BAC PRO Conducteur Routier
Transport de Marchandises
POLE TRANSPORT Louis Armand Chambéry (73)
SÉANCE 16 :
HUILES ET
GRAISSES
Objectif de cette séance : développer les connaissances permettant de conduire rationnellement et en sécurité le véhicule, et d'en exploiter les caractéristiques techniques.
Le conducteur doit être capable d'exploiter les caractéristiques techniques du véhicule en toutes circonstances, et d'identifier les principaux composants du circuit de refroidissement, et leurs liaisons.
Connaitre les caractéristiques et principes de fonctionnement, les prescriptions d'utilisation, de maintenance, et d'entretien.
Le coin du prof'...
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de Synthèse
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1 - Les huiles
Les moteurs, selon leur conception, ont besoin d'une huile plus ou moins fluide (visqueuse pour le terme exact, cela dépendra aussi des conditions météorologiques car le grand froid impose parfois certaines huiles plus fluides) afin que le fonctionnement soit optimal. Cela dépendra aussi de l'âge de ce dernier puisqu'il est généralement admis qu'un vieux moteur devra tourner avec une huile un peu plus visqueuse (un peu moins fluide) pour mieux se porter. Il faut enfin savoir que cette donnée est indiquée par une appellation normée comme par exemple : 5W40.
1.1 Notions de viscosité :
La viscosité est une mesure indiquant le degré de fluidité d'un fluide. Ce terme désigne la quantité de résistance à l’écoulement et au mouvement.
La Viscosité diminue avec l'augmentation de la température. L'huile doit rester assez visqueuse pour maintenir son rôle de film protecteur, tout en restant assez fluide pour circuler librement dans le moteur.
Plus la viscosité est haute, plus le fluide est épais.
Plus la viscosité est faible, plus il est liquide.
Tout d'abord, précisons que la viscosité d'un liquide s'établit avec une mesure précise déterminée par la Society of Automotive Engineer (SAE).
Les huiles plus anciennes avaient un seul indice de viscosité (ex : SAE 15W ou SAE 20). Ces dernières voyaient donc leur viscosité varier bien plus entre chaud et froid, il fallait donc une huile pour l'été et une huile pour l'hiver ... Depuis, il n'y a que des versions multigrades en rayon, dont la viscosité varie moins selon la température, d'où les deux nombres avec par exemple 5W30 (on a ici une précision pour la viscosité à froid et à chaud).
La SAE International a établi un codage pour la viscosité, avec les grades suivants : 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 ou 60.
Le suffixe W (Winter en anglais) désigne le grade (lié à la viscosité) SAE hiver. Pour mesurer le grade, on porte l'huile à une certaine température, puis on mesure le temps qu'elle prend pour passer dans un orifice standardisé. Plus ce temps est long, plus la viscosité (donc le grade) est élevée.
NB : Les notations ne sont pas les mêmes pour les huiles de boîtes de vitesses : une 75W90 n'est pas forcément moins fluide qu'une huile moteur.
Les huiles sont classées en 2 grandes familles : les huiles monogrades (à viscosité « constante ») et les huiles multigrades (à viscosité « variable »).
Comprendre et choisir la viscosité de l'huile
1.2 Huile monograde :
Tout d'abord l'appellation (dont les valeurs emploient la norme SAE) est différente puisque l'huile monograde n'a qu'un seul nombre, exemple : SAE 40 pour une indication à chaud (100°) ou SAE 10W pour l'indication d'une viscosité à froid (-18°).
xW : viscosité à froid
Le W indiquant Winter, la donnée se situant devant (ex 10W) indique sa viscosité à froid et donc sa capacité à résister au froid (à rester liquide/fluide, car comme dans vos fonds de poêles, l'huile a tendance à durcir quand elle refroidit ...).
De ce fait, plus le nombre sera faible, plus l'huile sera correctement opérationnelle dans le froid. On peut aussi dire que plus le nombre est faible, plus l'huile pourra être exposée à des températures froides sans risquer d'abimer le moteur (et plus il sera facile de démarrer au passage). Si vous êtes en montagne ou allez régulièrement au ski, il serait donc préférable que ce dernier soit le plus petit possible (0 est parfait).
