c14 h04 lubrification

7/16/2019 c14 h04 Lubrification

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Transmission de puissance

École Polytechnique de Montréal

COURS 3 - LUBRIFICATION

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)






Chapitre14 2

Cours 3 - LUBRIFICATION

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)






Chapitre14 3


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 ,

=






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






Chapitre14 5


Errata:

6. P. 3.1 Équation (2.17)

133

1

2 −

== Z

f w

f FG

g surfaceus

y

S

S Z

,

=






Chapitre14 6

Lubrifiants solides

Oxydes

Graphite et MoS2

Métaux mous


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






Chapitre14 714.7

Glissement Adhérence,

abrasion

Roulement Fatigue

Oscillation Fretting

Écoulement Érosion

Matériaux en

contact

Solide/solide

Solide /fluide

Type de mouvement Usure






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






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






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






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






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






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.






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






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






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






Chapitre14 17

Lubrifiants solidesOxydes

Graphite et MoS2

Métaux mous


Graisses

Classification

AdditifsOnctuosité


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






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






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.






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






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.






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






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






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






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






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)






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)






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






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






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






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






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






Chapitre14 33


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).






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






Chapitre14 35

Lubrifiants solidesOxydes

Graphite et MoS2

Métaux mous


Graisses

ClassificationAdditifs

Onctuosité


Huiles

Unités et mesure de la viscositéClassification des huiles

Variation de la viscosité avec latempérature


Huiles minérales versus huilessynthétiques






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

COURS 3 LUBRIFICATION






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 .







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)

T i i d i COURS 3 LUBRIFICATION






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







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







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







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

Transmission de puissance COURS 3 LUBRIFICATION






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







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.







Chapitre14 45

Mesure de la

dureté par l’essai de pénétration







Chapitre14 46

Graisses : mesuredu point de goutte







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

Transmission de puissance COURS 3 - LUBRIFICATION






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







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







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







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







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

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oo o

o ooooo

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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 )







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

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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




p



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




p



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.




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

c14 h04 lubrification

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