La lubrification des roulements en acier est une étape fondamentale lorsqu’il s’agit d’entretien des roulements. La lubrification est sans doute le pilier d’une bonne maintenance et, dans certains secteurs, une nouveauté est représentée par le roulement céramique et par la lubrification non nécessaire des roulements céramiques.
Lorsque l’on se prépare à choisir le type de roulement à billes ou à rouleaux à utiliser dans une machine ou un équipement, les paramètres normalement pris en compte sont les capacités de charge statique et dynamique du roulement. On omet souvent de considérer un aspect fondamental pour le bon fonctionnement du roulement, à savoir la lubrification.
Pourquoi la lubrification est-elle si importante pour les roulements ?
Les roulements sont utilisés pour fournir un guidage et un support au mouvement rotatif. Ils sont constitués de :
- anneau interne
- anneau externe
- corps roulants : billes, rouleaux, rouleaux cylindriques, rouleaux couronnés, rouleaux coniques
- cage : sert à guider le mouvement des corps roulants et, dans certains roulements spéciaux, peut être absente ;
- joints (ils peuvent aussi être absents, auquel cas le roulement est dit ouvert ; s’ils sont présents, ils peuvent être de type RS, c’est-à-dire frottants en matériau caoutchouté – NBR, téflon, silicone, par ex. – ou de type Z, c’est-à-dire non frottants, réalisés principalement en acier).
Si l’on observe un roulement en rotation, l’impression est que les corps roulants ne possèdent qu’un mouvement de rotation ; en réalité, en plus du roulement, une importante composante de glissement est également présente.
Du point de vue théorique, le contact entre le corps roulant et la piste devrait être un point, si le corps roulant est une bille, ou une ligne si c’est un rouleau. Ce comportement n’est valable que si l’on considère les corps en contact comme infiniment rigides. Dans la réalité, en tenant compte de la déformabilité des corps, le contact n’est ni un point ni une ligne, mais une surface. Ce concept peut être expliqué par un exemple : si l’on prend une balle en caoutchouc et qu’on la pose sur une table, on voit que le contact entre la balle et la table est un point, mais si on écrase ne serait-ce que légèrement la balle sur la table, la balle se déforme et le contact n’est plus un point mais une surface.
Cette surface est d’autant plus grande que la balle et la table sont déformables et que la force avec laquelle on écrase la balle sur la table est importante. Il en va de même pour le contact entre le corps roulant et la piste de roulement. Dans le cas d’une bille, la surface de contact est une ellipse dont le demi-grand axe est orienté dans la direction du mouvement. Le mouvement parfaitement rotatif ne se produit que le long du demi-grand axe ; dans le reste de l’ellipse de contact, un mouvement de glissement se produit, d’autant plus important que l’on s’éloigne de cet axe.
Lorsque les surfaces du corps roulant et de la piste glissent l’une sur l’autre, on observe deux effets très importants et dangereux :
- abrasion mécanique
- élévation de température.
L’abrasion mécanique se produit parce que les surfaces en contact présentent une certaine rugosité et, lorsqu’elles frottent l’une sur l’autre, se crée un effet de type « rape ». L’abrasion est donc dangereuse pour les raisons suivantes:
- Arrache des particules d’acier de la piste et/ou du corps roulant qui peuvent s’interposer entre les deux corps en mouvement, augmentant ainsi l’« effet rape ».
- Modifie la géométrie des pistes de roulement et des corps roulants (ce qui entraîne, entre autres, une augmentation des jeux, une variation des capacités de charge du roulement, une augmentation du bruit et des vibrations).
- Crée des amorces de fissures de fatigue dans l’acier qui conduisent à la rupture du roulement.
L’élévation de température due au glissement complique encore la situation. En effet, l’acier des roulements doit être trempé pour garantir le bon niveau de dureté. Avec l’élévation de la température, se produit un phénomène dit de distension qui réduit la dureté de l’acier et rend donc l’abrasion encore plus facile.
Il devient donc fondamental de contrôler l’abrasion et l’élévation de température.
L’objectif principal de la lubrification est précisément celui-ci. En effet, la couche de lubrifiant qui s’interpose entre l’élément roulant et la piste évite le contact direct entre eux, prévenant ainsi l’abrasion et favorisant la dissipation de la chaleur en maintenant la température du roulement dans des limites acceptables. Cependant, le lubrifiant a une durée de vie limitée : en remplissant sa fonction, il se dégrade et doit donc être régulièrement renouvelé. Pour un roulement en acier, le choix du bon lubrifiant ainsi que le respect des bonnes pratiques de maintenance sont donc d’une importance absolue et fondamentale.
