Lubrification des paliers bronze d'un tour

Morceaux choisis tirés du Net... bonne lecture et méditation... :hello:

API GL-4
La norme API GL-4 concerne les huiles pour les organes contenant des engrenages coniques, y compris les engrenages hypoïdes, fonctionnant sous des conditions de charge et de vitesse moyennes. Elle peut être choisie pour des BVM et les autres organes de transmission quand une MT-1 n'est pas suffisante.
D'après mes documentations, la norme GL-4 est équivalente à la norme MIL-L-2105 de 1950. De plus, sauf si les procédures de tests ont été révisés dernièrement, cette norme est uniquement utilisée pour classifier commercialement (marketing) des huiles...car certains bancs tests listés pour la classe GL-4 n'existent plus Shocked . Attention : les caractéristiques de friction pour les huiles de différentiel de glissement limités ne sont pas inclus dans cette norme.

API GL-5
La norme GL-5 concerne les huiles prévues pour les engrenages hypoïdes dans des conditions de charges (avec chocs) et de vitesses sévères : hautes vitesses avec chocs et, basses vitesses (quand le film d'huile a du mal à se faire) et fort couple transmis. GL-5 est équivalant et suit les évolutions de la norme MIL-L-2105.
En 1987, elle correspondait à la norme MIL-L-2105 D
En 1995, elle correspondait plus ou moins à la norme MIL-PRF-2105 E qui est plus restrictive car reprenant des parties de la API MT-1
En 2001, elle correspondait plus ou moins à la norme SAE 2360 qui est plus restrictive, SAE 2360 replace la MIL-PRF-2105 E.
Attention : ici aussi, les caractéristiques de friction pour les huiles de différentiel de glissement limités ne sont pas inclus dans cette norme. Ni d'ailleurs dans aucune des classes API.

Si on compare les tests pour la GL-4 et la GL-5, ils sont assez similaires, mais généralement moins sévères pour la GL-4, voir inexistant. Par exemple, les tests routiers sur 100000 miles avec trois véhicules, la stabilité thermique (on chauffe l'huile), l'oxydation (le vieillissement), l'écoulement à basse température sont des tests que doivent subir les huiles GL-5, mais pas les huiles GL-4.

Pour information, les tests de charge/vitesse et de protection contre la corrosion utilise des ponts Dana modèles 30, 44 et 60, avec tous les éléments (pignon, couronne, différentiel au complet etc...). La compatibilité de l'huile avec les autres huiles 50/50 est vérifiée avec six autres huiles de référence qui sont toujours les mêmes. Mais on ne fait pas repasser tous les tests au mélange, on vérifie que les huiles se mélange bien, mais pas les performances du mélange. Vous m'avez compris.....
Pour ce qui est des réactions des huiles GL-4 et GL-5 sur les alliages de cuivre (laiton et bronze), il est utilisé le test ASTM D130, comme nous...mais à des températures et un temps de maintient moins sévères. Je reviendrai plus tard sur ce point qui fait couler beaucoup d'encre et laisse apparaître plein de hoax sur la toile.

Quelques commentaires sur la norme API
Cette norme est une norme américaine, pays où les BVM sont rares sur les véhicules légers. Les BVM sont plus souvent présentes sur les poids lourds, mais équipés de BVM non synchronisées. Pour les BVA (boite de vitesse automatique), la norme Dexron de GM étant la norme reconnue et largement utilisée, la norme API ne se soucis pas des huiles pour BVA.
Il en résulte que la norme API ne convient pas à nos BVM européennes, bien que d'une manière surprenante, il y a des tests (ASTM D5579) d'endurance de synchro pour la MT-1. Comme il n'existe pas de normes sur les huiles de transmissions européennes, il est alors important de suivre les recommandations constructeurs (qui ont souvent leur propres normes) pour nos BVM, bien plus que pour nos ponts.

Il est résulte par exemple que si la Texaco MTF94 passe tous les tests d'une GL-4, cela ne veut en aucun cas dire que n'importe quelle huile GL-4 puisse remplacer la MTF94 dans la R380.

Les huiles répondant à la norme API GL-5 et les alliages de cuivre
Il y a une flopée de sites inondant la toile avec l'affirmation qu'il ne faut en aucun cas utiliser une huile API-GL5 dans un organe de transmission ayant des pièces en bronze ou en laiton. C'est totalement faux, même s'il y a quelques vérités historiques derrière.

Le principale problème vient des additifs EP (Extrême Pression).

