Sélectionnez la bonne huile : un guide simple pour comprendre la viscosité du lubrifiant
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En lubrification, il est fondamental de comprendre la viscosité d'un lubrifiant, qui constitue la base essentielle pour sélectionner les bons lubrifiants, quels que soient les appareils précis ou les équipements lourds. Il est très important de garantir que vos machines fonctionnent correctement pendant une durée de vie plus longue et fonctionnent efficacement.
Quelle est la viscosité de l'huile ?
La viscosité est la résistance d'un fluide à s'écouler. En termes simples, la viscosité d'un lubrifiant indique le niveau d'épaisseur de l'huile. Une huile de viscosité plus élevée est plus épaisse et s’écoule plus lentement, tandis qu’une huile de viscosité plus faible est plus fine et s’écoule plus facilement.
e.g.,la viscosité de l'eau à 20 degrés est d'environ 1 cSt, mais le miel a une viscosité d'environ 12 000 à 20 degrés.
Le tableau suivant montre la viscosité des liquides courants.
| Viscosité des liquides courants | ||
| Liquide | Env. Viscosité à 20 degrés (cSt) | Env. Viscosité à 40 degrés (cSt) |
| Essence | 0.7 | 0.5 |
| Eau | 1 | 0.66 |
| Lait | 2.5 | 1.5 |
| Huile d'Olive | 80 | 40 |
| Huile de canola | 75 | 42 |
| Huile hydraulique (ISO VG 46) | 128 | 46 |
| Huile moteur (10W-30) | 300 | 70 |
| Shampooing | 5000 | 1500 |
| Chéri | 12000 | 2000 |
Pour les lubrifiants, la viscosité est un paramètre très-important. C'est si important que nous donnons souvent son nom à l'huile. Un bon exemple est l'huile hydraulique « ISO VG 46 » – ce « 46 » provient directement de sa viscosité mesurée à 40 degrés.
Comment est défini le degré de viscosité de l’huile moteur ?
La norme SAE J300 définit le degré de viscosité des huiles moteur. En prenant "5W-40" comme exemple :
W:Cela signifie « Résister à l'hiver », représentant la performance de l'huile par temps froid.
Chiffre avant "W" (5W) :Le niveau de performance à basse-température. Un chiffre plus petit signifie que l’huile est plus fluide par temps froid, ce qui rend les démarrages à froid moins difficiles.
Chiffre après W (40) :Le grade de performance à haute-température. Un nombre plus élevé signifie que l’huile est plus collante à haute température, offrant ainsi un film d’huile plus résistant.
La norme SAE J300
| Degré de viscosité SAE | Viscosité de démarrage à basse-température (cP) max. | Viscosité de pompage à basse température (cP) Max (sans limite d'élasticité) | Viscosité cinématique (cSt) à 100 degrés min. | Viscosité cinématique (cSt) à 100 degrés maximum | Viscosité de cisaillement élevée (cP) à 150 degrés min. |
| 0W | 6200@ -35 | 60000@ -40 | 3.8 | - | - |
| 5W | 6600@ -30 | 60000@ -35 | 3.8 | - | - |
| 10W | 7000@ -25 | 60000@ -30 | 4.1 | - | - |
| 15W | 7000@ -20 | 60000@ -25 | 5.6 | - | - |
| 20W | 9500@ -15 | 60000@ -20 | 5.6 | - | - |
| 25W | 13000@ -10 | 60000@ -15 | 9.3 | - | - |
| 16 | - | - | 6.1 | <8.2 | 2.3 |
| 20 | - | - | 6.9 | <9.3 | 2.6 |
| 30 | - | - | 9.3 | <12.5 | 2.9 |
| 40 | - | - | 12.5 | <16.3 | 3.5* / 3.7** |
| 50 | - | - | 16.3 | <21.9 | 3.7 |
| 60 | - | - | 21.9 | <26.1 | 3.7 |
| *Pour les qualités 0W-40, 5W-40 et 10W-40 ** Pour les qualités 15W-40, 20W-40, 25W-40 et 40 |
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Changements de viscosité (ΔV) sont également un indicateur important pour savoir si une vidange d’huile est nécessaire.
