Viscosité des huiles de lubrification d'aviation et des fluides hydrauliques

Problématique / Besoin :

Selon leur application, les huiles lubrifiantes pour l'aviation et les fluides hydrauliques doivent être testés en viscosité à différentes températures. Des tests de viscosité fiables et conformes à la norme ASTM avec le SVM 3001 vous aident à garantir un fonctionnement sûr de l'avion à n'importe quelle température. 

Méthode utilisée / Réponse apportée :

1. Introduction

L'exploitation d'un avion nécessite non seulement du carburant, mais également de nombreuses huiles et fluides hydrauliques différents. Comme pour les véhicules routiers, les lubrifiants pour l'aviation doivent réduire l'usure, conserver un film lubrifiant porteur et évacuer la chaleur des composants. Les fluides hydrauliques doivent transférer de manière fiable la pression du liquide dans le système. Ils ne doivent pas emprisonner de gaz, ce qui modifierait la compressibilité du fluide. Les principales caractéristiques sont une faible compressibilité, une capacité de transfert de chaleur élevée, la lubrification des composants du système et une réponse précise également à basse température. Les autres exigences pour les deux matériaux sont la sensibilité aux basses températures de la viscosité, la stabilité thermique et chimique, un point d'écoulement bas, une protection contre la corrosion, une faible tendance au moussage et la compatibilité avec les composants du système. En raison de leur large champ d'utilisation dans diverses constructions aéronautiques, des lubrifiants aéronautiques et des fluides hydrauliques avec différentes bases chimiques et propriétés sont disponibles : à base d'huile minérale / de pétrole et plusieurs liquides synthétiques. 

2. Pourquoi mesurer la viscosité 

En fonction de l'utilisation prévue, la viscosité des huiles lubrifiantes ou des fluides hydrauliques est spécifiée respectivement indiquée à différentes températures. La viscosité cinématique est un paramètre important et pertinent pour la sécurité. Il influence le fonctionnement des moteurs et des systèmes hydrauliques. Une viscosité trop faible peut entrainer une surchauffe et une usure accrue des composants. Dans les systèmes hydrauliques, une efficacité volumétrique réduite peut se produire. Une viscosité trop élevée dans un système hydraulique peut entrainer une réponse lente et même une défaillance du système, alors qu'un manque de lubrification entraine généralement des dommages mécaniques. La surveillance huile/liquide en service est importante pour garantir que le système fonctionne de manière sûre et fiable. La dégradation, les contaminants et l'usure des additifs modifient la viscosité des liquides. 

Paramètres de spécification (selon le type) : 

• viscosité cinématique, typiquement à 40°C et 100°C
• viscosité cinématique à -40°C, -54°C et autres (fluide hydraulique aviation)
• indice de viscosité (VI)
• la masse volumique ou la gravité spécifique est spécifiée ou indiquée uniquement à +15°C, +20°C ou à d'autres températures

3. Echantillons

• Huile pour turbine AeroShell 500 : huile d'ester encombré synthétique 5 mm2/s avec additifs. Utilisé dans les moteurs à turbine militaires et civils.
• Huile AeroShell W80 Plus : huile moteur à base d'huile minérale (SAE 40) pour moteurs à pistons d'avion refroidis par liquide et refroidis par air. 
• Huile AeroShell Diesel Ultra : huile moteur entièrement synthétique pour tous les moteurs diesel d'avion. 
• Fluide AeroShell 41 : huile hydraulique minérale très propre pour avions à large spectre avec un excellent comportement d'écoulement à basse température.
• Skydrol LD-4 : fluide hydraulique au feu, à base d'ester phosphate. Utilisé dans le monde entier pour les systèmes hydrauliques des avions. 

4. Instruments 

Les différentes configurations d'instruments suivantes ont été utilisée pour tester ces échantillons. 

• SVM 3001 avec passeur d'échantillons automatique Xsample 530 pour des mesures répétées en utilisant des balayages de température pour obtenir également l'indice de viscosité selon ASTM D2270
• SVM 3001 rempli manuellement pour effectuer les mesures répétées à basse température

 Equipement requis pour la mesure à basse température 

Des accessoires basse température sont nécessaires pour remplir, mesurer et nettoyer les cellules à basse température : installations de séchage pour la préparation du point d'air à -40°C à raccorder à une alimentation en air comprimé, alternativement en air comprimé, alternativement azote technique et un régulateur de pression approprié. Dispositif de contre-refroidissement, liquide de refroidissement et tuyaux. Dispositif de contre-refroidissement externe pour atteindre et maintenir la température de la cellule de mesure de -54°C. 

