Cette méthode d'essai détermine la pertinence des fluides tels que les fluides de transmission automatique, les huiles pour engrenages, les fluides hydrauliques et d'autres lubrifiants pour une utilisation à des températures ambiantes basses, tout en couvrant une plage de viscosité de 300 mPa·s à 900.000 mPa·s. La norme décrit quatre procédures différentes, A, B, C, D, chacune nécessitant une configuration différente. La procédure D est une méthode de test automatisée, ce qui signifie qu'elle est effectuée automatiquement avec une seule configuration d'instrument.
ASTM D2983 – Méthode d'essai standard pour la viscosité à basse température des fluides de transmission automatique, des fluides hydrauliques et des lubrifiants à l'aide d'un viscosimètre rotatif
Pourquoi mesurer la viscosité des lubrifiants à basse température ?
La viscosité des lubrifiants joue un rôle majeur pour le bon fonctionnement des dispositifs mécaniques utilisés à des températures ambiantes basses telles que -40 °C ou -20 °C. Dans de telles conditions exigeantes, les lubrifiants doivent garantir une viscosité suffisamment basse, afin que le lubrifiant puisse encore s'écouler. La viscosité doit être analysée à la température minimale à laquelle le lubrifiant est encore applicable pour garantir une lubrification adéquate des pièces critiques. La norme SAE J300 indique une viscosité critique de >150.000 mPa·s à laquelle des problèmes d'écoulement et des pannes de roulements de pignon peuvent survenir.⁽¹⁾
Quelles sont les exigences exactes pour la mesure de la masse volumique selon l'ASTM D2983 ?
Viscosimètres rotatifs
- La procédure A, B, C nécessite un viscosimètre rotatif ayant une plage de couple entre 0,0670 mNm et 0,0680 mNm.
- La procédure D nécessite un viscosimètre rotatif programmable ayant une plage de couple entre 0.0670 mNm et 0.1800 mNm.
Pour les mesures de viscosité, le viscosimètre doit avoir au moins les vitesses suivantes disponibles :
- 0,6 rpm
- 1,5 rpm
- 3,00 rpm
- 6,0 rpm
- 12,0 rpm
- 30,0 rpm
- 60,0 rpm
- 120 rpm est souhaitable pour la procédure A à C et obligatoire pour la procédure D
Module de contrôle de température
Le choix de l'unité de contrôle de la température dépend de la procédure de test. Les échantillons sont refroidis comme suit :
- Procédure A : avec un bain d'air pour tester la température
- Procédure B : avec un bain liquide programmable réfrigéré mécanique
- Procédure C : avec un bain de liquide à température constante réfrigéré mécaniquement par le biais d'une cellule d'air simulée (SimAir)
- Procédure D : avec une chambre à température contrôlée thermo-électrique dans une plage de -45 °C à +90 °C
Système de mesure
Figure 1 Broche de viscosimètre pour ASTM D2983. A = une broche en acier non isolé; B = broche en acier isolé
Broche de viscosimètre : Les procédures A, B, C et D nécessitent une broche de viscosimètre cylindrique avec la même géométrie.
- Une broche en acier non isolé (Figure 1, A) ne doit être utilisé que pour la procédure A.
- Une broche composite, qui a une conductivité thermique inférieure, doit être utilisé pour la procédure C.
- Une broche avec isolation sur le dessus (Figure 1, B) est requis pour la procédure D.
Tubes à essai :
- Procédures A et B : tube à essai standard d'environ 25 mm ID et 115 mm de long, et 30 mL de volume d'échantillon
- Procédure C : stator SimAir spécial avec 15 mm ID, et 15 mL de volume d'échantillon
- Procédures A et B : tube à essai standard d'environ 25 mm OD et 150 mm de long, et 20 mL de volume d'échantillon
Unités courantes
Selon la norme ASTM, la viscosité dynamique doit être indiquée en millipascal secondes [mPa·s].
Autres normes pertinentes pour les tests de viscosité de rotation des lubrifiants à basse température
ASTM D8210 : Méthode d'essai standard pour la détermination automatique de la viscosité à basse température des fluides de transmission automatique, des fluides hydrauliques et des lubrifiants à l'aide d'un viscosimètre rotatif DIN 51398 : Essai des lubrifiants ; procédure de mesure de la viscosité apparente à basse température au moyen du viscosimètre Brookfield (méthode du bain liquide) ASTM D5133 : Méthode d'essai standard pour la dépendance viscosité/température à basse température et à faible taux de cisaillement des huiles lubrifiantes utilisant une technique de balayage de température ASTM D7110 : Méthode d'essai standard pour déterminer la relation viscosité-température des huiles moteur usées et contenant de la suie à basse température
Quelle est la différence entre ASTM D2983 et D8210?⁽³⁾
ASTM D8210 décrit une méthode d'essai qui est équivalente à la procédure D de ASTM D2983. Selon ASTM D8210, cette procédure de test s'appelle "Option A – Conditionnement thermique standard". La procédure D de l'ASTM D2983 et l'option A de l'ASTM D8210 comprennent les étapes principales suivantes :
- Préchauffage de l'échantillon à 50 °C
- Refroidissement à température ambiante
- Refroidissement pour tester la température selon la loi de refroidissement de Newton (Équation 1)
- Maintenir à la température d'essai pendant une période de temps (~14 h)
- Mesure de la viscosité à plusieurs vitesses
$$ST= (C *{e^{k*(ET-PT)}*{5 \over 9}})+T$$
ST = Segment après préchauffage et retour à température ambiante, °C
ET = Temps écoulé depuis le début du test, minutes
PT = Le temps de préchauffage inclut le temps nécessaire pour amener l'échantillon à la température de préchauffage, le temps de trempage et le retour à température ambiante, minutes
T = Température du test, °C
C = 102
K = -0,08 Équation 1 : Application de la loi de refroidissement de Newton afin de refroidir l'échantillon à la température de test selon ASTM D2983
La différence entre ces normes est que ASTM D8210 décrit en outre une méthode de test automatisée avec une phase de conditionnement thermique réduite. Cette procédure s'appelle "Option B – Conditionnement thermique abrégé". Le temps de maintien à la température d'essai avant le début de la mesure de viscosité est réduit de ~14 h à ~4 h. Raccourcir le temps de conditionnement thermique peut entraîner une valeur de viscosité inférieure à celle mesurée avec la méthode standard.