D'une manière générale, si la viscosité cinématique de l'huile moteur à 100 degrés change de plus de ± 25 % (une augmentation ou une diminution de 25 % de la viscosité), cela indique qu'il est temps de changer l'huile moteur.
À mesure qu’un lubrifiant approche de la fin de sa durée de vie, sa viscosité diminue d’abord considérablement, puis augmente rapidement. Pour éviter l'usure du moteur due à une panne de lubrification, il est essentiel de changer rapidement l'huile avant que la viscosité ne diminue considérablement pour garantir les bonnes performances du véhicule.
L'huile moteur s'avère plus épaisse que la norme.
Les épaississements (augmentation de la viscosité de plus de +25 %) sont souvent causés par l'oxydation de l'huile, entraînant une grande quantité de boues, entraînant une-usure au démarrage et une augmentation de la consommation de carburant.
L'huile moteur s'avère plus fine que la norme.
L'amincissement (diminution de la viscosité de plus de -25 %) est souvent provoqué par une dilution du carburant ou par l'inefficacité des additifs, entraînant une lubrification insuffisante et une usure importante.
Comment sont définis les grades de viscosité des huiles industrielles ?
Le degré de viscosité standard ISO 3448 est la norme de classification la plus universelle et la plus largement utilisée pour la viscosité des lubrifiants industriels, couramment utilisée pour les huiles hydrauliques, les huiles pour engrenages et autres huiles industrielles.
ISO VG (Viscosity Grade), par exemple ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.
Définition de base : Le numéro de chaque grade représente le point central de la viscosité cinématique du produit pétrolier à 40 degrés. Sa plage de fluctuation autorisée est de ± 10 %.
Par exemple : La plage de viscosité de l'ISO VG 46 est 41.4 - 50.6 cSt (car 46 ± 10 %=41.4 ~ 50,6).
Dans le domaine de la lubrification industrielle, les changements de viscosité constituent une méthode importante pour la maintenance des équipements. Si la viscosité d'un lubrifiant augmente ou diminue de manière significative après une période d'utilisation, les ingénieurs de maintenance doivent y prêter immédiatement attention, car cela peut signifier une défaillance du lubrifiant, susceptible d'entraîner de graves dommages à l'équipement.
Augmentation de la viscosité de l'huile :
Une viscosité d'huile élevée-indique toujours une oxydation grave de l'huile, une accumulation de boues ou une contamination par des huiles incompatibles-de viscosité plus élevée.
Par exemple, dans les systèmes hydrauliques fonctionnant sous des températures élevées et persistantes, le fluide s'oxyde très rapidement, entraînant une augmentation de la viscosité. Les opérateurs doivent changer l'huile neuve rapidement.
Dans le cas contraire, l'huile vieillissante augmentera non seulement la consommation d'énergie du système et entraînera une réponse lente, mais pourra également déclencher de graves pannes telles qu'un blocage du filtre.
Diminution de la viscosité de l'huile :
Il y a 2 raisons pour lesquelles la viscosité du lubrifiant diminue : 1, contamination par des liquides à faible viscosité-, tels que la pénétration d'eau ou de solvant en raison d'une étanchéité inadéquate de l'équipement ; 2, les chaînes moléculaires des améliorants d'indice de viscosité ont été coupées par un cisaillement mécanique élevé.
Certaines huiles pour engrenages à faible-coût sur le marché constituent un cas typique : le fabricant a mélangé des huiles de base à faible-viscosité avec des épaississants polymères peu coûteux. La viscosité initiale d'apparence -bonne ne peut pas résister au cisaillement intense lors de la rotation des engrenages. Leur viscosité diminue rapidement en peu de temps, ce qui conduit à une résistance insuffisante du film d'huile et à un défaut de lubrification, ce qui entraîne une usure des équipements. Cette approche de « économie-de coûts » augmente en réalité considérablement le risque de panne de l'équipement, augmente le coût de maintenance et raccourcit sa durée de vie.
