De nombreux engrenages peuvent être affectés par un phénomène connu sous le nom de micropitting. Cette condition se produit lorsque des fissures microscopiques se forment sur les engrenages et, au fil du temps et des contraintes, entraînent des piqûres microscopiques. Ces piqûres s'agrandissent et finissent par se briser. Cela peut même être un mode de défaillance primaire des engrenages.
Les micropiqûres se produisent généralement lors de la lubrification élastohydrodynamique (EHL). Lorsque l'épaisseur du film d'huile sous EHL devient trop fine au niveau de l'axe de l'engrenage, des aspérités de surface commencent à entrer en contact. Lorsque ces aspérités entrent en contact les unes avec les autres sur des surfaces opposées et sous une charge élevée, elles provoquent une déformation élastique ou plastique, ce qui conduit à des micropiqûres.
La fatigue de surface est très similaire. Dans le cas d'une lubrification élastohydrodynamique, la fatigue de surface résulte souvent de l'enfoncement d'une surface par des particules dures ou molles. Les enfoncements dans la surface créent ce que l'on appelle des bermes. Au fil du temps et avec des charges élevées répétées, des creux se forment là où la surface se brise. Avec des charges élevées continues, les creux s'élargissent.
Les effets
La fatigue de surface et les micropiqûres sont influencées par le lubrifiant utilisé, notamment son huile de base, ses additifs, le choix de la viscosité et la contamination particulaire. Bien que les micropiqûres ou la fatigue de surface puissent se produire avec des lubrifiants à base d'huile synthétique ou minérale, les synthétiques peuvent offrir une meilleure protection à des températures plus élevées que les huiles minérales avec le même grade de viscosité et le même ensemble d'additifs. Cela est dû au fait que les synthétiques peuvent avoir un indice de viscosité plus élevé. En d'autres termes, la viscosité des synthétiques peut moins changer avec une augmentation de la température.
Bien que les additifs extrême pression (EP) soient souvent nécessaires, dans certains cas, ils peuvent être très agressifs chimiquement pour les surfaces et provoquer des micro-piqûres. Ces types d'additifs deviennent également plus actifs à des températures plus élevées. Certains chercheurs affirment que les huiles qui ne contiennent pas d'additifs EP présenteront une résistance maximale aux micro-piqûres. La capacité d'une huile à protéger contre les micro-piqûres peut être déterminée à l'aide du test FZG FVA 54.
Les huiles à haute viscosité ont également une plus grande résistance au micropitting en raison de leurs films EHL plus épais. Cependant, passer à une viscosité plus élevée n'est pas toujours la meilleure option car cela peut entraîner des températures de fonctionnement plus élevées, une perte d'énergie et/ou un taux d'oxydation de l'huile plus élevé.
Contacts à haut risque
Partout où un contact roulant se produit dans une machine, il existe un risque de micropiqûres et de fatigue de surface. Cela inclut les roulements à éléments roulants (le long de la base du chemin de roulement). Les engrenages ont également un contact roulant, qui se produit généralement autour de la ligne de pas. Les cames et les rouleaux sont d'autres exemples d'endroits où vous pouvez voir un contact roulant et donc une fatigue de surface et des micropiqûres possibles.
Les particules beaucoup plus grosses que l'épaisseur du film EHL peuvent être entraînées entre les surfaces en raison d'une action de roulement. Une fois que ces particules sont dans la zone de contact, elles sont soumises à des pressions de contact massives. Les particules ayant une résistance à la compression inférieure sous cette pression de contact peuvent se briser en morceaux plus petits, certains s'incrustant dans les surfaces et d'autres traversant la zone de contact. Les particules plus dures qui sont plus grosses que l'épaisseur du film EHL peuvent traverser la zone de contact en bosselant la surface plus molle. Comme mentionné précédemment, ces bosses créent des bermes (épaulements) et, au fil du temps, avec une pression de contact plus importante, peuvent se déloger de la surface.
Contrôle des micro-piqûres et de la fatigue de surface
Le choix de la viscosité adéquate est essentiel pour réduire les micro-piqûres et la fatigue de surface. Des charges plus élevées nécessiteront une viscosité plus élevée, tandis que des charges plus faibles permettront d'obtenir des viscosités plus faibles.
La vitesse peut également avoir un effet sur les micropiqûres et la fatigue de surface. À des vitesses plus faibles, l'épaisseur du film diminue. De même, à des vitesses plus élevées, l'épaisseur du film peut augmenter. Il s'agit d'un autre facteur à prendre en compte lors du choix de la viscosité adaptée à votre application.
La température de fonctionnement joue également un rôle dans le micropitting et la fatigue de surface. Lorsque la température augmente au niveau de la zone de contact, la viscosité de l'huile diminue et l'épaisseur du film diminue. Lorsque la température augmente, un lubrifiant avec une viscosité trop faible devient plus liquide et n'offre pas une protection adéquate, ce qui entraîne une augmentation du taux de micropitting et de fatigue de surface. Si une huile EP est utilisée, les additifs EP deviennent plus réactifs à des températures plus élevées et peuvent offrir une protection contre l'usure adhésive.
Bien entendu, une viscosité trop élevée peut également générer une chaleur excessive. Cette chaleur provoquée par une viscosité trop élevée entraînera une oxydation accélérée. Si l'analyse de l'huile n'est pas utilisée pour déterminer la durée de vie restante et déclencher la nécessité d'une vidange d'huile, l'huile se dégradera et n'offrira pas une protection suffisante.
