Lubrifiant Article, Signification, Explication
Ce texte est une partie de l'article tribologie. L'article relatif Ă l'anatomie se nomme lubrifiant anatomique.
De nos jours il ne suffit plus de « mettre un peu de gras » pour faire fonctionner les machines. Le graissage est devenu une science, pas toujours exacte certes, mais dont tout mécanicien se doit de connaître au moins les rudiments.
Elles sont multiples :
C'est une question très complexe et l'on peut dire qu'à chaque sorte de contact mécanique correspond une composition de lubrifiant optimale (ou moins mauvaise que les autres ...) et une façon de la mettre en œuvre. À la limite, s'il existe dans une machine 50 sortes de contacts différents, il faudrait idéalement utiliser 50 lubrifiants différents, et l'on devine facilement l'étendue des problèmes pratiques que cela peut poser.
Il serait vain et prématuré de dresser ici une liste des paramètres qui doivent être pris en considération, car il en existe des centaines. On trouvera des exemples dans l'article détaillé consacré aux applications de la tribologie.
On ne lubrifie pas dans les mêmes conditions les organes d'une machine produite en très grande série, comme une automobile, et les roulements spéciaux d'une installation industrielle très spécifique, par exemple ceux des rouleaux sécheurs d'une grosse machine pour la fabrication du papier (8 m de long, 1 m de diamètre, vitesse périphérique 40 km/h, chauffage interne par de la vapeur d'eau, poids de l'ordre de 5 t,...). Dans le premier cas, on fera nécessairement appel à des lubrifiants disponibles dans le commerce, dans le second, on n'hésitera pas à créer une formule très spécifique ... et il est évident que le coût de l'opération n'est pas exactement celui d'une simple vidange).
Le nombre des lubrifiants dans une automobile est beaucoup plus élevé qu'il n'y paraît généralement. L'huile destinée au moteur doit être changée périodiquement, car en dépit de tous les progrès de la chimie, on ne sait pas lui donner la même durée de vie que le moteur. Les huiles destinées à la boîte de vitesses et le cas échéant au pont arrière sont renouvelées beaucoup moins souvent et la tendance actuelle est de lubrifier ces deux éléments « à vie ». Les roulements des roues sont graissés à vie depuis quelques dizaines d'années, de même que ceux des multiples moteurs utilisés pour les essuie-glaces, les ventilateurs, les lève-vitres, etc., et généralement ils le sont avec des graisses différentes. D'autres produits lubrifiants très spécialisés peuvent être rencontrés dans les compresseurs des systèmes de climatisation. En dressant l'inventaire, on arriverait facilement à plusieurs dizaines de produits, mais l'automobiliste lambda ne s'en aperçoit pas, si ce n'est pour la vidange du moteur.
Si l'on raisonne sur un organe particulier, par exemple la boîte de vitesses, on peut conclure qu'il existe un lubrifiant idéal pour chacun des engrenages qui fournissent les différents rapports de vitesses ; ces lubrifiants, selon toute vraisemblance, ne seront pas les meilleurs pour chacun des roulements qui guident les arbres. Evidemment il n'est pas question d'utiliser dix huiles différentes dans une même boîte de vitesses, et c'est la démarche inverse qui s'impose : après que l'on a choisi un des lubrifiants pour boîtes de vitesses disponibles dans le commerce, il faut concevoir les différents engrenages, roulements (pas toujours standard !) et autres composants mobiles pour qu'ils puissent accomplir correctement leur service dans le lubrifiant imposé.
Certains constructeurs automobiles ont été plus loin : sur quelques modèles de leur gamme, ils ont créé des ensembles moteur-boîte-pont lubrifiés avec une seule huile. Celle-ci devenait alors, en quelque sorte, le fil directeur du projet. On peut remarquer que cette solution n'a pas été généralisée, vraisemblablement parce qu'elle posait en fin de compte plus de problèmes qu'elle n'en résolvait.
Dans ce domaine comme en beaucoup d'autres, le choix correct d'un lubrifiant suppose que l'on ait convenablement analysé le problème à résoudre et que l'on connaisse les propriétés des produits disponibles et leurs modes d'action. C'est ce que nous allons nous efforcer de faire dans la suite de cet exposé.
On passe progressivement du frottement sec à la lubrification « idéale » où un film suffisamment épais sépare complètement les pièces. La transmission des efforts est assurée dans le premier cas par les seules aspérités des surfaces, dans le second par la pression qui règne dans la couche de lubrifiant.
Le frottement immédiat, ou sans lubrifiant, a été envisagé dans les chapitres précédents. Le frottement lubrifié ou médiat est subdivisé en plusieurs régimes différents :
Un lubrifiant est un produit qui satisfait Ă trois conditions fondamentales :
La viscosité sera étudiée plus loin en détail. C'est une propriété fondamentale pour deux raisons aussi essentielles que contradictoires : un bon rendement mécanique impose un lubrifiant très fluide mais la sécurité de fonctionnement liée à l'épaisseur des films superficiels le fait préférer très visqueux !
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine, animale, végétale, minérale ou synthétique, ou selon leur présentation, liquide, pâte ou solide.
Ils sont constitués essentiellement d'esters résultant de la combinaison d'acides gras avec la glycérine. Ce sont souvent des « ancêtres » mais certains entrent encore dans diverses compositions :
Ce sont en général des combinaisons d'acides gras peu ou pas estérifiés. Certains sont encore largement utilisés en addition dans les huiles de pétrole ou dans les graisses :
Voir l'article détaillé Huile de lubrification.
Voir l'article détaillé Graisse lubrifiante.
Voir l'article détaillé Lubrifiant solide.
Voir l'article détaillé Vernis de glissement.Généralités
Fonctions des lubrifiants
Choix d'un lubrifiant
RĂ©gimes de lubrification
Notions fondamentales
Pour des surfaces correctement lubrifiées, le frottement et l'usure apparaissent comme deux grandeurs indépendantes ; par contre, une lubrification médiocre les met en relation directe. Une partie de l'usure provient de l'attaque chimique. Si cette dernière forme des composés faciles à cisailler, les facteurs de frottement faibles iront souvent de pair avec une usure importante. L'utilisation inconsidérée de lubrifiants ou d'additifs susceptibles d'attaquer les surfaces peut entraîner de graves désordres.
L'onctuosité est une variable que l'on ne sait pas encore chiffrer et qui qualifie le comportement global des trois matériaux en présence, le lubrifiant et les deux pièces, compte tenu des traitements de surface éventuels et de l'ambiance. Elle caractérise la plus ou moins grande solidité des manteaux protecteurs.Classification des lubrifiants
Lubrifiants d'origine animale
Lubrifiants d'origine végétale
Lubrifiants d'origine minérale
Lubrifiants d'origine synthétique
Incompatibilités et lubrifiants spéciaux
Huiles de lubrification
Les graisses lubrifiantes
Lubrifiants solides
Vernis de glissement