Additifs EP ? Késako ?
Ces additifs sont nécessaires pour éviter les grippages, c.à.d. les micros soudures et arrachages de matière qui peuvent apparaître lorsque sous friction importante la température est assez élevée de manière très localisée, entre les aspérités des surfaces en contact. Un additif EP n'est pas un additif anti usure (AW : anti wear), ni un additif qui réduit les fictions. A partir d'une certaine charge et vitesse, selon la géométrie de denture et selon l'épaisseur du film lubrifiant, le frottement entre les dents des engrenages est tel qu'il est nécessaire d'avoir des additifs EP pour éviter les grippages. Il est à noter que la quantité d'additifs EP nécessaire dépend de la nature de l'huile de base, voir même de l'épaississant dans le cas d'une graisse (La SKF LGHB2, n'a pas d'additifs EP, mais se comporte comme une graisse EP....).

Le test Shell 4 billes, aujourd'hui ASTM D2596 ou DIN 51 350/4, donne une bonne idée du phénomène. Vous mettez trois billes dans une cuvette et vous plaquez une quatrième bille sur les trois premières tout en imprimant un mouvement de rotation relatif entre la bille du haut et les trois autres billes.

Les quatre billes sont dans le lubrifiant à tester. Pour une vitesse normalisée, le frottement augmente avec la charge. A partir d'une certaine charge, le frottement est tel que les aspérités dans la surface de contact entre les billes se soudent et s'arrachent, augmentant ainsi le frottement amenant l'arrêt en rotation et une soudure finale entre les billes.

Si la charge de soudure dépasse 2600 N, le lubrifiant est dit EP, même s'il n'a pas d'additifs EP. Pourquoi 2600 N ? Parce que c'est généralement la limite pour un lubrifiant minéral sans additifs EP.

Mais, bon, la norme API n'utilise pas le 4 billes pour tester les huiles, mais le FZG, pour le MT-1, car plus proche de ce que l'on trouve en engrenage.

En général, les engrenages de BVM, sont soient des engrenages droits, soit hélicoïdaux, n'ont pas besoin de lubrifiant EP car les vitesses sont suffisantes pour créer un film lubrifiant assez épais entre les dents (et dans les roulements), le couple transmis est "moyen" et les dentures sont celles qui offrent le moins de frottement. Par contre dans les ponts, les vitesses sont bien plus faible, les couples bien plus élevés et les dentures d'engrenages hypoïdes sont celles qui génèrent le plus de frottement et donc le plus de température au niveau des contacts.
Mais comme les BVM sont de plus en plus compact et devant passer toujours plus de couple, les huiles EP deviennent de plus en plus nécessaires.

Bon, comment agissent les additifs EP ?
En fait, pour simplifier, les additifs EP réagissent avec l'acier pour former des éléments formant une couche de protection. La réaction entre les additifs EP et l'acier ne se fait qu'à température élevée, idéalement dans les surfaces en contact soumis à du fort frottement créant de la température, idéalement aux endroits où se trouvent les aspérités en contact.

Les additifs les plus utilisés sont à base de souffre et de phosphore. Et c'est le souffre qui pose le principale problème, cela attaque le cuivre et même l'acier.
Suivant les additifs utilisés, suivant l'huile de base, l'huile sera plus ou moins réactif avec avec le cuivre et l'acier.
J'ai connu une graisse EP qui attaquait l'acier à roulement à la température ambiante !
Il y a pas mal de lubrifiants EP qui ont les additifs réagissant avec l'acier ou le cuivre vers les 100°C et au-dessus, alors que l'on voudrait qu'ils réagissent uniquement aux très hautes température (températures permettant le soudage acier/acier) que l'on pourrait avoir au niveau des aspérités. Dans ma profession, d'une manière générale on recommande d'éviter les lubrifiant EP si les additifs ne sont pas nécessaires et s'il faut un lubrifiant EP, de rester sous les 80°C de température de fonctionnement roulement. Cette recommandation est souvent revue si un lubrifiant bien connu est utilisé.

Le pire a été les huiles de transmission durant la première partie du siècle dernier. Le chlore était l'additifs EP très utilisé car cela donnait d'excellent résultats mais aussi très très agressive envers le cuivre. (Il parait que certains fabricant d'additifs miracle réduisant la friction utiliseraient ce genre d'additif pas cher).

