Lubrification des Roulements
Tous les roulements nécessitent un type de lubrifiant. Les lubrifiants servent à réduire les frottements, ce qui diminue la chaleur et l'usure. Ils protègent également les surfaces des roulements contre la corrosion et la contamination par des particules étrangères.
Les lubrifiants pour paliers lisses typiques peuvent inclure de l'air comprimé, de l'azote comprimé, des métaux fondus, de l'eau, du kérosène, des réfrigérants liquides, des huiles ou des graisses (pour n'en nommer que quelques-uns). Les lubrifiants pour roulements anti-friction typiques peuvent inclure de l'huile minérale, de la graisse et des huiles d'origine végétale (pour n'en nommer que quelques-uns).
Avant d'examiner les types de lubrifiants pour roulements disponibles, il est essentiel de comprendre les propriétés souhaitées des lubrifiants. Il est crucial de se rappeler qu'une lubrification incorrecte (trop ou trop peu) est une cause fréquente de défaillance des roulements.
Viscosité
La viscosité détermine la résistance à l'écoulement d'un lubrifiant; c'est la caractéristique la plus importante d'un lubrifiant. Le miel collant a une viscosité élevée tandis que l'eau a une faible viscosité. En général, les lubrifiants à viscosité plus élevée sont utilisés pour des charges plus élevées et des vitesses plus faibles. Les lubrifiants à viscosité plus faible sont utilisés pour des charges plus faibles et des vitesses plus élevées.
Astuce : Si vous ne vous souvenez pas si les liquides plus épais ont une viscosité élevée ou faible, remplacez le mot 'viscosité' par 'résistance à l'écoulement', par exemple, 'le miel a une viscosité élevée' devient 'le miel a une résistance élevée à l'écoulement'.
Applications de Lubrifiant
Indice de Viscosité (IV)
L'indice de viscosité (IV) décrit la relation de la viscosité d'un lubrifiant à la température.
- Un indice de viscosité élevé indique que le lubrifiant est peu affecté par les changements de température.
- Un indice de viscosité faible indique que le lubrifiant est fortement affecté par la température.
Point d'éclair, Point d'inflammation et Point de congélation
D'autres facteurs importants pour les lubrifiants sont le point d'éclair, le point d'inflammation et le point de congélation.
- Point d'éclair – la température la plus basse à laquelle les vapeurs créées par un matériau s'enflamment.
- Point d'inflammation – la température la plus basse à laquelle les vapeurs créées par un matériau continuent de brûler même après le retrait de la source d'allumage.
- Point de congélation – la température à laquelle un liquide cesse de s'écouler (sous l'effet de la gravité).
Le point d'éclair et le point d'inflammation sont particulièrement importants lors du choix des lubrifiants pour des applications à haute température. Un lubrifiant incorrect choisi pour des applications à haute température peut entraîner un risque d'incendie.
Le point de congélation est particulièrement important lors du choix des lubrifiants pour des applications à basse température. Un lubrifiant incorrect choisi pour des applications à basse température peut entraîner le gel du lubrifiant, ce qui bloquera les pompes et endommagera les composants qui ne reçoivent plus de lubrification.
Types de Lubrifiants (animal, végétal, huile et synthétique)
Le lubrifiant traditionnel pour roulements était la graisse animale. La graisse d'animaux domestiqués tels que les bovins, les porcs et les chèvres était utilisée comme lubrifiant pour de nombreuses applications, y compris le graissage des essieux de chars de guerre. Les lubrifiants ultérieurs étaient à base de plantes/végétaux, tels que le palmier, le ricin, le tournesol, le colza et le soja. Presque tous les lubrifiants modernes sont à base d'huile minérale ou synthétiques.
Il existe de nombreux lubrifiants différents en raison des nombreux équipements, dans de nombreux systèmes différents, qui doivent être lubrifiés. La pression, la température, la vitesse et la charge ne sont que quelques-uns des facteurs qui affectent les lubrifiants. La vitesse peut ne pas être un facteur évident, mais les forces centrifuges (centripètes en termes de vraie physique) qu'une machine crée pendant son fonctionnement peuvent déplacer le lubrifiant, ce qui entraîne des frottements et de l'usure.
Les lubrifiants à base d'huile minérale sont de loin les lubrifiants les plus populaires car ils sont bon marché et polyvalents. Les lubrifiants synthétiques coûtent généralement beaucoup plus cher que les lubrifiants à base d'huile minérale et ne sont donc pas aussi courants. Les lubrifiants à base de graisse animale ne sont pas viables pour de nombreuses applications en raison de leur disponibilité relativement faible (le monde moderne aurait besoin d'abattre de nombreux animaux en continu pour répondre à ses besoins actuels en lubrification); un autre problème avec les graisses animales est que certaines religions n'autorisent pas la manipulation de certaines graisses animales, par exemple la graisse de porc/cochon.