• Julabo FP50-HE
• Liquide de refroidissement : huile de silicone à faible viscosité
• Jeu de tuyaux pour viscosimètres à double isolation. 

Pour tous les accessoires basse température, consultez la liste de description des produits SVM X001. Pour l'installation et des informations détaillées, reportez-vous au Guide de référence SVM X001. 

Astuce : Pour des mesures à 40°C respectivement à 100°C, il suffit d'éteindre le dispositif de refroidissement externe. Vous pouvez également fermer le tuyau menant au SVM 3001 avec un robinet à tournant sphérique. Cela maintient le thermostat à basse température. Assurez-vous que l'arrêt n'endommage pas le dispositif de contre-refroidissement utilisé. Consultez le manuel d'instructions du refroidissement pour plus de détails. 

5. Mesure des lubrifiants aéronautiques et des fluides hydrauliques

Préparation des instruments 

Vérifiez régulièrement le système avec un test de fuite et effectuez une maintenance préventive. Assurez-vous que les cellules sont propres et sèches. Avant de commencer les mesures à basse température, ouvrez le verrou de la cellule de mesure et retirez le rotor de mesure. Purgez l'intérieur du bloc cellulaire pendant quelques minutes avec de l'air sec pour garder ce tube sec. Insérez le rotor de mesure immédiatement après, purgez la zone où se trouve le verrou de la cellule de mesure. Fermez le verrou de la cellule de mesure. Purgez maintenant les cellules de mesure avec de l'air sec pendant quelques minutes pour éliminer toute trace d'humidité des cellules. Lors de la purge des cellules, l'instrument peut déjà refroidir jusqu'à la température de mesure. 

Paramètres SVM 3001 rempli manuellement 

Pour des mesures répétées à -40°C et -54°C. Selon ASTM D7042 et ASTM D4052 : 

• Méthode : Standard 
• Mode de mesure : mesure répétée (RM)
• Classe de précision : précis 
• Temps d'équilibrage : 120 s
• Limite RDV : 0,10%
• Limite RDD : 0,0002 g/cm3
• Prémouillage automatique : oui 
• Seuil d'avertissement de remplissage : 3 
• Temps de séchage (air comprimé sec, 0,3 bar) à -40°C : 120 s, à -54°C : 150 s

Astuce : Certains échantillons peuvent nécessiter un temps plus long pour l'équilibrage thermique à basse température. Pour augmenter la précision, adaptez le temps. Le temps optimal dépend de l'échantillon et doit être déterminé par des tests. 

SVM 3001 avec Xsample 530

Pour les mesures de balayage de température : 

• Méthode : SVM VI D2270 (TTS RM). La méthode a été créée pour ces tests
• Mode de mesure : balayage de la table de température (TTS), répétitions activées
• Températures (pour ces tests) : 40°C, 100°C
• Classe de précision : précis
• Prémouillage automatique : oui 
• Seuil d'avertissement de remplissage : 3
• Sortie de résultat - en plus de la sortie par défaut : TTS Vis. Indice (VI calculé à partir des résultats du TTS). Densité API à 20°C (Groupe D). 

Astuce : Le cas échéant : viscosité cinématique corrigée du biais (ASTM D7042 à ASTM D445 à 40°C et 100°C, pour les huiles formulées uniquement), densité TTS (extrapolée à partir du balayage de température) à 15°C et 20°C (pour fluides où la densité API ne s'applique pas). 

Température de refroidissement du thermostat : 

• Pour ces tests, une température contre-refroidissement de -30°C pour une température de cellule de -54°C a été réglée. La plage de contre-refroidissement dépend des conditions ambiantes et du nombre d'instruments connectés et se situe généralement entre -20°C et -40°C. Kit de préparation de pression d'air (pour SVM 3001)
• 0,4 bar ont été réglés. Pour le séchage des cellules : 0,3 bar à 0,5 bar suffisent. Cette basse pression évite que les cellules ne s'échauffent trop pendant le séchage. 
• Pour garder l'intérieur de l'appareil au sec : un faible débit (quelques litres/min) d'air raccordé à la buse AIR SEC INTERNE suffit. 