En gros, une huile 0W tiendra jusqu'à -40°, une 5W jusqu'à -30°, 10W jusqu'à -20° (voire -25) et 15W jusqu'à -15°. Il vous faudra donc éviter d'aller au dessus de 10W si il fait très frais dans votre région. Avec du 5W vous êtes sûr de ne jamais avoir de problème dans notre beau pays ! Même en montagne.
Wx : viscosité à chaud (100° pour la norme)
Plus le deuxième nombre sera important, plus l'huile sera visqueuse à chaud, donc moins liquide. Donc plus cette valeur est élevée, plus l'huile résiste bien aux hautes températures en évitant d'être trop liquide. Car il ne faut pas non plus qu'elle le soit trop ...
On aura donc le choix entre une huile hiver ou été afin de coller avec les conditions climatiques du moment. Il s'agira d'ailleurs d'huiles minérales et non de synthèse qui elles sont modernes et donc multigrades.
La viscosité évolue ici de manière plus rapide avec la température qu'une huile multigrade. C'est à dire qu'elle est proportionnellement de plus en plus fluide en chauffant, avec des fluidités importantes à chaud ou encore une viscosité importante à froid. Pour l'hiver il faudra donc choisir une huile plus fluide à froid (pour ne pas risquer qu'elle soit figée au démarrage) et pour l'été une huile plus visqueuse à chaud (il ne faut pas qu'elle soit trop fluide avec les fortes chaleurs, ce qui réduirait la bonne lubrification du moteur).
Les huiles monogrades sont donc bien moins polyvalentes que les huiles modernes de synthèse (dont la viscosité varie moins) et il faut donc changer cette dernière selon les saisons ...
Il faudra aussi multiplier les vidanges car cette dernière est moins performante dans le temps (moins d'additifs et moins endurante à la base). De plus elles provoquent des suies / calamines plus importantes et encrassent plus le moteur (le fond du carter accumule rapidement les suies et boues).
Elle n'a généralement pas d'additif détergent comme on le trouve dans les multigrades. Les très vieux moteurs génèrent souvent des suies dans ses entrailles qui permettent d'améliorer l'étanchéité (compression améliorée), et tout détergent serait néfaste puisqu'il nettoie ces dernières (elles peuvent alors finir dans le circuit d'huile et donc provoquer des soucis, notamment au niveau des coussinets de bielle ...).
1.3 Huile multigrade :
C'est l'huile moderne (à partir des années 60) qu'on connaît tous, à savoir les fameuses xxW-xx.
On a donc un indicateur de viscosité à froid (-18°) et une valeur de viscosité à chaud (100°). C'est un peu comme une huile qui associe en un même bidon deux types d'huiles monogrades.
La viscosité n'évolue ici plus de manière rapide mais de manière plus progressive/évolutive. Le but est d'avoir une huile le plus fluide possible à froid tout en gardant une généreuse viscosité à chaud (il ne faut pas que ça devienne de l'eau dans ces conditions ce serait dramatique pour le moteur), bref on veut le beurre et l'argent du beurre.
On a donc plutôt affaire ici à de l'huile de synthèse ou semi-synthèse car la naturelle (minérale) a plus de mal à avoir ces propriétés (elles ont pu être un peu multigrades grâce à des additifs, mais pas autant que les synthétiques qui ont une plage de viscosité plus réduite entre froid et chaud). Il s'agit donc d'huile fabriquée par l'Homme grâce à des manipulations chimiques, on peut alors lui conférer des caractéristiques spécifiques, notamment grâce aux très nombreux additifs qui accompagnent les huiles modernes.
Par exemple, si on prend l'extrême avec de la 0W40, on aura un maximum de fluidité à froid (valeur 0 très faible) et une viscosité plutôt épaisse (excusez l'expression relativement fausse mais qui parle) à chaud avec une valeur de 40.
A l'inverse, une 25W20 sera dans les mêmes conditions plus épaisse à froid (démarrage plus difficile et lubrification moins bonne en raison d'une pompabilité réduite) et plus fluide à chaud (trop fluide réduit la lubrification et réduit aussi la capacité de l'huile à évacuer la chaleur).