Les huiles végétales connaissent une croissance récente de leur utilisation grâce aux avancées technologiques. Les huiles végétales peuvent avoir de nombreux avantages par rapport aux lubrifiants à base d'huile minérale, notamment :
- Un niveau très élevé de lubricité (c'est-à-dire qu'elles sont 'glissantes').
- Un indice de viscosité élevé.
- Des points d'éclair plus élevés.
- Des points d'inflammation plus élevés.
Les huiles végétales sont également biodégradables, un facteur qui devient de plus en plus pertinent en raison de l'expansion du nombre de réglementations sur la pollution environnementale. Un consommateur courant de lubrifiants à base végétale est les usines industrielles opérant dans l'industrie alimentaire comestible; ces usines sont obligées d'utiliser des lubrifiants à base d'huile végétale en raison du risque associé à la contamination du produit (les gens ne veulent pas manger des aliments contenant des traces d'huile minérale).
L'un des plus grands inconvénients des huiles végétales est leur oxydation rapide à haute température par rapport aux huiles minérales. L'oxydation de l'huile végétale entraîne une réduction de ses propriétés lubrifiantes.
États des Lubrifiants (gaz, liquide, semi-solide et solide)
Les lubrifiants peuvent être soit gaz, liquide, semi-solide ou solide.
- Les lubrifiants gazeux courants incluent l'air, l'azote et l'hélium.
- Les lubrifiants liquides courants incluent les huiles minérales et végétales.
- Les lubrifiants semi-solides courants incluent tous les types de graisses (les agents épaississants peuvent être à base de savon ou non).
- Les lubrifiants solides courants incluent le graphite et certains polymères comme le PTFE.
Lubrifiants Gazeux
Les lubrifiants gazeux sont utilisés pour des applications à très faible charge avec une très petite séparation/jeu entre les surfaces de contact. Les lubrifiants gazeux manquent des capacités de refroidissement et de lubrification des autres lubrifiants, mais ils peuvent fonctionner sur une large plage de températures et ne se vaporisent pas, ne cavitent pas et ne se décomposent pas. En raison des tolérances très fines impliquées avec ce type de lubrifiant, des concepteurs et fabricants spécialisés sont nécessaires.
Lubrifiants Liquides
Les lubrifiants liquides peuvent supporter des charges élevées tout en ayant des propriétés de refroidissement et de lubrification souhaitables. Les lubrifiants liquides peuvent être acheminés au point d'utilisation par des réservoirs à gravité, des pompes, des godets d'huile ou en immergeant le composant dans le lubrifiant liquide lui-même (les paliers de butée à arbre vertical utilisent souvent cette approche).
Huile de Lubrification
Parce que la chaleur peut être retirée de la zone lubrifiée et refroidie à l'extérieur, les lubrifiants liquides peuvent être utilisés pour des applications à haute température par rapport aux autres lubrifiants. En général, la viscosité des lubrifiants liquides choisis diminuera à mesure que la vitesse augmente et augmentera à mesure que la charge augmente.
Semi-Solide
Les lubrifiants semi-solides sont des lubrifiants liquides mélangés avec des additifs et des agents épaississants (souvent à base de savon comme le stéarate de sodium, le stéarate de calcium ou le stéarate de lithium). Les graisses typiques peuvent consister en 75-95% d'huile, 0-5% d'additifs et 5-20% de savon. Les graisses ont l'avantage de rester en place une fois appliquées, elles n'ont pas besoin d'être remplacées souvent et elles agissent comme une barrière pour sceller les contaminants. Les plus grands inconvénients des graisses sont leurs mauvaises propriétés de dissipation de la chaleur (mauvaise capacité à rejeter la chaleur) et leur incapacité à éliminer les contaminants qui peuvent être entraînés dans la graisse.
Lubrifiants Solides
Les lubrifiants solides sont plus efficaces à des charges et pressions élevées que les autres types de lubrifiants, et ils offrent également une bonne stabilité à des températures élevées (dépendant du matériau). Mais par rapport aux autres lubrifiants, ils ont un coefficient de friction plus élevé (génèrent plus de chaleur en fonctionnement) avec de mauvaises propriétés de dissipation de la chaleur. Les lubrifiants solides sont rarement adaptés aux applications à haute vitesse.
Ressources Supplémentaires
https://www.amroll.com/bearing-lubrication.html
https://koyo.jtekt.co.jp/en/support/bearing-knowledge/12-1000.html