Dommages sur les coussinets dus à des particules

Lorsque des particules étrangères pénètrent dans l'interstice de lubrification entre le coussinet et le tourillon, le danger de dommage du coussinet est important. Compte tenu des très faibles épaisseurs du film de lubrification, des particules même de petite taille peuvent nuire au fonctionnement et provoquer une friction mixte. Elles peuvent être incorporées dans la couche de glissement ou de roulement et être ainsi rendues « inoffensives ». Les bords alors soulevés sont aplanis par le contact de l'arbre. Les particules plus épaisses que la couche de glissement ou de roulement ne peuvent pas être entièrement incorporées. La partie qui dépasse occasionne une usure du tourillon en forme de stries. Les stries importantes réduisent la durée de vie prévue et peuvent favoriser les grippages du coussinet. Des particules peuvent entrer dans le bloc-moteur et se déposer dès la fabrication ou lors de la rectification d'un moteur. Ceci peut se produire par exemple lors du sablage ou du grenaillage d'un bloc-moteur. Mais des particules de crasse peuvent également être « produites » durant le fonctionnement (par exemple de la suie ou de la calamine). Un entretien insuffisant du système de lubrification ou des facteurs externes extrêmes favorisent également l'apport de crasse dans le circuit de lubrifiant. Des coussinets voisins endommagés ou d'autres composants moteur endommagés peuvent eux aussi faire entrer des particules dans le circuit d'huile. D'une manière générale, le danger de dommages dus à des particules est plus grand pour le coussinet de ligne que pour le coussinet de bielle. Les coussinets de bielle sont alimentés en huile provenant des coussinets de ligne au travers d'alésages du vilebrequin, si bien que l'huile traverse d'abord les coussinets de ligne (voir Fig.). Les particules de grande de taille sont incorporées dans le coussinet de ligne et n'accèdent généralement pas au coussinet de bielle.

Une analyse du coussinet et un prélèvement d'échantillon de l'huile peuvent être utiles pour déterminer l'origine des particules.

Causes possibles

• Manque de propreté lors du montage : de la crasse peut entrer dans le bloc-moteur en cas d'inattention ou de nettoyage insuffisant des composants de moteur lors du montage
• Les résidus tels que les copeaux métalliques ou la limaille restée en place au moment de la fabrication ou d'une rectification peuvent former dans le bloc-moteur des dépôts qui se détachent en cours de fonctionnement – ces dépôts proviennent souvent de composants comme le radiateur d'huile, insuffisamment nettoyés lors d'une rectification du moteur 
• Dommages sur les joints au niveau du moteur : si un joint est surchargé ou détérioré lors du montage, il ne remplit plus sa fonction et peut laisser passer des particules 
• Mauvais entretien du système de lubrification : le dépassement des intervalles d'entretien ou les filtres à huile bouchés peuvent entraîner un encrassement de l'huile
• Cavitation : des particules sont arrachées du matériau d'appui et emportées par l'huile – selon leur taille, elles peuvent entraîner la formation de stries ou de fines incorporations dans le coussinet voisin
• Grippage : les composants moteur grippés (pistons, coquilles de coussinet) introduisent une grande quantité de particules dans le circuit de lubrifiant, particules qui peuvent endommager d'autres composants
• Dommages par fatigue : en cas d'arrachements de matériau sur des composants moteur, le matériau arraché peut être amené dans les coussinets par l'huile et y occasionner des dommages

Remède

Il est généralement possible de continuer d'utiliser les coussinets en dépit de la formation de stries ou de particules incorporées. Toutefois, ceci dépend de l'importance du dommage. En présence, par exemple, de nombreux gros enfoncements de particules avec des traces de friction mixte déjà naissantes dues à des élévations du matériau, il est recommandé de remplacer le coussinet. Les fins enfoncements de particules ne gênent pas le fonctionnement du coussinet. Toutefois, la cause doit être recherchée dans les deux cas :

• Nettoyage de tous les composants avant le montage : il est important de rincer tous les orifices d'huile de l'arbre et du carter et de nettoyer les surfaces de siège des coussinets avant la mise en service afin d'éliminer les petits copeaux et particules issus de la fabrication ou de la rectification – les canaux d'huile des composants montés, par exemple du radiateur d'huile et du turbocompresseur, doivent eux aussi être soigneusement nettoyés
• Contrôler le bon fonctionnement des joints
• Changer toujours le filtre à huile et l'huile conformément aux indications du constructeur : veiller à respecter les intervalles d'entretien et utiliser toujours de l'huile et un filtre à huile de bonne qualité
• Filtration de l'air d'aspiration : entretenir régulièrement le filtre, le remplacer si nécessaire
• Inspecter les autres composants moteur à la recherche de dommages tels que cavitation, fatigue ou grippage – les dommages des coussinets dus aux particules sont souvent des dommages secondaires
• Si l'influence de particules n'est pas constatée, une analyse des coquilles de coussinet endommagées et un échantillon d'huile peuvent fournir une réponse : si des particules sont encore incorporées dans le coussinet ou présentes dans l'huile, leur composition chimique peut être déterminée – s'il s'agit par exemple de matière provenant du vilebrequin, une recherche plus détaillée des dommages peut être effectuée sur celui-ci.

