Dans une étude portant sur 29 cas de défaillances dues à l'incompatibilité des graisses, 76 % ont entraîné une défaillance fonctionnelle des roulements et 52 % ont nécessité leur remplacement complet. J'ai moi-même extrait des roulements de réducteurs planétaires où la seule différence résidait dans la marque de la graisse lors d'une révision de routine : même type d'épaississant sur l'étiquette, même grade NLGI, et pourtant un résultat totalement différent à l'intérieur du roulement.
Les réducteurs planétaires amplifient la moindre erreur de compatibilité. Leur conception interne compacte, l'engrènement précis des engrenages et le volume de graisse limité font que même une petite quantité de graisse usagée se mélange parfaitement à la nouvelle en quelques heures. Choisir la bonne graisse est essentiel, mais savoir ce qui se passe lors du changement est tout aussi important.
Pourquoi la compatibilité des graisses est importante dans les réducteurs planétaires
Un roulement à billes tournant à 1 750 tr/min subit près de 30 millions de cycles de mélange et de fonctionnement en seulement trois jours. À l'intérieur d'un réducteur planétaire, où trois ou quatre satellites se partagent la charge dans un espace réduit, la graisse est soumise à un cisaillement continu entre le pignon solaire, les satellites et la couronne. Les graisses incompatibles ne se contentent pas de coexister : elles réagissent.
Les modes de défaillance sont spécifiques et prévisibles :
- Ramollissement La graisse mélangée perd sa consistance, son grade NLGI descend en dessous de sa valeur initiale et elle s'écoule du roulement ou des joints à lèvres. Vous constaterez alors des suintements de graisse au niveau de l'arbre de sortie en quelques jours.
- Durcissement Les structures épaississantes se réticulent et la graisse se fige en une pâte qui ne peut plus pénétrer dans la zone de contact. Les roulements sont alors sous-lubrifiés, même si le logement semble parfaitement rempli.
- Séparation d'huile L'huile de base s'échappe prématurément de la matrice épaississante. L'épaississant reste en place, mais n'apporte aucune lubrification. Les surfaces de roulement reposent sur une fraction seulement du film d'huile prévu.
J'ai travaillé sur un réducteur à engrenages hélicoïdaux où, après que les joints d'arbre aient commencé à fuir, le carter a été rempli de graisse pour engrenages ouverts. En quelques semaines, les roulements étaient à sec. Les bagues intérieure et extérieure présentaient des rainures de 0.015 mm de profondeur et la cage était fracturée à plusieurs endroits. La graisse était bien présente dans le carter, mais elle ne pouvait pas atteindre les surfaces de contact comme le permettrait la lubrification par barbotage.
Les réducteurs planétaires aggravent le problème. Le volume total de graisse étant plus faible, le taux de contamination augmente. Il n'y a pas de réservoir pour diluer une charge incompatible. Lorsque deux graisses réagissent à l'intérieur d'un réducteur planétaire, tous les roulements du train d'engrenages sont affectés simultanément.
Tableau de compatibilité épaississant-épaississant
La composition chimique de l'épaississant — et non la marque ou l'huile de base — est le principal facteur déterminant la compatibilité de deux graisses. L'épaississant constitue la structure qui maintient l'huile de base en place. Lorsque deux épaississants incompatibles se rencontrent sous l'effet du cisaillement, ils perdent mutuellement leur capacité à retenir l'huile.
Les notes ci-dessous sont une synthèse de plusieurs sources publiées et recoupées avec les données d'essais ASTM.
| Lithium | Complexe de lithium | Calcium | Complexe de calcium | Sulfonate de calcium | Complexe d'aluminium | Polyurée | Complexe de baryum | Argile (Bentonite) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lithium | C | C | C | B | C | B | B | I | B |
| Complexe de lithium | C | C | B | C | C | B | B | I | B |
| Calcium | C | B | C | C | C | B | B | I | B |
| Complexe de calcium | B | C | C | C | C | C | B | I | B |
| Sulfonate de calcium | C | C | C | C | C | C | B | I | B |
| Complexe d'aluminium | B | B | B | C | C | C | I | I | I |
| Polyurée | B | B | B | B | B | I | B | I | I |
| Complexe de baryum | I | I | I | I | I | I | I | C | I |
| Argile (Bentonite) | B | B | B | B | B | I | I | I | C |
C = Compatible. B = Limite — tester avant utilisation dans des applications critiques. I = Incompatibles — ne pas mélanger en aucun cas.
Trois avertissements que ce graphique ne peut pas afficher
La polyurée ne constitue pas une catégorie unique. La polyurée conventionnelle présente des problèmes de compatibilité avec la quasi-totalité des épaississants de type savon, tandis que la polyurée stabilisatrice au cisaillement est compatible avec presque tous. Le tableau présente la polyurée dans une seule colonne car la plupart des étiquettes de graisse n'indiquent pas le sous-type. Si votre fiche technique ne mentionne pas « polyurée stabilisatrice au cisaillement », considérez qu'il s'agit de polyurée conventionnelle et évaluez toutes les valeurs limites comme incompatibles.
L'utilisation d'un même épaississant ne garantit pas la compatibilité. Une usine d'extrusion a alterné entre deux graisses à base de lithium, utilisant le même épaississant et considérées comme parfaitement compatibles. Un roulement a subi une défaillance catastrophique. Trois autres ont fonctionné à une température supérieure de 18 °C à leur température normale. La ligne de production a été arrêtée. Le type d'huile de base et les additifs influent également sur la compatibilité, et ces caractéristiques varient d'un fabricant à l'autre, même au sein d'une même famille d'épaississants.