Améliorateurs de viscosité, de température et d'indice de viscosité (VII).
La viscosité est généralement mesurée à une température spécifique. Leindice de viscosité (VI)mesure à quel point la viscosité d'un lubrifiant change avec la température. Plus la valeur est élevée, moins la valeur de la viscosité évolue avec la température.
e.g.:
Le VI de l'huile minérale (à base de paraffine-) est d'environ 96 à 110, tandis que celui des polyalphaoléfines (PAO) peut atteindre 120 à 180. Le VI de l’huile PAG (polyalkylène glycol) peut atteindre plus de 190.
Étant donné que les températures des équipements et ambiantes fluctuent constamment, dans la plupart des applications de lubrification, les lubrifiants à VI élevé sont préférés pour une grande adaptabilité à la température et une protection de lubrification plus stable. Par exemple, les huiles moteur-haut de gamme à base de PAO ont généralement un VI plus élevé, mieux adapté aux démarrages à froid-et à la conduite intense par temps chaud.
Comment améliorer le VI d’une huile de base ?
En plus d'optimiser l'huile de base elle-même (raffinage physique et conversion chimique), des lubrifiants avec des VIs plus élevés peuvent également être obtenus en ajoutant des améliorants de viscosité. Ces additifs lubrifiants sont normalement des polymères à longue chaîne-qui se dilatent avec la chaleur, neutralisant ainsi la fluidification naturelle de l'huile.
Améliorateur d'indice de viscosité (VII)
L'améliorateur d'indice de viscosité (VII) est un additif utilisé pour formuler des huiles pour moteurs à combustion interne multigrades et d'autres lubrifiants industriels à VI élevé. Il augmente le VI et réduit le changement de viscosité avec la température dans les formulations lubrifiantes.
L'améliorateur d'indice de viscosité le plus couramment utilisé est le copolymère d'oléfine (OCP), faisant généralement référence au copolymère d'éthylène-propylène (EPM). L'OCP est l'un des VII les plus utilisés et les plus courants au monde, en particulier dans les huiles moteur. Il existe également d'autres VII, comme le PMA, le HSD, veuillez cliquer ici pour en savoir plus sur les améliorants d'indice de viscosité.
Introduction générale aux améliorants d'indice de viscosité pour les lubrifiants
2 faces de viscosité : trop élevée ou trop faible
Nous devons toujours sélectionner le lubrifiant au niveau de viscosité approprié conformément aux instructions du manuel.
Huile moteur automobile
- Viscosité trop faible
Une viscosité trop faible entraîne principalement une lubrification insuffisante et des bagues d'étanchéité désactivées, conduisant directement à l'usure du moteur et à des fuites.
- Viscosité trop élevée
Une viscosité excessivement élevée signifie une résistance excessive et une mauvaise fluidité, ce qui peut entraîner un démarrage difficile du moteur, une consommation de carburant élevée et une mauvaise dissipation de la chaleur.
Huiles industrielles
Prenons un exemple avec l'huile hydraulique ; cela peut causer des problèmes inutiles si les fluides hydrauliques sont trop élevés ou trop bas au-delà de la norme.
- Viscosité trop faible
Si les fluides hydrauliques sont trop épais, cela peut augmenter la résistance de la pompe, entraver le débit et potentiellement provoquer une cavitation de la pompe, ce qui l'endommagera. De plus, une huile hydraulique à viscosité trop élevée augmente la résistance à l'écoulement dans le système hydraulique, augmentant ainsi la consommation d'énergie, ralentissant la réponse des actionneurs et réduisant la précision.
- Viscosité trop élevée
Si les fluides hydrauliques sont trop fluides, le film d'huile devient plus fin, ce qui entraîne une lubrification insuffisante et une usure accrue. Une huile à faible viscosité altère également les performances d’étanchéité, augmentant ainsi le risque de fuite.
Quelles viscosités sont testées pour les lubrifiants ?
Pour les huiles moteur
- Viscosité cinématique de 100 degrés - dans des conditions normales de fonctionnement du moteur.
