E FFET DU LUBRIFIANT SUR LE COUPLE MOYEN DE TARAUDAGE

Les  essais  commencent  par  l’étalonnage  des  tarauds.  Les  dispersions  entre  les  efforts  engendrés par les tarauds neufs travaillant dans les mêmes conditions peuvent en effet résulter de la  présence  de  rugosités  et  d’une  géométrie  des  outils  différente  au  niveau  microscopique.  Avec  chacun  des  nouveaux  tarauds,  trois  éprouvettes  sont  taraudées  en  utilisant  l’huile  de  base  inerte  (HB Yu4). Le taraudage par déformation est une technique où les parties actives (lobes) de l’outil ont  un engagement constant. Dès lors que tous les lobes sont en prise, les signaux d’efforts varient peu  et un régime quasi‐stationnaire est atteint. Le couple moyen de taraudage, qui est lié au travail du  taraud  dans  l’éprouvette,  correspond  à  ce  régime ;  à  titre  exemple,  sur  la  Figure  II‐18,  le  couple  moyen  de  taraudage  est  compris  entre  environ  1,7  et  2,7  s.  Les  dispersions  existantes  entre  les  couples  moyens  de  taraudage  pour  les  tarauds  étalonnés  sont  de  l’ordre  2%  sur  le  couple  de  taraudage  (cf.  Annexe II § II.14).  En  connaissant  ces  dispersions,  un  coefficient  de  correction  pour  chaque  taraud  est  établi.  Ce  coefficient  est  appliqué  pour  la  deuxième  partie  de  l’expérience  qui  a  pour objectif d’étudier l’effet du lubrifiant. Autrement dit, ce coefficient va pénaliser les tarauds qui  travaillent mieux et va récompenser les tarauds qui travaillent moins bien. Cette correction permet  ainsi  d’admettre  la  constance  des  tarauds  dans  ces  conditions  particulières.  Après  la  phase  d’étalonnage, tous les tarauds sont soigneusement nettoyés dans un bain de solvant à l’ultrason. 

La  deuxième  partie  de  la  campagne  d’essai  consiste  à  évaluer  la  performance  des  quatre  lubrifiants (cf. Tableau II‐11). Chaque outil est utilisé, de nouveau, pour former cinq filets avec un et  un  seul  lubrifiant  testé.  Le  pouvoir  de  lubrification  de  deux  formulations  supplémentaires  (HB S  et  HB S+ADDS1) est également évalué en taraudage par déformation par rapport aux essais en tournage  et en fraisage (ces deux lubrifiants étaient en quantités suffisantes uniquement pour les campagnes  d’essais en taraudage par déformation). Il s’agit de l’huile de base soufrée (HB S) et du mélange de  cette  huile  de  base  avec  l’additif  soufré  étudié  (HB S+ADDS1).  L’huile  de  base  soufrée  (HB S)  est  moins raffinée que la base lubrifiante chimiquement inerte (HB Yu4) utilisée auparavant et contient  des résidus soufrés (par exemple du type thiophènes, carbazoles ou sulfures) qui peuvent exercer un  certain  rôle  dans  les  réactions  tribochimiques.  En  général,  l’utilisation  de  ce  type  d’huiles  de  base  dans  les  formulations  de  lubrifiants  permet  d’augmenter  naturellement  sa  résistance  contre  l’oxydation (le soufre de l’huile de base détruit les peroxydes formés lors de son oxydation). De plus,  le  soufre  lié  dans  l’huile  de  base  soufrée  d’origine  minérale  est  souvent  plus  labile  que  le  soufre  contenu  dans  une  huile  de  base  d’origine  végétale.  Par  conséquent,  il  est  possible  qu’à  l’activité  chimique  de  l’additif  soufré  (ADDS1)  s’ajoute  celle  du  soufre  provenant  de  la  base  lubrifiante  (quantité plus importante de soufre réactif dans le lubrifiant). 

