Quest ce quune huile?

La fonction dune huile est de favoriser le mouvement ou le glissement entre deux surfaces frottantes.De manire gnrale, les lubrifiants: Rduisent les frottements et lusure;Evitent le grippage; Participent au refroidissement;Evacuent les impurets;Protgent contre la corrosion;Peuvent avoir une fonction dtergent;Participent ltanchit.Elles se prsentent sous la forme dune base (huile minrale ou de synthse) avec des additifs (anti-usure, anti-corrosion, etc)Huile de base(65 98%)+additifs(35 2%)

production des huiles de bases (Distillats 20 80)

Les huiles minralesOn distingue les huiles paraffiniques et les huiles naphtniquesLes huiles paraffiniques sont apprcis cause de leur indice de viscosit trs lev (> 100) et leur bonne stabilit la thermo oxydation les huiles naphtniques sont recherches notamment pour la fabrication des huiles moteurs diesels et pour la formulation de certaines catgories de lubrifiants industriels:Huiles pour engrenages,Huiles pour compresseurs alternatifs, dair frigorifique,Graisses, etc.

Les Additifs Les additifs (anti-usure, anti-corrosion, etc) amliorent les performances du lubrifiant et sa longvit en service.

Feuil1

AdditifProprit

Anti-usureRduit l'usure et la friction

Agent extrme-pressionEmpche le rayage et le grippage

Inhibiteur de corrosionPrvient la rouille

DtergentGarde les surfaces libres de dpts

DispersantGarde les dpts en suspension

Modificateur de frictionModifie les proprits de friction

Abaisseur de point d'coulementPermet l'huile de s'couler par temps froid

Agent de gonflement des jointsFait en sorte que les joints d'tanchit ne fuient pas

Anti-mousseRetarde le moussage

AntioxydantRetarde l'oxydation de l'huile

Dsactiveur de mtalRetarde l'oxydation des huiles catalytiques

La viscosit

La viscosit mesure la rsistance au cisaillement des lames fluidesLa viscosit dynamique est exprime en pascal seconde (Pa.s).

( prononcer mu) est la viscosit dynamique

La proprit la plus importante dune huile. Elle dfinit la rsistance dune huile rsister lcoulement une temprature donne. Une huile paisse a une viscosit leve tandis quune huile liquide a une viscosit plus faible.

Les plans fluides glissent lun sur lautre. Pour une paisseur h de lame fluide, la force de trane est proportionnelle la vitesse du mobile et la surface mouille A

Viscosit cinmatique.

Cest ce coefficient qui est retenu dans la classification des huiles. Le coefficient de viscosit cinmatique h (eta) est dfini de la manire suivante: La rsistance lcoulement dun fluide est mesur par sa viscosit cinmatique.

La viscosit cinmatique se mesure en mm2/s ou centistokes. Un centistokes (cSt) quivaut 1 mm2/s.

La viscosit des liquides dcrot avec la temprature mais n'est pas affecte de manire apprciable par les variations de pression.

Lire ltiquette dun contenant dhuileIl existe des systmes internationaux de classification pour dcrire les lubrifiants et leur domaine dutilisation.

Citons entre autres les plus courantes:ISO pour international standard organizationSAE pour Society of automotive EngineersCes classifications sont suivies dune srie de chiffres et de lettres qui prcisent la viscosit et lutilisation de lhuile.

Les grades de viscosit ISO

Le systme ISO sert dcrire les huiles industrielles. Ce sont celles utilises dans du matriel fixe (pompes, turbines, botes de vitesse, compresseurs, etc)Les chiffres associs au systme ISO font rfrences la viscosit cinmatique de lhuile en centistokes 40C.Gnralement, les lubrifiants dont la viscosit est moins leve sont des fluides hydrauliques et ceux dont la viscosit est plus leve sont des fluides pour engrenages.Il ny a pas de limite exacte o une huile hydraulique devient une huile pour engrenages. Le grade ISO 150 est gnralement une bonne approximation.

TolranceLorsquon mesure la viscosit dune huile ISO, il ne faut pas sattendre ce quune huile ISO 100 ai une viscosit exactement de 100 cSt. La norme admet une marge de 10% dans un sens comme dans lautre:

90 cSt

Grades SAELe systme SAE sert la classification des huiles utilises dans lindustrie automobile. Elle est divise en deux classes: les huiles pour engrenages (grade SAE suprieur 60) et les huiles moteurs (grade SAE infrieur 60). Les grades prcdents la lettre W sont utiliss des tempratures dutilisation peu leves (W pour winter). Ils sont classs selon: Une viscosit dynamique maximale basses tempratures; (la viscosit dynamique assure une bonne tenue de lhuile au dmarrage moteur froid).