Le KV100 détermine l'épaisseur et la résistance du film d'huile pendant le fonctionnement normal du moteur. Pour chaque grade de viscosité, SAE J300 définit une viscosité cinématique minimale et maximale facultative à 100 degrés.
- Cisaillement élevé à haute température (HTHS)viscosité - à 150 degrés - dans des conditions de fonctionnement sévères du moteur.
SAE J300 spécifie les valeurs HTHS minimales pour différents grades de viscosité. Le test HTHS complète le test de viscosité à 100 degrés, mesurant spécifiquement la résistance du film d'huile pendant les moments les plus exigeants du moteur, lorsque la protection est la plus nécessaire.
Une viscosité HTHS trop faible peut entraîner une lubrification insuffisante et une usure accrue.
- Simulateur de manivelle à froid (CCS)la viscosité - mesure les performances de démarrage à froid d'un moteur à basse température.
La viscosité CCS est un paramètre clé dans la définition du grade « W » (hiver). Cela simule la résistance au débit d'huile lors du démarrage du moteur à des températures extrêmement basses. Plus la valeur est basse, moins la batterie et le moteur sont sollicités lors d'un démarrage à froid, ce qui entraîne un démarrage plus fluide.
- Micro viscosimètre rotatif (MRV) / Viscosité de pompage - L'huile peut-elle être pompée à basse température ?
La viscosité MRV est un autre paramètre clé dans la définition de l'huile moteur de qualité « W ».
Il simule si l'huile peut être récupérée par la pompe à huile et circuler efficacement vers tous les composants du moteur à basse température. Si le MRV est trop élevé, le pompage devient difficile, ce qui peut entraîner un manque d'huile et une usure importante du moteur immédiatement après le démarrage.
- Viscosité cinématique à 40 degrés - utilisée pour calculer l'indice de viscosité
Bien que la viscosité cinématique de 40 degrés ne soit pas directement utilisée dans les évaluations SAE J300, elle reste une propriété physique très importante. Il est crucial dans le développement de formulations d'huile et le contrôle qualité. Le degré de viscosité cinématique . 40 est principalement utilisé pour calculer l'indice de viscosité.
Changement de viscosité et améliorateurs de l'indice de viscosité - SSI
L'huile lubrifiante contenant des améliorateurs d'indice de viscosité (VII) présente une viscosité significativement améliorée et un indice de viscosité plus élevé. Cependant, après une certaine période de fonctionnement du moteur, sa viscosité peut baisser sensiblement. Pourquoi cela arrive-t-il ?
Les améliorants d'indice de viscosité sont essentiellement des polymères -solubles dans l'huile. Lorsque l'huile lubrifiante est soumise à des cisaillements extrêmes-comme dans les-engrenages à grande vitesse et les pompes à huile-ces chaînes en polymère peuvent être coupées mécaniquement. Ce procédé réduit de façon permanente le poids moléculaire des polymères, entraînant une diminution significative de la viscosité de l'huile moteur. Ce phénomène est professionnellement appeléPerte permanente de stabilité au cisaillement. Cela entraîne un amincissement du film d’huile, une lubrification inadéquate et une réduction des performances d’étanchéité, ce qui accélère l’usure des composants.
Les lubrifiants haut de gamme donnent la priorité aux polymères dotés d'un indice de stabilité au cisaillement (SSI) exceptionnellement élevé pour garantir que la viscosité reste dans la plage conçue tout au long de l'intervalle de vidange d'huile, offrant ainsi une protection constante et durable au moteur.
Dans l’huile industrielle, les exigences en matière de viscosité varient considérablement selon les différentes applications.