Les graphiques publiés se contredisent. Une analyse de 17 tableaux de compatibilité des graisses publiés a révélé que seuls trois types d'épaississants — le complexe d'aluminium, le complexe de lithium et le complexe de calcium — figuraient systématiquement. Les autres combinaisons présentaient des résultats contradictoires selon les sources. Ce tableau doit servir de premier filtre et non de réponse définitive.
Environ 70 % du marché mondial des graisses fonctionne grâce à lithium et complexe de lithium épaississants. C’est ce qui fait du passage du lithium au lithium le scénario de remplacement le plus courant – et celui où les techniciens sont le plus susceptibles de négliger les vérifications de compatibilité, car les deux étiquettes indiquent « lithium ».
Règles de compatibilité des huiles de base
Une fois la compatibilité de l'épaississant vérifiée, contrôlez les huiles de base. C'est là que même les techniciens expérimentés se font parfois piéger.
- Minéral + minéral — compatibles. Les différents grades de viscosité se mélangent de façon prévisible.
- PAO (synthétique) + minéral Compatible avec la plupart des formulations, le PAO est chimiquement similaire à l'huile minérale hautement raffinée. Le mélange modifie le point médian de viscosité sans toutefois provoquer de dégradation structurelle.
- Ester (synthétique) + minéral — Limite. Certaines huiles à base d'esters réagissent avec les additifs des huiles minérales. Toujours effectuer un test à petite échelle avant de procéder à une charge complète de la réducteur.
- Ester + PAO — Généralement compatibles, mais à vérifier. Certaines formulations d'esters sont conçues pour être compatibles avec les PAO ; d'autres ne le sont pas.
- Silicone + tout — Incompatible avec toutes les huiles de base non siliconées. Les graisses siliconées sont rares dans les réducteurs planétaires industriels, mais si vous en rencontrez une, une purge complète est impérative.
Attention : un fabricant de graisse peut proposer une graisse lithium-polyurée parfaitement fonctionnelle. Cependant, mélanger une graisse au lithium avec une graisse à la polyurée dans votre réducteur ne donnera pas le même résultat. La formulation contrôlée en laboratoire – avec une gestion précise de la température, du cisaillement et du dosage – est fondamentalement différente du mélange réalisé sur le terrain dans des conditions aléatoires.
Comment changer la graisse dans une réducteur planétaire
Lorsque le tableau indique « Compatible », vous pouvez ajouter la nouvelle graisse directement lors d'une vidange normale. procédures de regraissagePurgez la vieille graisse en faisant circuler de la graisse neuve jusqu'à ce que de la graisse propre apparaisse au niveau de l'orifice de vidange ou de purge. Trois à cinq vidanges complètes suffisent à éliminer les résidus.
Lorsque le graphique affiche « Limite », l’approche la plus sûre dépend de la valeur de l’actif :
- Équipement non critique — purger avec de la graisse neuve (cinq échanges de volume ou plus), surveiller la température du roulement pendant les 48 premières heures de fonctionnement et vérifier s'il y a des suintements de graisse au niveau des joints.
- Équipements critiques ou de grande valeur - éliminer complètement toute la vieille graisse Avant d'introduire le nouveau type de roulement, il est conseillé de le démonter si l'accès le permet, ou de le rincer avec une huile de base compatible pour dissoudre les résidus d'épaississant. Cette opération est rarement effectuée en pratique en raison de la main-d'œuvre qu'elle implique, mais elle est moins coûteuse que le remplacement des roulements.
Lorsque le tableau indique « Incompatible », une purge complète est la seule solution. Aucun graissage partiel ne permettra d'éliminer le risque. Démontez, nettoyez tous les composants avec un solvant, inspectez les surfaces de roulement pour détecter d'éventuels dommages et remplissez à nouveau avec de la graisse neuve.
Tests de compatibilité sur site
Pour les combinaisons limites sur des équipements critiques, effectuez un test simple en laboratoire avant toute utilisation. Mélangez les deux graisses à parts égales (50/50) dans un petit récipient. Malaxez le mélange à la main pendant deux minutes. Comparez sa consistance à celle de chaque graisse d'origine : si le mélange ramollit, durcit ou si l'huile se sépare, la combinaison est inadaptée. La norme ASTM D6185 formalise ce critère avec des proportions de 25/75, 50/50 et 75/25 et des mesures du point de goutte, mais ce test manuel permet de détecter les pires combinaisons sur le terrain, sans équipement de laboratoire.
Collez le tableau de compatibilité sur votre chariot de lubrification Vérifiez-le avant chaque changement de graisse. Ces 30 secondes supplémentaires coûtent moins cher qu'un roulement.
Quand le graphique ne suffit pas
Les tableaux de compatibilité permettent d'éliminer les erreurs les plus évidentes : le complexe de baryum mélangé à un autre composé, l'argile mélangée à un complexe d'aluminium. Ils couvrent 80 % des cas où la solution est claire. Les 20 % restants – combinaisons limites, situations avec un même épaississant et des additifs différents, sous-types de polyurée inconnus – nécessitent des essais physiques.
Pour les réducteurs planétaires des lignes de production critiques, ce tableau constitue un point de départ. Il convient ensuite de réaliser un test de graissage à 50/50, de surveiller la température des roulements pendant les 72 heures suivant chaque changement de graisse et de documenter le type de graisse utilisé. Le technicien qui interviendra prochainement sur ce réducteur doit connaître la graisse déjà présente ; le suivi du type de graisse et des dates d'entretien permet d'éviter précisément ce type de situation qui provoque l'arrêt des usines.