Le choix devra donc se faire selon les préconisations et une petite adaptation pourra être faite selon le climat de votre région (si très froid prendre un indice de viscosité W un peu moins élevé. Si très chaud prendre un indice de viscosité à chaud plus élevé).
1.4 Huile minérale ou de synthèse :
La qualité de l'huile est un facteur important pour la santé de votre moteur. En effet, en plus de lubrifier les pistons, elle aura aussi comme rôle (entre autres) de huiler le palier/roulement du turbo, une "chose" qui tourne à plusieurs dizaines voire centaines de milliers de tours par minute ... Vous aurez donc compris qu'à de telles allures, il est important que l'huile soit irréprochable ! De ce fait, il serait même intéressant de savoir combien de turbos cassés sont la cause d'une lubrification médiocre (huile de basse qualité, trop vieille qui aurait perdu ses propriétés avec le temps etc ...). Donc si votre moteur est suralimenté (ce qui risque d'être le cas vu le nombre de turbo-diesel roulant en France ...), la qualité de l'huile est d'autant plus vitale. Enfin, les huiles de synthèse de qualité gardent leurs propriétés plus longtemps et permettent donc d'espacer les vidanges, grâce en partie à leurs nombreux additifs qui la renforcent.
Synthèse, minérale et semi-synthèse
C'est sans doute le point le plus facile à appréhender puisqu'il s'agit ici de la nature/provenance de l'huile destinée à la lubrification. La minérale provient du pétrole transformé/raffiné, on peut donc dire qu'elle provient des végétaux qui se sont décomposés en plusieurs millions d'années. A ne pas confondre avec l'huile végétale qui peut quant à elle être utilisée comme carburant dans les moteurs diesel.
L'huile de synthèse a donc été synthétisée par l'Homme, mais comme la minérale elle provient généralement elle aussi du pétrole (mais aussi d'huile végétale et divers d'autres sources). La différence est que le raffinage (la transformation) est beaucoup plus technique et élaboré. Résultat, l'huile est réglée au millimètre par les ingénieurs qui lui donnent alors des propriétés quasi parfaites !
Vous l'aurez deviné, l'huile semi-synthèse est un mélange des deux, rien de plus ...
Concrètement, l'huile de synthèse sera de meilleure qualité mais aussi plus chère (inutile voire néfaste sur les véhicules très anciens, ...)
Si vous conduisez dans des conditions difficiles (climats, conduite "musclée"/sportive), il sera d'autant plus important d'opter pour une huile 100% synthétique. Ce type d'huile a aussi tendance à réduire la consommation (et donc aussi les émissions de CO2) puisqu'elle fonctionne mieux à froid (là où les moteurs consomment le plus) et dispose d'additif antifriction. Si vos trajets sont généralement courts, elle sera d'autant plus conseillée. Aussi, ce type de lubrifiant fonctionne mieux à haute température (moteur chaud) mais aussi à haute pression, sachant aussi que les dépôts dans le moteur sont plus limités qu'avec de l'huile naturelle/minérale. Résultat, l'huile a plus d'endurance et les vidanges peuvent être un peu plus espacées. De plus, l'huile naturelle aura besoin d'additifs supplémentaires (qui sont intégrés dedans à l'achat, vous n'avez pas à les ajouter !) pour palier ses propriétés inférieures.
Bref, si vous aimez votre auto, prenez de la synthèse ! Mais cela sera peut-être différent dans quelques années puisque l'arrivée des OGM permet de concocter des végétaux générant une huile naturelle bénéficiant de très bonnes caractéristiques.
Huiles TOTAL
De l'huile, mais pour quoi faire ? - Renault Trucks Oil
2 - Les graisses
Contrairement à l’huile, les graisses mécaniques sont des produits semi-solides. En raison de leur viscosité plus élevée que l’huile, les graisses industrielles permettent de lubrifier des pièces de machines, d’outils, ou d’équipements. Par exemple soumis à une charge élevée. Mais aussi à une température élevée alors qu’une huile s’évaporerait. Et enfin à déplacements réduits ou lents.