Une temprature limite de pompage; la temprature limite de pompage mesure la capacit de lhuile scouler jusqu la pompe huile et fournir une pression adquate pendant le dmarrage. Une viscosit cinmatique minimale 100C. La viscosit cinmatique minimale garantie une lubrification minimale chaud. Exemple: 20W5,6 cSt min 100C Temprature limite de pompage-15C Viscosit dynamique Maxi4,4 cSt max 10C

Classifiaction ISO et SAE

Huiles monograde et multigrade

Les huiles (moteur et engrenage) sont disponibles dans une grande varit de grades allant de 0W 50 Ces huiles sont dites monogrades.

Il existe aussi des huiles multigrades (SAE10W30, 15W40, etc). Toutes ces huiles ont les proprits de viscosit dune huile de basse temprature W et dune huile haute temprature.

Quelle est la diffrence entre une huile monograde et une huile multigrade?

On se rappelle que la viscosit diminue avec la temprature. Le graphique suivant illustre la tendance :

La viscosit est leve a basse temprature et faible haute temprature Toutes les huiles ne ragissent pas de la mme faon. Certaines huiles se diluent moins que dautre lorsque la temprature augmente. Cest la diffrence entre une huile mono grade et multigrade.

Une huile multigrade a une viscosit plus stable sur une plus large chelle de tempratures quune huile monograde.

Indice de viscosit La viscosit des huiles varie avec la temprature. Limportance de cette variation dpend de lorigine du ptrole brut et de son raffinage. Elle sexprime par lindice de viscosit (IV).

Lindice de viscosit (IV) sert mesurer le caractre multigrade dune huile.

Plus lindice de viscosit est lev, plus lhuile possde des proprits multigrades.

On attribut lindice 100 une huile de rfrence dont la viscosit varie peu en temprature (huile parffinique).

On attribut lindice 0 une huile de rfrence dont la viscosit varie beaucoup en temprature (huile naphtnique).

Pour analyser lhuile donn, on choisi une huile 0 et une huile 100 ayant mme viscosit 100C que lhuile caractriser puis on compare leur viscosit cinmatique 40C.

Lindice de lhuile sera:

Plus lindice est lev, moins la viscosit varie avec la tempraturePar exemple, lhuile monograde SAE 40 possde un IV de 95 tandis que celui de lhuile SAE 20W50 est 135. Lhuile se comporte comme une huile SAE 20W froid et comme une huile SAE 50 lorsque la temprature augmente.

Types fondamentaux dusuresUsure adhsiveContact mtal/mtal, micro soudures, transferts mtalliques et cisaillement des jonctions par frottementUsure abrasiveRayage dune surface par des asprits dures ou des particules vhicules par un fluide.Usure corrosiveAttaque chimique suivie par lenlvement des produits par action mtallique (frottement)Usure de fatigueEnlvement de particule par fatigue mcanique superficielle produite par accumulation de contrainte cycliques

Types secondaires dusuresCorrosion de contact (fretting corrosion)Enlvement de matire entre deux surfaces soumises des vibrations mcaniquesErosion par cavitationFormation de cavits par clatement (ou implosion) de bulles de gaz ou de vapeur incluses dans un fluideUsures dorigines lectriques piquage lectrique :Erosion par tincelleCorrosion galvanique: Attaque lectrolytique

Lanalyse des huiles, quoi a sert ? Le lubrifiant est la machine ce que le sang est lorganisme. Il reflte le comportement et ltat du systme dans lequel il circule. Cette technique sapplique lensemble du parc des machines lubrifies. Cette mthode est complmentaire des suivis par analyses vibratoire et thermographique. .

Les objectifs Lobjectif vis est de mettre la disposition des responsables de maintenance des informations ncessaires ltablissement dun diagnostic machine.Ces informations concernent:

INTERETS & AVANTAGESAUGMENTENT LE FACTEUR DISPONIBILITE DES EQUIPEMENTS

AMELIORENT LA SECURITE DES PERSONNES & DES BIENS

REDUISENT LES COUTS DE LA MAINTENANCE

PERMETTENT L'ESPACEMENT DES INTERVALLES DE VIDANGES

AUGMENTENT LA DUREE DE VIE DES EQUIPEMENTS

Deux sortes danalyse dhuile en service Les analyses de reconnaissance et de suivi des produits en service:Aspect, couleurTeneur en eau, gazole ou essenceViscositIndice dacide%Matire charbonneuseCorrosionetc.connatre si le lubrifiant rpond aux exigences dutilisation

Mesure de la viscosit

Effectue 40C pour les huiles lubrifiantes ou hydrauliques Effectu 100C pour des huiles moteurs combustion interne.