En prenant l'huile hydraulique comme exemple,Les normes chinoises définissent les spécifications pour les qualités L-HM (Anti-usure), L-HV (Basse-température) et L-HS (Ultra-basse-température). Nous pouvons voir que bien que leurs exigences en matière de viscosité à 40 degrés soient les mêmes, leurs exigences en matière de viscosité à basse température, de point d'écoulement et d'indice de viscosité sont totalement différentes.
| Propriété | L-HM (Anti-usure) | L-HV (basse température) | L-HS (très-température ultra basse) |
| Viscosité cinématique à 40 degrés (mm²/s) | 28.8 ~ 35.2 | 28.8 ~ 35.2 | 28.8 ~ 35.2 |
| Démarrage à basse-température (Température pour une viscosité de 1500 mm²/s) |
Non spécifié | Inférieur ou égal à -18 degrés | Inférieur ou égal à -24 degrés |
| Indice de viscosité VI | Supérieur ou égal à 95 | Supérieur ou égal à 140 | Supérieur ou égal à 150 |
| Fluidité à basse-température (Point d'écoulement) |
Inférieur ou égal à -15 degrés | Inférieur ou égal à -33 degrés | Inférieur ou égal à -45 degrés |
| Application recommandée | Températures ambiantes modérées/stables | Large plage de températures, régions froides | Froid intense, conditions arctiques |
Huile Hydraulique Anti-usure - L-HM :Ce grade de base donne la priorité à la viscosité à température ambiante (40 degrés) et 0 degré. Il présente les exigences les plus basses en matière d'indice de viscosité et de performances à basse température.
Huile hydraulique basse-température - L-HV :S'appuyant sur le L-HM, ce grade améliore considérablement l'indice de viscosité et les performances à basse-température, ce qui le rend adapté aux climats froids.
Huile hydraulique à très-basse-température - L-HS :cette huile de qualité améliore encore davantage la capacité de démarrage à très-basse-température et l'indice de viscosité au-delà de L-HV. Il s’agit de la qualité la plus élevée, conçue pour les climats extrêmement froids.
Quels composants des formulations lubrifiantes affectent la viscosité ?
| Exemple de formulation d'huile lubrifiante CF-4 15W-40 | ||
| Composant | Pourcentage | Fonction principale et impact sur la viscosité |
| Huile de base-150SN | 53.0 | Fournit la base de formulation et la viscosité de référence. |
| Huile de base- 500SN | 29.0 | En tant que composant d’huile de base lourde, il augmente la viscosité de référence. |
| Paquet d'additifs pour lubrifiant | 8.0 | Fournit des propriétés détergentes, dispersantes,-anti-usure, etc., tout en contribuant également à un léger effet épaississant. |
| Améliorateur d'indice de viscosité (OCP) | 9.6 | Augmente considérablement la viscosité à haute-température pour garantir que le grade "40" soit atteint et améliore l'indice de viscosité pour atteindre les performances "15W" à basse-température. |
| Abaisseur du point d'écoulement | 0.4 | Améliore la fluidité à basse-température : optimise la viscosité à basse-température (par exemple, CCS), mais avec un très faible impact sur la viscosité à haute-température. |
| Agent antimousse | 10 ppm | Supprime la mousse : n’affecte essentiellement pas la viscosité globale de l’huile. |
Dans la formulation ci-dessus, la viscosité de l’huile lubrifiante finie est principalement influencée par trois aspects clés.
Huiles de base
C'est le composant principal de la formulation de l'huile lubrifiante ; sa viscosité détermine directement la viscosité de référence du produit fini.
Une ou deux huiles de base sont sélectionnées comme fluide de base d'un lubrifiant. Par exemple, il est courant d'utiliser un mélange de 150 N et 500 N dans un certain rapport pour mélanger une huile moteur 20W-50.
Améliorateur de l'indice de viscosité (VII)
VII épaissit considérablement l'huile et améliore son indice de viscosité. Il s'agit du composant clé permettant d'obtenir des huiles multi-grades.
Autres additifs
Le paquet d'additifs (les VII ne sont pas inclus) contribue généralement également à un léger effet épaississant. De plus, les additifs tels que les abaisseurs de point d'écoulement (par exemple, PMA PPD) augmentent également légèrement la viscosité.
Afin d'obtenir une huile lubrifiante de haute-qualité, les ingénieurs du mélangeur d'huile doivent calculer avec précision en fonction des fiches techniques des matières premières et équilibrer la relation entre ces trois éléments.
