérités et forme un tapis de faiblerésistance qui s’interpose entre les solides.Cet additif se présente sous la forme d’unechaîne de 12 à 18 carbones (radical R) terminée par un groupe carboxylique
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Chapitre14 54
Pour augmenter l’efficacité de cet additif avec la température, on remplace parfois la partie O-H du groupe carboxylique par un atome de chlore,de soufre ou de phosphore.
La réaction chimique de l’additif avec la surface est plus forte et il y resteadhéré jusqu’à des températures de 200 à 300°C .
Le tapis organique assure des coefficients de frottement de l’ordre de 0,02à 0,08, soit un ordre de grandeur plus faible que ceux obtenus en
frottant sur les films d’oxydes ou avec des lubrifiants solides.
C
OC)16àR(12 Cl
SPh
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Chapitre14 55
W
W fg F
fg F
W
W fg F
fg F
W
W fg F
fg F
∞→ g f
↓ g f
8,02,0 −≈ g f
Un Additif inorganique à base de soufre,S, de chlore, Cl, ou de phosphore, Ph, (appeléadditif EP ) entre en action à des températuresélevées : il réagit avec les surfaces pour les
oxyder et ainsi rétablir le contact sur un filmd’oxyde plutôt que sur les matériaux de base. Letemps de cette réaction est l’ordre d’une fractionde micro seconde.
Le film d’oxyde rétabli, le coefficient de frottementet la température diminuent, mais une partie dumatériau de l’aspérité est disparu : c’est de
l’usure. L’additif aussi a disparu en fabriquantl’oxyde : on dit que l’additif s’est usé.
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p COU S 3 U C O
Chapitre14 56
• La lubrification est une opération indispensable et critique pour minimiser les pertes par frottement et l’usure dans les mécanismes des machines.
• Il existe trois familles de lubrifiants - solides, liquides et onctueux (graisses)
qui possèdent chacun leurs caractéristiques, leurs avantages et inconvénients.
• Il ne faut surtout pas mélanger des lubrifiants de types différents, ni desgraisses différentes, car le résultat n’est pas garanti (problèmes de stabilité
chimique à long terme, formation d’émulsions, etc.).• Les graisses fondent à des températures de 100 à 200°C.
• Les composés inorganiques (lubrifiants solides) sont utilisables à haute
température.• Les caractéristiques des lubrifiants industriels sont bien connues : la premier
paramètre à considérer est la viscosité, qui diminue avec la température etaugmente avec la pression.
Conclusion sur la lubrification