Un changement de viscosit de plus ou moins 25% signifie une dgradation de lhuile ou une contamination par un volatile.

Indice dacide total (TAN)Ce test donne la quantit dacide prsente dans le lubrifiant. Une augmentation du TAN par rapport au produit neuf indique quil y a oxydation ou contamination par un produits acide. Le rsultat est exprim en milligrammes de potasse (KOH) ncessaire pour neutraliser lacide dans un gramme du produit test.

Indice de base (TBN)Ce test donne la quantit de produit alcalin (basique) prsent dans le lubrifiant. Un taux lev de TBN est associ la protection des segments et des parois des cylindres contre la corrosion. Une baisse anormale du TBN indique une diminution de la capacit de lhuile neutraliser lacidit ou une perte dadditifs..

Essai la tcheLa tche dhuile passe ltuve permet dindiquer la prsence dimbrls solides provenant de la combustion dfectueuse, et de contrler les proprits dispersantes de lhuile.

caractriser ltat dencrassement de lhuile

ltalement maximal de la goutte dhuile sur la surface du papier

caractrise le pouvoir dispersif de lhuile

ltat doxydation de lhuile et la prsence de combustible

Recherche et dosage de leauLa titration par la mthode Karl Fischer est employe dans les cas o le niveau de contamination de leau dtermin par infrarouge est critique et doit rester trs bas. Le rsultat est exprim en % (1% = 1000ppm) (ASTM D4928)

Les causes principales sont:Condensation due une temprature de fonctionnement trop basse,Dmarrages rptitifs, (Effet jour et nuit)Infiltration par le circuit de refroidissementUsure du bloc moteur

Mesure du point clairCe test donne la temprature laquelle le lubrifiant fait une tincelle en prsence dune flamme. Un chantillon dau moins 75 ml est requis.

Une baisse du point clair par rapport lhuile neuve augmente le risque dincendie.diminue la viscosit de lhuile et rduit lpaisseur de film.

Les causes principales sont:Dilution par le fuel dans un systme injecteur (rglage de la carburation),Combustion incomplte etc

Les analyses de laboratoire Les analyses de recherche des contaminants ou polluants des lubrifiants.Pollution gravimtriqueComptage de particulesFerromtrieFerrographieSpectromtrie dmissionSpectromtrie infrarouge.Suivre ltat dusure de linstallation et remonter lorigine de lusure ou de la pollution.

Pollution gravimtrique

Elle renseigne sur le niveau de contamination globale d'un fluide, et fournit des informations sur la propret du circuit

Principe

Elle consiste filtrer par dpression un volume connu du fluide sur une membrane filtrante dont la taille des pores est calibre (1, 5, 10 mm). La variation de masse de la membrane avant et aprs filtration donne la teneur en impurets solides. La teneur en impurets solides est exprime en mg/1.

Elle permet de mesurer les valeurs des critres "L" et "S" respectivement reprsentatifs de la quantit de grosses et de petites particules mtalliques prsentes dans l'chantillon. PrincipeLes particules mtalliques magntiques sont disperses dans un tube en verre sous l'action d'un champ magntique et positionnes en fonction de leur aimantation magntique et de leurs dimensions. Un systme optique permet de mesurer la densit optique des dpts et d'en dduire les valeurs des critres "L" et "S" (units D.R "direct Reading")Ferrographie lecture directe

l'usure normale (ou douce) se traduit par la formation de petites particules (dimensions moyennes de quelques mm) issues du broyage des plus grosses produites en petites quantits. Les taux L et S augmentent lentement et lcart entre ces taux est sensiblement constant.Les phnomnes d'usure anormale (ou svre) se manifestent par la formation importante de plus grosses particules provoquant une augmentation sensible des critres L et S et un cart croissant entre les deux.

Ferrographie analytiqueProcdure de diagnostic trs avanc pour dtecter les grosses particules jusqu 100 microns. Informe sur lvolution du mode dusure en place.

Elle est utilise pour effectuer une tude approfondie des particules contaminantes lorsque la ferrographie lecture directe indique une usure importante ou anormale (passage dans la zone d'alerte par exemple).

Principe Analogue celui de la ferrographie lecture directe , mais le dpt s'effectue sur un support plan (verre ou plastique) appel "ferrogramme".Une procdure de lavage permet d'liminer l'huile (et certains contaminants comme les matires charbonneuses), et aprs schage, de fixer les dpts sur le support, rendant possible l'observation des particules au microscope.

