Des systèmes de dosage permettant un graissage optimal

Dans la construction automobile, les processus de graissage sont complexes et exigent un résultat optimal et une précision extrême. Pour pouvoir choisir un système de dosage adapté à l’application, il convient de déterminer à l’avance et de manière appropriée les principaux facteurs clés et d’en tenir compte.

Pendant le processus de production, quelque 1000 composants différents sont installés dans un véhicule. Plus de 150 applications de graissage et d’huilage standard sont utilisées dans ce cadre, un chiffre qui peut même être beaucoup plus élevé selon le modèle de véhicule. Ces applications assurent le bon fonctionnement des lève-vitres et des toits coulissants, des boutons de réglage, des moteurs et des boîtes de vitesses. L'application de graissage est donc toujours directement liée au produit final et à son utilisation prévue. Ces éléments déterminent les exigences fonctionnelles qui s'appliquent aux lubrifiants, tels que les huiles ou les graisses, utilisés :

• Souplesse de fonctionnement, réduction des frottements
• Prévention des défauts
• Fonctionnement continu et durabilité
• Réduction et prévention du bruit (anti-grincement)
• Compensation des tolérances (anti-bruit)

Les exigences en matière de graissage varient et dépendent toujours de l'application concernée. De nombreux facteurs doivent être pris en compte : l’application doit-elle se faire sous forme de points, de cordon ou par pulvérisation ? Dans quel délai ? Quel peut être l’écart possible concernant la quantité appliquée ? Comment le système de dosage est-il intégré dans la ligne de production ? Dans l’industrie automobile, ces facteurs déterminent en général le processus de production spécifique utilisé. En matière de technologie de dosage, les applications y sont caractérisées par les éléments suivants :

• Cycles courts, taux de répétition élevé
• Limites de tolérance définies
• Documentation de la capacité du processus
• Confirmation de la reproductibilité
• Utilisation de milieux complexes (séparation : voir explication ci-après)
• De 0,003 ml à un remplissage programmé (remplissage ponctuel/volumétrique)
• Contrôle direct ou indirect (déplacement du vérin, mesure du débit, barrière photoélectrique) selon le produit choisi

Clarifier les exigences en matière de dosage

Ces caractéristiques servent de base à la configuration d’un système de dosage adapté et déterminent les exigences en matière de dosage. Pour obtenir un résultat optimal caractérisé par une reproductibilité et une précision extrême, quatre facteurs clés doivent être identifiés :

Ces facteurs clés ne sont pas toujours évidents au premier abord. C’est pourquoi il est important de procéder à une analyse ou un examen détaillé afin d'assurer la réussite du projet.

Le matériau : définir ses propriétés

Il est important de déterminer au préalable les caractéristiques détaillées du lubrifiant, la connaissance de ses propriétés physiques et chimiques spécifiques étant indispensable pour évaluer de manière appropriée l’application et concevoir en conséquence le système. Ces caractéristiques comprennent les informations relatives à sa viscosité, à son comportement spécifique – au fait de savoir si le lubrifiant est par exemple abrasif ou contient des agents de remplissage – et à sa séparation.

La plupart des lubrifiants ne posent généralement aucun problème en termes de dosage. La question qu’il faut absolument se poser est la suivante : Quelle est la compatibilité chimique avec les matériaux d’étanchéité ? Selon le matériau de base et les additifs ajoutés, la résistance des joints des pompes et des dispositifs de dosage doit être vérifiée lors de l'acheminement et du dosage de graisses et d’huiles. Les huiles à base minérale et à forte teneur en composés aromatiques, en particulier, sont souvent moins compatibles avec les matériaux d’étanchéité. Certains types d’huile, lorsqu’ils sont sous haute pression, ont par exemple tendance à entraîner un léger dégorgement. Cela peut conduire à un phénomène de séparation dans le cadre duquel les composantes savonneuses et liquides du matériau se séparent de ses composantes solides, par exemple sous l’effet d’une pression élevée présente dans le conteneur ou dans la pompe. Ce phénomène peut entraîner un dysfonctionnement, l’huile s’échappant sous forme de fuite au niveau des composants non étanches tandis que l’agent épaississant reste à l’intérieur sous forme compacte. Dans ce cas, l’effet du graissage ne serait plus optimal et une régulation de la pression devrait être effectuée.

