Présentation
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 chimiques et analyses11. Propriétés et caractéristiques mécaniques
Ce domaine de performances des lubrifiants, que l’on désigne aussi pouvoir lubrifiant, couvre un ensemble de propriétés telles que les propriétés de frottement, anti-usure, extrême pression ou de résistance au cisaillement mécanique.
11.1 Propriétés de frottement
On entend par propriétés de frottement :
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la valeur de l’amplitude du coefficient, de la force ou du couple de frottement dont dépendent, directement les pertes par frottement et par conséquent le rendement mécanique de la machine et, indirectement, l’échauffement des organes et du lubrifiant. Il est donc important de réduire le frottement pour économiser l’énergie et prolonger la durée de vie des lubrifiants. Cette réduction s’obtient de deux façons :
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en régime hydrodynamique et élastohydrodynamique, en réduisant la viscosité à condition toutefois de ne pas descendre au-dessous d’une valeur critique caractérisée par le début des contacts métal/métal ;
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en régime de lubrification limite et mixte, par l’incorporation d’additifs nommés réducteurs de frottement qui agissent par formation de film à faible résistance au cisaillement soit physiquement, soit chimiquement absorbés. Il est à noter que les additifs dits d’onctuosité rentrent dans cette catégorie.
L’évaluation des performances antifriction en régimes limite et mixte s’effectue sur des tribomètres permettant la mesure fine de la force ou du couple de frottement ;
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la stabilité du frottement. Lors du frottement à faible vitesse des surfaces des garnitures de friction des embrayages et des freins immergés dans l’huile (boîtes de vitesses automatiques, ponts autobloquants, transmissions de tracteurs et d’engins, etc.) et des glissières de machines-outils, le frottement peut être saccadé si l’huile ne possède pas certaines propriétés de friction particulières. Ce phénomène, désigné par broutement (en anglais, stick-slip ) est dû à une succession de contacts adhésifs (collage) et de glissements. Cette instabilité du frottement entraîne des vibrations mécaniques, un bruit désagréable et une usure accélérée des surfaces (figure ...
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