Spectromtrie dmission ( torche de plasma)Dtermination de 20 lments associs lusure mtallique, la contamination et aux additifs, pour dterminer la condition du lubrifiant et de la machine.Dtection efficace pour les petites particules de moins de 5 7 microns Usure mtallique consiste en fer, cuivre, plomb, tain, chrome, aluminium, argent, nickel, magnsium et plombLa contamination consiste en silicium, bore, aluminum, sodium et plomb.Les additifs consistent en phosphore, zinc, calcium, baryum, bore, sodium, molybdne et magnsium..

Cette analyse permet de dterminer de manire rapide les concentrations, exprimes en ppm (particules par million) en masse, des diffrents lments prsents dans les huiles.Analyse par spectromtrie dmission PrincipeL'chantillon pralablement dilu est aspir par un nbuliseur puis est introduit dans le plasma sous forme de mlange arosol avec de l'argon. Sous l'action du champ lectromagntique, les atomes d'huile et les particules contaminantes sont excits et mettent un faisceau de lumire

Lmission lumineuse est caractristique de l'lment tandis que l'intensit lumineuse mise est proportionnelle la concentration de l'lment.

Spectromtrie dabsorption (infra-rouge) Permet didentifier un lubrifiant (nature du lubrifiant et de ses additifs et de suivre leur tat par une analyse diffrentielle huile neuve/huile en service.Principe: Lorsquun corps est travers par un rayonnement infrarouge, certain liaison molcularit entrent en rsonance pour certaines frquences et se traduisent par des pics dabsorption empreintes digitales

La spectromtrie infrarouge par transforme de Fourrier (FTIR) nous aide dterminer:Les acides carboxyliques,Les produits de nitrates,Les produits ds sulfates,Leau,Le Glycol (Antigel ou produit de dgradation de lhuile)Les suies,Les hydrocarbures,La dilution et produits lgers

MOYENS D'ECHANTILLONNAGEPISTOLET VAMPIRE ( POMPE )

SERINGUE

VIDANGE

PROCEDURE DECHANTILLONNAGEL'UNITE DOIT ETRE A LA TEMPERATURE NORMALE DE FONCTIONNEMENT

L'HUILE DOIT ETRE HOMOGENE

LECHANTILLON DOIT ETRE PRELEVE DE LA MEME FACON & DU MEME POINT D'ECHANTILLONNAGE

NE PAS ECHANTILLONNER APRES UNE VIDANGE

NE PAS ECHANTILLONNER APRES UN RAJOUT

UTILISER DES FLACONS PROPRES & SECS ( DE PREFERENCE A USAGE UNIQUE )

PROBLEMES TYPIQUES DETECTES PAR L'ANALYSE DES HUILESSur moteur thermique : - problmes d'tanchit de la filtration d'air, - infiltration de liquide de refroidissement, - drglage du systme d'injection, - tat mcanique du moteur (usure), - conduite ou contrainte d'exploitation plus ou moins svre

PROBLEMES TYPIQUES DETECTES PAR L'ANALYSE DES HUILESSur multiplicateurs, rducteurs et engrenages: - mauvais tat d'un roulement ou d'un palier, - transmission dfectueuse (engrenages endommags), - performance des additifs extrme pression, - apprciation des caractristiques rsiduelles du lubrifiant, - pollution externe (eau, poussires).

PROBLEMES TYPIQUES DETECTES PAR L'ANALYSE DES HUILESSur compresseurs (pistons, vis et centrifuges): - tat mcanique, - pollution externe (eau, silice), - volution du lubrifiant en service (dpts, oxydation).

SEQUENCES ANALYTIQUES PAR TYPE DE MACHINE SEQUENCES D'ANALYSES PARAMETRES MESURES Moteur Groupe lectrogne Engrenages sous carters Circuits hydrauliques Prsence d'eau X X X X Viscosit 40C ou 100C X X X X Point clair X X Tche chaud X X Dilution en % X X Pollution gravimtrique X 5 micron X 8 micron Spectromtrie d'mission (torche plasma) X X X X Spectromtrie d'absorption (infra-rouge) X X

SEQUENCES ANALYTIQUES PAR TYPE DE MACHINE SEQUENCES D'ANALYSES PARAMETRES MESURES Moteur Groupe lectrogne Engrenages sous carters Circuits hydrauliques

Plusieurs des additifs utilises dans formulation des huiles moteur contiennent des produits alcalins afin de neutraliser les produits acides provenant de la combustion. Le rsultat de cet test est exprim en milligrammes dacide (en quivalent de KOH) ncessaire pour neutraliser lalclinit dun gramme du lubrifiant test