Il est à noter que les graisses techniques sont à base de savon appelé épaississant. Ainsi les épaississant de calcium conviennent à des usages classiques ou en présence d’eau. D’autre par les graisses industrielles à base d’aluminium s’utilisent pour des transmissions de puissance. Par exemple les cardans. Les graisses mécaniques à base de savons de lithium sont utilisées pour la lubrification des roulements à billes. Il y a aussi les graisses industrielles complexes de lithium ou de calcium prévues pour la lubrification des roulements fonctionnant à haute température.
2.1 Choisir la graisse en fonction de son application :
Les graisses ont des propriétés variées et sont conçues pour assurer des performances et un fonctionnement optimum dans certaines conditions. Pour choisir la bonne graisse, il est donc essentiel de connaître les conditions de service des roulements à lubrifier, comme la vitesse de rotation de l’équipement, son niveau de charge, la température ambiante, ainsi que la taille et le type des roulements.
Les graisses sont de deux familles :
- Elles peuvent être fabriquées à partir de savons métalliques (ex. : acide 12 hydroxystéarate de lithium) dispersés dans une huile minérale ou synthétique. Les molécules de savon constituent un réseau qu'on peut assimiler à une éponge emprisonnant l'huile lubrifiante.
- Dans la seconde, on va épaissir une huile en y incorporant des composés d'origine minérale (bentonite, silice hydrophobe...) ou synthétique (PTFE...). Ces dernières graisses sont dites "infusibles" car elles ne fondent pas à haute température, contrairement à celles à base de savons métalliques dont les points de fusion (point de goutte) dépendent de la nature des savons (ex. : lithium : environ 180 °C, calcium : environ 90 °C, savons complexes : 290 °C)
Les graisses à base de savon de calcium serviront à des usages banals ou en présence d'eau. Les graisses à base de savon d'aluminium ont été utilisées pour des transmissions de puissance (cardans). Les graisses à base de savons de lithium sont utilisées pour la lubrification des roulements à billes. Les graisses à savons complexes de lithium ou de calcium et les graisses infusibles s'utilisent pour la lubrification des roulements fonctionnant à haute température.
2.2 Choisir la bonne viscosité de l'huile de base :
En choisissant une graisse, il faut prendre en compte la viscosité de son huile de base. Pour une protection et une durée de vie optimales des composants, cette viscosité de l’huile de base devrait toujours être choisie en fonction de la charge, de la vitesse de rotation et de la température de service de l’application. Les graisses formulées avec une huile de base ayant une viscosité élevée possèdent généralement un meilleur comportement en présence d’eau et conviennent, par exemple, à des applications sévères ou pour des utilisations à haute température. Par contre, les graisses ayant une huile de base de plus faible viscosité seront quant à elles plus adaptées, par exemple, à des applications fonctionnant à basse température.
Les performances des graisses seront directement liées à celles des huiles utilisées pour les produire. Une graisse au lithium fabriquée avec des huiles de faible viscosité conviendra à des roulements tournant à haute vitesse (ex. : roulements à aiguilles), une graisse fabriquée avec des huiles visqueuses trouvera son utilisation sur des organes à faible vitesse et charge importante (roulements industriels). Les graisses seront améliorées par des additifs, d'origine minérale (lubrifiants solides) ou synthétique, qui les protègent contre l'oxydation ou qui augmentent leurs capacités de résistance à l'usure (anti-usure) ou à la pression (extrême pression) . Dans certaines graisses pour l'aviation, notamment, on fabriquera des graisses synthétiques à base d'esters organiques, qui autoriseront des plages de températures d'utilisation extrêmes (ex. : −54 à 427 °C).
2.3 Lubrifier avec la bonne quantité :
Une graisse mal adaptée à son application et le sur-graissage constituent les causes de plus de 90 % des casses de roulements coûteuses constatées. En plus de ces défaillances, cela peut aussi entraîner des problèmes de migration et de fuite du lubrifiant en dehors des roulements. Normalement, un roulement ne devrait jamais être garni à plus des deux tiers avec de la graisse, car il convient de laisser non rempli environ un tiers de la place pour un fonctionnement optimal. De la même façon, une quantité insuffisante de graisse pourrait entraîner une casse de roulements, suite à un défaut de lubrification causé par le manque de lubrifiant.