Alors, oui, le phénomène d'attaque du cuivre par des additifs EP est une chose connue. L'huile GL-5 ayant plus d'additifs EP (on oublie la GL-6), elle était déconseillée pour tout organe comportant des éléments en alliage de cuivre. Mais, la technique évolue. les fabricants d'huile sérieux ont depuis longtemps travaillé pour rendre les additifs EP moins réactifs. La première évolution semble être dans les années 60, où l'on a commencé à avoir des additifs EP souffre/phorsphore nettement moins nocifs pour le cuivre et ses alliages. Le grand tournant a été pris dans les années 80 car c'est à ce moment qu'il a été possible d'avoir de bon additifs EP phosphore/souffre thermiquement stable.

Aujourd'hui, sauf mal tomber, pratiquement toutes les huiles GL-5 peuvent être utilisée dans des organes comportant des éléments en alliage de cuivre. Pour le monter, parlons du test de corrosion sur cuivre, le ASTM D130.

Test de corrosion sur cuivre ASTM D130.
Le test consiste à mettre deux bandes de cuivre dans l'huile à tester. Mettre au four à une certaine température pendant un certain temps et à la fin comparer l'état des bandes de cuivre avec des échantillons connus. ASTM vend un ensemble de bande de cuivre de référence. Photo ci-dessous, montre celui de notre labo de Schweinfurt.


Une bande neuve se trouve à l'extrême gauche. Les classes de 1 à 3 correspondent à des bandes plus ou moins décolorée, mais sans attaque du cuivre. la classe 4 à droite contient des spécimens de bande attaquées par l'huile, avec corrosion.

Pour la classe GL-4, le résultat ne doit pas dépasser le niveau 3a après 1 heure à 121,1°C (250°F)

Pour les classes GL-5 et MIL-L-2105 D, le résultat ne doit pas dépasser le niveau 3 (comprend 3a e 3b) après 3 heures à 121,1°C (250°F). On remarque là que l'on accepte un niveau supérieur à la GL-4, mais en restant 3 fois Shocked plus longtemps à 121,1°C. On ne peut pas vraiment dire qu'une GL-5 est moins neutre par rapport au cuivre....

Pour les classes MT-1, MIL-PRF-21O5 E et SAE 2306, le résultat ne doit pas dépasser 2a après 3 heures à 121,1°C (250°F).


Que remarque-t-on ?
1) Que toutes les huiles GL-5 de grands pétroliers passent haut la main le test, alors que les huiles miraculeuses (y a qu'à aller voir le site de Royal Purple...et puis j'ai eu affaire à eux dans l'industrie lourde, donc cela ne m'étonne pas) ne passent même pas le niveau requis d'une GL-5. Donc ce n'est pas parce qu'il y a écrit GL-5 sur un emballage que c'est réellement une GL-5 : ce n'est pas parce qu'une montre porte le nom d'une Rolex que c'est une Rolex.....
2) Que la majorité des huiles GL-5 testées peuvent être moins nocives pour le cuivre que certaines GL-4....
3) Que comme les GL-5 peuvent aussi répondre à d'autres normes, comme la MT-1 ou la MIL-PRF-2105 E, il suffit d'acheter une huile GL5 répondant aussi aux normes MT-1 ou la MIL-PRF-2105 E pour être tranquille.

Les huiles GL-5 répondant aussi à MT-1 existent sur le marché français. Je cite :
- Castrol Syntrax Universal 75W90 , préconisée par LR pour la LT230. MT-1 pas indiqué sur l'emballage en France
- Total Transmission SYN FE 75W90

CONCLUSION....

GL-4 ou GL-5 dans la BVM de ma serie ?
Si à l'époque, une GL-4 était préconisée, une bonne GL-5 moderne, qui est aussi GL-4 et MT-1 convient parfaitement.


Et derniers détails...

Huiles pour différentiels à glissement limité
Pas simple comme sujet car il n'existe aucune norme.

De plus on voit que pas mal de pétroliers proposent des huiles estampillées LS, souvent synthetiques, pour limited slip (glissement limité). Dans le même temps, EATON préconise une huile minérale de viscosité SAE et norme API préconisé par le constructeur du véhicule, pas synthétique, sans additifs de friction pour le Truetrac... mais une huile minerale GL-4 avec l'ajout d'un flacon de 100 grammes d'additifs modifieur de friction pour le Posi LSD.

Quand à Torsen, il recommende une huile minerale ou synthétique GL-4 ou GL-5 (GL-5 uniquement pour son T1) et de suivre les recommendation du constructeur du véhicule.

On remarque que pour des conceptions similaires, pétroliers et fabricants de diff (et fabricants entre eux) ne sont pas trop d'accord.

Suivez les préconisations du fabricant du différentiel limité...... cela sera plus simple.