Viscosité et classes de consistance

La viscosité, c’est-à-dire la fluidité plus ou moins grande du matériau, joue également un rôle. La viscosité peut varier énormément d’une huile à l’autre. Elle va d’une consistance liquide à une consistance à peine fluide. Les huiles de silicone utilisées dans les amortisseurs de vibrations sont par exemple si visqueuses qu’elles peuvent à peine s’écouler d’un gobelet retourné. Du fait de leur consistance, les graisses présentent un avantage majeur par rapport aux huiles : elles peuvent rester sur les points de frottement. Les graisses sont principalement constituées de deux matériaux de base : huile et agents épaississants. Trois caractéristiques permettent de les différencier : le type d’huile de base, le type d’agent épaississant et la consistance. 

La consistance d’une graisse est une caractéristique très importante pour l'application et doit varier le moins possible en cas de changement de température. La consistance globale d’une graisse dépend de la viscosité de l’huile de base et du type et des propriétés physiques du ou des épaississants utilisés, lesquels dépendent à leur tour des exigences de l’application. 

Seule une détermination exacte de la fluidité ou de la viscosité du lubrifiant permet de savoir si celui-ci est adapté à l'application en question, dans quelle mesure il peut être acheminé sans problème et quelle technologie de dosage peut prendre en charge de façon fiable l'application de graissage ou d'huilage souhaitée.

Décrire le processus

Dans le cas le plus simple, une application est constituée d’une pompe, d’une valve et d’une régulation de la pression. Dans la réalité, toutefois, les dispositifs de graissage sont intégrés dans des lignes de production complexes et entièrement automatisées. Établir une description détaillée de l’organisation du processus et de la production est par conséquent indispensable pour procéder à la conception d’un système de dosage. La description concrète de l’application apporte une réponse aux questions suivantes : 

Concernant le positionnement du système de dosage, il n’existe en principe que deux possibilités : soit le composant à graisser est amené en position soit la valve de dosage doit se déplacer jusqu'au composant. Le temps de cycle défini, c’est-à-dire le temps défini pour l’opération de dosage, joue également un rôle déterminant dans la conception du système. La durée de l’application de graisse doit toujours être considérée par rapport à la cadence du système. Il convient à cet égard de procéder à des calculs préalables et de définir avec précision les temps de cycle afin de pouvoir ensuite configurer le système de façon efficace en fonction de ces données.

Prendre en compte la température

Comme l'analyse des classes de consistance des graisses l'a déjà montré, celles-ci doivent rester de préférence constantes en cas de changement de température afin de permettre l’obtention d’un résultat de dosage optimal. La température de traitement doit toujours être considérée par rapport à la température ambiante. Un exemple : si la température ambiante atteint par exemple constamment 40 °C, le matériau doit être chauffé en permanence à une température supérieure, à 42 °C dans ce cas. Il convient toutefois de s'assurer également qu’en cas d'augmentation de la température, le matériau ne bouge pas et que sa qualité ne baisse pas. C’est seulement en prenant en compte la température ambiante et la température de traitement, en procédant à une éventuelle compensation de la température et en vérifiant la qualité du matériau que l’on peut assurer la reproductibilité du processus.

Contrôle et documentation

Un processus de fabrication caractérisé par des cycles courts et des taux de répétition élevés représente par ailleurs un défi considérable en termes de contrôle du processus et de la reproductibilité. La preuve que le dosage a été effectué avec succès peut varier dans ce cadre. Le fait que la graisse ou l’huile a bien été dosée doit être documenté de façon compréhensible. Ce contrôle indirect s’effectue généralement au moyen d’une documentation Oui/Non ou 1/0. Un dispositif à capteur ainsi que la commande de l’unité de dosage peuvent ainsi indiquer si un dosage a été effectué avec succès. Même les plus petites quantités de matériau peuvent être documentées via ce type de contrôle. Un contrôle indirect peut par exemple être effectué à l'aide d’une caméra ou d’une barrière photoélectrique. Les exigences en termes de contrôle et de documentation sont généralement bien définies et doivent être communiquées lors du processus de planification. Selon le type de preuve souhaité, celui-ci devra être intégré dans la planification.

Conclusion

Propriétés des matériaux, description du processus, température et exigences en termes de contrôle et de documentation : à partir du moment où ces quatre facteurs clés sont analysés et pris en compte dans la conception du système, les principales exigences du système de dosage, à savoir le dosage précis et reproductible de graisse et d’huile, peuvent être satisfaites. C’est seulement à cette condition que les différents types de graissage effectués dans les véhicules remplissent leurs fonctions principales : souplesse de fonctionnement et réduction des frottements, prévention des défauts, fonctionnement continu et durabilité, réduction et prévention du bruit (anti-grincement) et compensation des tolérances (anti-bruit).