2.4 Éviter les incompatibilités :
Tous les types de graisses ne sont pas compatibles entre eux. Lorsque des graisses incompatibles sont mélangées, le savon et l'huile se séparent.
Avant d’utiliser une nouvelle graisse, il convient de nettoyer soigneusement et en profondeur la graisse résiduelle précédemment employée dans le roulement, afin d’éviter tout problème lié à une incompatibilité entre l’ancienne et la nouvelle graisse, et permettre ainsi à la nouvelle graisse d’apporter un niveau de performances optimal.
2.5 Utiliser des graisses synthétiques :
Comparées à des graisses minérales, les graisses synthétiques (formulées avec une huile de base synthétique) résistent mieux à l’oxydation et conservent plus longtemps une épaisseur de film lubrifiant plus importante, apportant ainsi des performances et une protection continues, même avec des températures de service élevées. De plus, en réduisant les frictions, les lubrifiants synthétiques favorisent une amélioration potentielle de l’efficacité énergétique.
Graisse au cuivre
C’est un mélange organo-métallique de haute technologie conçu pour la lubrification en milieu corrosif d’organes soumis à de fortes pressions et très hautes températures (−20 à 1 270 °C). Convient pour tous assemblages vissés ou boulonnés, en assurant l’étanchéité et le démontage sans risque de grippage. Convient pour les organes soumis aux hautes températures et à la corrosion en atmosphère normale ou marine (dispositifs de freinage).
Graisse d’aluminium
Composée de graisse à base de poudre d’aluminium, de solvant isoparaffinique, pour une lubrification à très haute température, anti-grippant, anti-friction, anti-corrosion, résistant aux fortes pressions et à la vapeur d’eau. Facilite le montage et démontage des ensembles visés (boulons, échappement, organes moteurs, chaudières, robinetterie, etc.), tout en assurant l’étanchéité et une température maximum d’utilisation de −30 à 800 °C.
Graisse de silicone
Conditionnée le plus souvent sous forme d’aérosols. Produit employé pour la lubrification et la protection contre l’humidité des pièces en métal, bois, plastique. Permet aussi d'améliorer l'étanchéité de certains joints sans les endommager (joints communément en polyuréthane). Supporte des températures allant de −50 à 250 °C. Translucide, cette graisse ne coule pas et évite les dépôts de calcaire sur le mécanisme après application.
Graisse au lithium
D'origine minérale, épaissie au lithium. Elle est indiquée pour tous types de moyeux, paliers, galets, engrenages, charnières. Utilisée également en automobile pour les roulements et les articulations. Grâce à ses propriétés anticorrosion elle est adaptée aux conditions extérieures. Plages de températures d'utilisation : de −20 à 140 °C.
La graisse au lithium : c'est une graisse multifonction qui s'utilise aussi bien en automobile pour les roulements et les articulations qu'en usage domestique pour le graissage sous charge modérée : gonds de volets ou serrures qui grincent. Insoluble à l'eau, elle a également des propriétés anticorrosion
Graisse de marine
Graisse spéciale marine, insoluble même à l’eau bouillante. Bonnes performances à hautes températures et en présence de poussières ou d’impuretés. Utilisée pour la protection des organes mécaniques des navires exposés à l’air ambiant.
Graisse graphitée
La graisse graphitée est recommandée pour la lubrification sèche (particules de graphite) et l’étanchéité des systèmes soumis à de très fortes charges et des températures de −180 à 550 °C.
Graisse téflonisée
Graisse très fortement chargée en polytétrafluoroéthylène (PTFE), plus connue sous le nom commercial de Téflon, elle permet des lubrifications haute résistance et peut être utilisée comme pâte à joint5. Cette graisse dépose un film durable composé de particules microscopiques qui agissent comme de minuscules roulements et supporte des pointes de température jusqu’à 300 °C.
2.6 Autre graisse : la vaseline
Comparées à des graisses minérales, les graisses synthétiques (formulées avec une huile de base synthétique) résistent mieux à l’oxydation et conservent plus longtemps une épaisseur de film lubrifiant plus importante, apportant ainsi des performances et une protection continues, même avec des températures de service élevées. De plus, en réduisant les frictions, les lubrifiants synthétiques favorisent une amélioration potentielle de l’efficacité énergétique.
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