La  Figure  II‐18  présente  un  graphe  typique  de  la  variation  du  couple  de  taraudage  en  fonction de temps, pour les quatre lubrifiants testés. A l’exception de l’huile de base inerte (HB Yu4),  il y a peu de différences entre les performances réalisées avec les trois autres lubrifiants testés (peu  de  dispersions  entre  les  valeurs  de  couple  moyen  de  taraudage  obtenues  pour  trois  lubrifiants  testés). Les essais se caractérisent par une bonne répétabilité ; les cinq courbes correspondant à la  formation des cinq filets de taraudage pour un lubrifiant donné se superposent. L’écart moyen entre  les mesures par lubrifiant est estimé à environ 4% maximum pour le lubrifiant HB Yu4+ADDS1 qui se  caractérise  par  une  certaine  instabilité  des  mesures.  Le  couple  de  formation  et  le  couple  de  frottement  décrivent  l’entrée  de  l’outil  dans  l’avant‐trou  (cf.  Figure  II‐18).  Le  couple  de  formation  correspond  à  l’instant  où  les  lobes  d’entrée  du  taraud  sont  pris  dans  l’échantillon  à  tarauder  et  le  premier  filet  est  formé.  Le  couple  de  frottement  est  attribué  aux  frottements  entre  les  filets  déjà  formés et la partie cylindrique de l’outil qui ne participe pas activement à leur formation [FRO_04].  En  considérant  uniquement  l’allure  générale  des  courbes,  l’évolution  du  couple  de  taraudage  pour  les deux huiles de base est similaire (HB Yu4 et HB S). L’ajout de l’additif soufré (ADDS1), surtout à  l’huile  de  base  soufrée  (HB S),  semble  faire  baisser  légèrement  les  couples  de  formation  et  de  frottement par rapport à l’huile de base soufrée (HB S) ainsi que gagner en stabilité des mesures par  rapport au lubrifiant HB Yu4+ADDS1. 

Chapitre II – Etude mécanique et tribochimique de la performance lubrifiante d’un polysulfure dans  différentes applications d’usinage  82                             Figure II‐18 : Evolution du couple de taraudage en fonction du temps pour les quatre lubrifiants testés  Le coefficient de correction des tarauds calculé pendant la phase d’étalonnage est appliqué  ensuite  pour  la  représentation  des  résultats  en  fonction  du  couple  moyen  de  taraudage.  Les  trois  lubrifiants  testés  (HB Yu4+ADDS1,  HB S+ADDS1  et  HB S)  semblent  avoir  une  performance  similaire  par rapport à l’huile de base inerte (HB Yu4) en terme de couple de taraudage et permettent de le  baisser d’environ 15% (cf. Figure II‐19). Le fait d’utiliser comme huile de base un produit non inerte  (HB S)  au  détriment  d’une  huile  de  base  inerte  (HB Yu4)  n’a  pas  d’effet  synergique  sur  l’efficacité  totale du lubrifiant. De plus, le gain d’efficacité obtenu avec l’huile de base soufrée (HB S) par rapport  à l’huile de base inerte (HB Yu4) semble être aussi important que celui obtenu avec les formulations  contenant  l’additif  soufré  (ADDS1).  Cependant  compte  tenu  des  études  précédentes  [BIE_08,  BIE_08(2)], l’efficacité de  l’huile de base soufrée (HB S) peut être inferieure  par rapport à celle des  deux lubrifiants contenant l’additif ADDS1 (HB Yu4+ADDS1 et HB S+ADDS1). Les dispersions obtenues  entre les différentes campagnes peuvent être dues aux outils qui ont été étalonnés cette fois‐ci avec  l’huile de base inerte contrairement aux campagnes d’essais précédentes où les dispersions entre les  outils ont été vérifiées avec l’huile de base soufrée (HB S) [BIE_08, BIE_08(2)]. Cette incertitude sur la  véritable  performance  de  l’huile  de  base  soufrée  (HB S)  montre  l’importance  des  précautions  à  prendre même lors de l’étalonnage de l’outil. Le soufre contenu dans l’huile de base soufrée (HB S) a  un effet plus important que ce que l’on pouvait présumer.                Figure II‐19 : Couple moyen de taraudage corrigé avec le coefficient de correction des tarauds pour les  différentes formulations testées    15%  Couple de formation  Couple de frottement  Zone de calcule du couple moyen

Chapitre II – Etude mécanique et tribochimique de la performance lubrifiante d’un polysulfure dans  différentes applications d’usinage  83 Scanned Area 200.0µm Scanned Area 200.0µm