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Auteur(s)
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Jean AYEL : Ingénieur de l’École nationale supérieure des arts et industries de Strasbourg et de l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs - Docteur-Ingénieur - Responsable du cycle Applications des produits pétroliers et énergétiques à l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs
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Lire l’articleINTRODUCTION
Un lubrifiant se qualifie pour une application déterminée par les propriétés requises pour cet emploi. Ces propriétés sont consignées dans un cahier des charges, une norme ou une spécification. Certaines sont reprises, sous forme résumée, dans les fiches techniques destinées aux utilisateurs. Celles-ci ne donnent jamais la composition des produits. Dans certains cas, il est signalé la présence dans la formule de constituants valorisants ou originaux (bases de synthèse, bases hydrotraitées à très haut VI, nouveaux additifs, etc.) permettant de mieux promouvoir le produit, mais l’indication reste toujours assez vague quant à la nature exacte des composants et en aucun cas ne renseigne sur leurs concentrations.
Les propriétés se classent en deux groupes : les caractéristiques d’identification et d’utilisation et les caractéristiques de performances.
Les caractéristiques d’identification (masse volumique, indice de réfraction, point d’écoulement, etc.) et d’utilisation sont des propriétés physiques et/ou chimiques, habituellement désignées « propriétés physico-chimiques », évaluées par des essais simples de laboratoires. Certaines de ces caractéristiques sont véritablement des propriétés fonctionnelles (caractéristiques d’utilisation) ; c’est le cas, par exemple, de la compressibilité ou de la viscosité dynamique.
Les caractéristiques de performances physico-chimiques, mécaniques ou complexes sont évaluées par des essais effectués au laboratoire, en cellule sur bancs d’essai ou en service réel.
Ne seront décrites dans cet article que les propriétés et les caractéristiques les plus utilisées aussi bien pour les lubrifiants liquides que pour les graisses. La liste complète de toutes les méthodes d’essais et d’analyses est donnée dans la documentation en fin d’étude avec les équivalences entre les différents organismes de normalisation nationaux et internationaux.
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Caractéristiques solvantes4. Caractéristiques superficielles
Les caractéristiques superficielles des huiles lubrifiantes sont liées à leurs propriétés tensio-actives et solvantes et concernent les trois types d’interface suivants :
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liquide-gaz, par exemple huile-air, avec les phénomènes d’aération et de moussage ;
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liquide-liquide , par exemple huile-eau, avec les phénomènes d’émulsion huile dans l’eau (émulsion directe) et d’émulsion eau dans l’huile (émulsion inverse) ;
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liquide-solide , par exemple huile-surfaces frottantes, jouant un rôle important en ce qui concerne la lubrification en régime limite et la détergence, et huile-impuretés solides en ce qui concerne la dispersivité.
La tension superficielle entre l’huile et l’air est liée aux phénomènes de moussage et d’aération ; ceux-ci ayant tendance à s’aggraver lorsque la tension superficielle diminue tandis que la tension interfaciale entre l’huile et un liquide non miscible, l’eau par exemple, gouverne la stabilité des émulsions huile-eau. L’aptitude à la désémulsion de l’huile augmente lorsque la tension interfaciale croît et inversement. Tensions superficielle et interfaciale s’évaluent à l’aide de tensiomètres tels que celui de Lecomte du Noüy avec lequel on mesure la force d’arrachement d’un anneau en platine placé soit à la surface du liquide (tension superficielle), soit à l’interface des deux liquides (tension interfaciale) en opérant selon les directives des méthodes normalisées ISO 6295 ou ASTM D 971.
4.1 Comportement de l’huile en présence d’air
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Désaération
La présence d’air dans un circuit de graissage entraîne toujours de graves perturbations :
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compressibilité du fluide aéré d’où augmentation du temps de réponse des systèmes hydrauliques ;
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aggravation de l’oxydation de l’huile par la présence d’air entraîné et échauffement dû à la compression des bulles d’air ;
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plus faible capacité de charge des films lubrifiants ;
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risques de cavitation (implosion des bulles d’air) ;
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risques d’effet diesel ou effet Lorentz (auto-inflammation des fractions les plus volatiles d’huile...
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