Formation de stries

Description

• Cavités comparables à des traits avec des élévations du matériau sur les bords
• Élévations partiellement aplanies par l'usure, claires et brillantes
• Souvent associée à la formation de stries ou à l'incorporation de particules dans le vilebrequin ou des coussinets voisins

Analyse

Les particules qui entrent dans l'interstice de lubrification et qui ne sont pas incorporées dans le matériau d'appui traversent plusieurs fois l'interstice de force en causant des stries. Selon l'épaisseur des bords alors relevés, ceux-ci ne peuvent pas être lissés au cours du fonctionnement et il se produit une hausse de la température au contact avec l'arbre suite à la friction mixte accrue. Ceci entraîne fréquemment des érosions et des grippages. La formation de stries peut également être la conséquence d'effets de friction mixte. Toutefois, les stries sont alors fines et plates et présentes sur les deux partenaires de glissement.

Remède

Le coussinet doit être remplacé en présence de stries avec de fortes élévations sur les bords. En revanche, les coussinets peuvent encore être utilisés en présence de stries dont les élévations sont aplanies et si une autre action de particules n'est pas à craindre.

Incorporation

Description

• Cicatrisations sur la surface
• Enfoncements de particules (particules en partie encore présentes) entourées d'une élévation encore visible sous la forme d'un point clair brillant suite à l'usure
• Souvent associées à la formation de stries dans le maneton et le coussinet
• Dans les cas graves, des érosions partant des incorporations sont visibles

Analyse

Les particules qui entrent dans l'interstice de lubrification peuvent être incorporées dans le matériau d'appui. Selon l'épaisseur de la couche de glissement/de roulement, on distingue l'incorporation en profondeur et l'incorporation superficielle. Dans le cas de l'incorporation en profondeur, les particules sont entièrement intégrées dans la couche de glissement/de roulement. Ceci est uniquement possible si les particules sont plus petites que l'épaisseur de la couche. Le matériau d'appui relevé sous l'effet de l'incorporation est aplati par l'usure provoquée par les contacts suivants avec l'arbre. L'incorporation est superficielle lorsque les particules sont plus petites que l'épaisseur du revêtement. Les particules sont incomplètement incorporées et dépassent de la surface du coussinet. Elles produisent une usure et la formation de stries à la surface du maneton. Les élévations des bords ou les dépassements de particules non entièrement incorporées nuisent à la formation du film de lubrifiant, des situations de friction mixte sont possibles. L'usure « en laine » est une autre conséquence possible. Les particules incorporées s'incrustent dans la surface de l'arbre et enlèvent du matériau (laine de copeaux). Les particules détachées, incorporées de façon répétée, font progresser le dommage du coussinet et une panne totale du maneton et du coussinet est souvent inévitable. Les incorporations de particules peuvent donc avoir comme conséquences des érosions et des grippages.

Remède

En présence de grandes incorporations de particules associées à un début d'usure du maneton et du coussinet, le coussinet doit être remplacé. Si les incorporations de particules sont fines, avec des élévations qui ont été aplanies et si une autre action de particules n'est pas à craindre, le fonctionnement du coussinet n'est pas altéré.

Inclusions au dos du coussinet

Description

• Divergence limitée localement de la marque de portée
• Point d'usure clair dans la surface de glissement
• Résidus de particules/enfoncements fréquents au dos d'acier du coussinet
• Dans les cas graves, fortes traces de friction mixte sous la forme d'érosions et manifestations de fatigue reconnaissables dans la surface de glissement du coussinet

Analyse

La crasse ou les résidus d'huile (calamine) au dos du coussinet donnent naissance à des zones de pression locales reconnaissables sur la surface de glissement du coussinet. À l'intérieur du coussinet, la pression provoque une usure accrue par rapport au reste du coussinet. Celle-ci est reconnaissable sous la forme d'une divergence visible, souvent claire et brillante, par rapport à la trace de portée. Suivant l'importance des zones de pression, les conséquences peuvent en être des érosions et des grippages de même que des manifestations de fatigue.

Remède

Selon la progression de l'usure de la couche de roulement, le coussinet peut encore être utilisé ou non. Lorsque des érosions ou des manifestations de fatigue telles que des fissures ou des arrachements se produisent au niveau du point de pression, le remplacement du coussinet est conseillé car une panne totale est à craindre. Le matériau arraché peut occasionner des dégâts secondaires au coussinet ou à un coussinet voisin.