Etalonnage 

Utilisez uniquement un instrument calibré. L'étalonnage doit être effectué périodiquement à l'aide d'étalons de référence certifiés. Selon la norme ASTM D7042, les étalons de référence doivent être certifiés par un laboratoire qui satisfait aux exigences de la norme ISO/IEC 17025 ou d'une norme nationale correspondante. Les étalons de viscosité doivent être traçables aux procédures de référence du viscosimètre. L'incertitude des étalons de masse volumique ne doit pas dépasser 0,0001 g/cm3 pour chaque valeur certifiée. L'incertitude doit être indiquée (k = 2; niveau de confiance de 95%). Utilisez un ou plusieurs étalon(s) dans la plage de viscosité de votre/vos échantillon(s). Si nécessaire, appliquez une correction d'étalonnage pour améliorer la reproductibilité. Pour effectuer l'étalonnage et appliquer la correction, reportez-vous au guide de référence SVM X001. 

Préparation d'échantillons

Les fluides à base d'ester de phosphate sont légèrement hygroscopiques. Eviter de prélever une éprouvette dans des récipients restés ouverts plus longtemps. La teneur en eau potentielle peut fausser les résultats. Si les échantillons ne sont pas fraichement prélevés d'une ligne de production ou d'un autre réservoir, l'homogénéisation de l'éprouvette peut améliorer la répétabilité de la mesure. 

Remplissage

Remplissage manuel : utilisez des seringues jetables en plastique PE/PP avec un volume de remplissage de  ou  ml N'utilisez jamais de seringues avec des joints en caoutchouc, car le caoutchouc n'est pas résistant aux produits chimiques et ces seringues ont tendance à aspirer des bulles Injectez environ , 1,5 ml comme premier remplissage. Après le prémouillage, ajoutez au moins 1 ml ou jusqu'à ce que l'échantillon dans le tuyau d'évacuation soit exempt de bulles. 

Passeur d'échantillons : utilisez des flacons en verre ou en plastique de 12 ml hermétiquement fermés avec des bouchons. Volume d'échantillon d'environ 10 ml. 

Nettoyage

Solvants : 

Tous les types d'échantillons testés étaient solubles dans l'essence de pétrole (mélange de solvants d'hydrocarbures aliphatiques, plage d'ébullition 100/140 °C). Pour les mesures de 38°C à 100°C, il suffit comme solvant seul. A -40°C et -54°C, du n-heptane a été utilisé comme second solvant pour améliorer le séchage. Pour des informations détaillées sur les solvants, les réglages et les procédures de nettoyage, consultez le Guide de référence SVM X001 et le Guide de référence Xsample 530. 

Nettoyage manuel : 

• Ouvrez l'écran de nettoyage 
• Retirez l'échantillon des cellules à l'aide d'une seringue remplie d'air
• Remplissez 2 ml de solvant à l'aide d'une seringue et laissez-la connectée
• Effectuez plusieurs va-et-vient du piston de la seringue (moteur à la vitesse de remplissage) pour améliorer les performances de nettoyage dans les alvéoles
• Pour les huiles collantes ou à haute viscosité, accélérer le moteur pendant quelques secondes et l'arrêter à nouveau
• Répétez la procédure jusqu'à ce que le liquide ait atteint approximativement la viscosité du solvant pendant que le moteur tourne à grande vitesse
• Effectuez un rinçage final avec un solvant de séchage pour éliminer tout résidu
• Observez l'écran de nettoyage. Séchez les cellules de mesure jusqu'à ce que la valeur de nettoyage devienne verte et reste verte. 
• Pour le séchage, seule la pompe à air interne a été utilisée.

6. Résultats

Les résultats du SVM 3001 sont des valeurs moyennes d'une série de n=10 mesures répétées avec nettoyage entre les résultats valides ou après chaque balayage de température terminé, respectivement. Comme aucune valeur de référence des lots testés n'était disponible, les résultats sont comparés aux valeurs typiques (approximatives) des fiches d'informations sur les produits. Ce sont généralement des valeurs arrondies, qui ont été déterminées à partir de n'importe quel lot d'huile selon la norme ASTM D445. Pour la plupart des huiles, une certaine plage de valeurs minimales/maximales est indiquée. 

7. Conclusion

Selon les exigences, le SVM 3001, rempli manuellement ou combiné avec Xsample 530, est parfaitement adapté à la détermination de la viscosité des lubrifiants aéronautiques et des fluides hydrauliques, à condition que toutes les exigences décrites dans ce rapport soient remplies.