ASTM D5133 - Méthode d'essai standard pour la dépendance de la viscosité/température des huiles lubrifiantes à basse température et à faible taux de cisaillement

Mesurer la viscosité des huiles à basse température peut aider à garantir le bon fonctionnement des dispositifs mécaniques. De plus, le comportement au démarrage à froid dans les moteurs de voiture ou les générateurs utilisant de l'huile peut être simulé. Un moteur nécessite une quantité suffisante de lubrifiant pour prévenir les dommages au moteur immédiatement ou éventuellement après un démarrage par temps froid. Des tests de contrôle de qualité standardisés garantissent le bon écoulement et la pompage du milieu d'essai et identifient les problèmes d'écoulement, qui, dans le cas du pétrole, peuvent être causés par un comportement limité par l'écoulement et/ou lié à l'air. Le comportement limité par le flux est associé à la viscosité de l'huile et le comportement de liaison à l'air est associé à la gélification. Une valeur de viscosité de 30.000 mPa·s et 40.000 mPa·s est critique pour le pompage, selon le fabricant du moteur. Déterminer la viscosité et le point de gélification à basse température aide à minimiser les problèmes d'écoulement. Le comportement de pompage d'une huile à basse température est d'un intérêt particulier puisque un nombre catastrophique de pannes dues à l'enchevêtrement de l'air s'est produit en 1980 à cause de la gélification, avec de nombreux moteurs de voiture endommagés en hiver à cause d'une mauvaise huile moteur. Il était clairement nécessaire d'avoir une méthode de test indiquant la gélification lors du refroidissement lent de l'huile sur une large plage de basse température. Les huiles moteur ne doivent montrer aucune gélification dans la plage de température exposée, si l'on veut éviter une défaillance du moteur. Et donc, la méthode d'essai ASTM D5133 a été développée. Aujourd'hui, l'utilisation d'huiles de base hautement paraffiniques et d'huiles végétales augmente fortement. Ces huiles sont sujettes à la gélification et peuvent avoir un point de gélification à basse température plus élevé, c'est pourquoi leurs effets dans les formulations d'huile moteur neuve doivent être étudiés avec soin, pour éviter des échecs dus à une circulation limitée ou à un enchevêtrement d'air. Surtout les produits vendus dans des pays avec des températures froides doivent être testés. ^[2] 

• Viscomètre rotatif: Pour la mesure, un viscomètre rotatif capable de mesurer au moins 45.000 mPa·s est requis. Système de mesure : Une broche de mesure spéciale et un tube à essai doivent être utilisés. Une broche d'une longueur de 65,5 mm (±0,1 mm) et d'un diamètre de 18,40 mm (±0,02 mm) est requis. Le diamètre critique du tube à essai est de 22,05 mm (±0,02 mm).
  
  
• Appareil de température : Un appareil de température capable d'effectuer une montée en température avec un taux de refroidissement de 1 °C/h est requis. Pour la montée en température, une plage de température de -5 °C à -40 °C est requise. Pour le prétraitement de l'échantillon, une température de +90 °C est nécessaire. Le même appareil de température ou un appareil séparé peut être utilisé pour le prétraitement de l'échantillon. Le contrôle direct de l'appareil de température via le viscosimètre simplifie considérablement l'opération.
  Un dispositif de température Peltier présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs de température liquides traditionnels pour cette application :
• Ce contrôle précis de la température de l’échantillon permet une précision maximale des résultats de viscosité.
• Aucun espace supplémentaire dans le laboratoire nécessaire pour un thermostat ou un four
• Maintenance minimale grâce au refroidissement par air
• Aucun liquide de refroidissement inflammable

La méthode de test comprend les étapes principales suivantes :

1. 16 mL d'échantillon homogène doit être rempli dans le système de mesure.
2. L'échantillon est préchauffé à +90 °C pendant 1,5 h à 2,0 h. Cette étape devrait supprimer la ‘mémoire’ de l'huile. L'historique thermique d'une huile peut influencer son comportement futur, y compris les propriétés de gélification.
3. La température est réduite à -5 °C et l'échantillon est maintenu à -5 °C pendant 15 min à 30 min pour l'équilibrage de la température.
4. Une montée en température de -5 °C à -40 °C, ou jusqu'à ce que 40.000 mPa·s soient atteints avec un taux de refroidissement de 1 °C/h, est effectuée. Lors du test, l'échantillon est exposé à un faible taux de cisaillement d'environ 0,2 s-1.
5. Détermination de l'Indice de Gélification, de la température de l'Indice de Gélification et de la température critique de pompage : De plus, les températures associées aux viscosités suivantes doivent être rapportées : 5.000 mPa·s, 10.000 mPa·s, 20.000 mPa·s, 30.000 mPa·s et
   40.000 mPa·s.

Remarque : D'autres méthodes de test traitent également du problème de pompage des huiles moteur à basse température : ASTM D3829 et D4684. Cependant, la procédure de refroidissement de la température et le taux de cisaillement sont différents, et cela peut conduire à des résultats de test significativement différents. 

• La méthode standard ASTM D7110 est utilisée pour la mesure de la viscosité de l'huile moteur usagée et contenant de le suie.
• La procédure d'essai diffère de l'ASTM D5133 concernant le taux de refroidissement pour la montée en température. Selon l'ASTM D7110, un taux de refroidissement de 3 °C/h au lieu de 1 °C/h est requis.
• La configuration de l'appareil doit inclure une source d'air sec ou d'azote. Le haut du tube à essai doit être inondé d'un faible flux d'air / atmosphère de gaz d'environ 10 mL/min à 20 mL/min pendant la mesure. Cette action empêche la condensation et le gel de l'eau à la surface de l'huile.
• Le résultat du test doit contenir la valeur de température à 5.000 mPa·s, 15.000 mPa·s, 25.000 mPa·s, 40.000 mPa·s et
  60.000 mPa·s, par rapport à l'ASTM D5133.

Selon la norme ASTM, la viscosité dynamique doit être indiquée en millipascal secondes [mPa·s].

ASTM D7110 : Méthode d’essai standard pour la détermination automatique de la viscosité à basse température des huiles à moteur usées et contenant de la suie. ASTM D2983 : Méthode d’essai standard pour la mesure à basse température des huiles de transmissions automatiques, des fluides hydrauliques et des lubrifiants à l’aide d’un viscosimètre rotatif. ASTM D8210 : Méthode d’essai standard pour la détermination automatique à basse température des fluides de transmissions automatiques, des fluides hydrauliques et des lubrifiants par viscosimètre rotatif DIN 51398 : Test de lubrifiants : procédure pour la mesure à basse température pour la viscosité apparente par un viscosimètre Brookfield (méthode de bain liquide)

Wiki: Notions de viscosimétrie
Wiki: Comment mesurer la viscosité
Wiki: Viscosimétrie rotationnelle
Rapport d'application: Mesure de l'huile moteur à l'aide d'une technique de balayage de température avec ViscoQC 300