Lorsque les cylindres hydrauliques subissent à plusieurs reprises des pannes de joints, des rayures sur le alésage du cylindre, de la corrosion de la tige de piston ou un mouvement instable dans des conditions de haute température, la chaleur peut ne pas être le seul problème.
L'air, l'eau et les contaminants solides peuvent entrer dans l'huile hydraulique et circuler à travers le cylindre. Ils affectent continuellement les joints de piston, les joints de tige, les anneaux d'usure, les alésages de cylindre, les tiges de piston et les composants de vanne.
La température élevée ne crée pas de contamination par elle-même. Cependant, elle accélère l'oxydation de l'huile, réduit la viscosité de l'huile et affaiblit le film lubrifiant. En conséquence, un petit problème de contamination peut se développer plus rapidement en usure, corrosion, fuite et dommages aux composants.
L'air entraîné provoque de la mousse et un mouvement instable
L'air peut entrer dans un système hydraulique par des conduites d'aspiration qui fuient, des raccords desserrés, des niveaux d'huile de réservoir bas, une conception médiocre de la ligne de retour ou un purgatif incomplet après un entretien.
L'huile hydraulique peut également contenir de petites bulles d'air qui ne sont pas immédiatement visibles.
Contrairement à l'huile hydraulique, l'air est compressible. Lorsque l'huile aérée entre dans un cylindre hydraulique, une partie de la pression appliquée est utilisée pour comprimer les bulles d'air avant que le cylindre ne commence à se déplacer.
Cela peut provoquer :
- Un délai de réponse du cylindre
- Un mouvement faible ou spongieux
- Rampement à basse vitesse
- Instabilité de position
- Fluctuations de pression
- Mousse dans le réservoir
Des bulles d'air peuvent également interrompre le film lubrifiant autour des joints de piston, des joints de tige, des bagues d'usure et des composants de guidage. Un mouvement répétitif du cylindre peut alors produire un frottement à sec local, une chaleur supplémentaire et une usure plus rapide des joints.
L'eau et la condensation peuvent entrer dans le système hydraulique
De l'eau peut pénétrer dans l'huile hydraulique par l'air humide, le lavage des équipements, la pluie, les refroidisseurs défectueux, l'huile neuve contaminée, les respirateurs endommagés ou les réservoirs ouverts.
La condensation est une autre source courante.
Après que l'équipement a fonctionné à haute température puis s'est arrêté, l'air à l'intérieur du réservoir et des canalisations se refroidit. L'humidité de l'air entrant peut se condenser et s'accumuler à l'intérieur du système.
L'eau peut exister dans l'huile hydraulique sous trois formes :
- Eau dissoute : Généralement invisible à l'œil
- Eau émulsifiée : Rend l'huile trouble ou laiteuse
- Eau libre : S'accumule au fond du réservoir ou à d'autres points bas
Un système peut donc contenir une humidité nuisible même lorsque l'huile ne semble pas visiblement contaminée.
L'eau réduit la lubrification et provoque l'émulsification de l'huile
L'eau affaiblit la performance lubrifiante de l'huile hydraulique et peut réagir avec les additifs de l'huile.
Lorsque l'huile devient émulsifiée, le film lubrifiant entre le piston, les bagues d'usure, l'alésage du cylindre, les composants de guidage et la tige de piston devient instable.
Cela augmente la possibilité de contact direct entre les surfaces et peut accélérer :
- L'usure du piston et de l'alésage du cylindre
- Dommages aux anneaux d'usure
- Usure de la tige et du guide-bague
- Dommages au joint d'étanchéité
- Fuite interne
L'eau favorise également la formation de boue et accélère l'oxydation de l'huile. Lorsque des températures élevées, de l'humidité et de la pression sont présentes en même temps, l'huile hydraulique peut se détériorer beaucoup plus rapidement.
L'humidité provoque la corrosion du alésage du cylindre et de la tige de piston
L'eau restant à l'intérieur d'un cylindre hydraulique peut corroder le alésage du cylindre, le piston, les ports hydrauliques, les cannelures des joints et d'autres surfaces métalliques.
Des taches de rouille et des piqûres sur le alésage du cylindre créent une surface rugueuse qui endommage à plusieurs reprises le joint du piston.
La corrosion ou des dommages de plaquage sur la tige du piston peuvent également rayer le joint de la tige et le balai chaque fois que le cylindre se déplace. Cela entraîne finalement des fuites externes et permet à davantage de contaminants d'entrer dans le cylindre.
Les particules de rouille peuvent alors circuler avec l'huile et entrer dans d'autres jeux dans le système hydraulique.
La contamination par l'eau cause donc à la fois une corrosion directe et une contamination solide supplémentaire.
Les particules solides provoquent une usure abrasive
Les contaminants solides courants comprennent :
- Poussière et sable
- Particules d'usure métallique
- Débris de soudage
- Fibres
- Fragments de peinture
- Particules de rouille
- Morces de joints détériorés
Lorsque ces particules entrent dans un cylindre hydraulique, elles peuvent se coincer entre le joint de la tige et la tige du piston ou entre le piston, les anneaux d'usure et le alésage du cylindre.
Le résultat peut inclure :
- Rayures de la tige du piston
- Gravure de cylindre
- Bordures de joint coupées ou endommagées
- Usure accélérée de la bague d'usure
- Augmentation des fuites du joint du piston
L'usure causée par la contamination crée des particules métalliques supplémentaires. Cela produit un cycle :
Contamination → usure des composants → nouvelles particules → contamination et usure supplémentaires
L'huile à haute température a une viscosité plus faible et fournit un film lubrifiant plus fin. Les particules peuvent donc entrer en contact avec les surfaces métalliques et de joint plus directement, causant des dommages plus rapidement.
Les températures élevées accélèrent l'oxydation de l'huile, la boue et le vernis
L'huile hydraulique s'oxyde plus rapidement lorsqu'elle reste à haute température.
À mesure que l'huile et ses additifs se détériorent, des boues, des dépôts et du vernis peuvent se former.
Ces contaminants doux peuvent ne pas rayer immédiatement le cylindre, mais ils peuvent coller aux pistons, aux rainures de joints, aux passages de coussin, aux ports et aux surfaces des vannes.
Les dépôts peuvent empêcher les joints de se déplacer librement ou restreindre les petits passages d'huile.
Les symptômes possibles comprennent :
- Résistance au démarrage accrue
- Rampement à basse vitesse
- Amortissement anormal
- Augmentation des fuites internes
- Mouvement du cylindre lent ou instable
L'eau, l'air, la haute pression et une température excessive peuvent accélérer cette dégradation chimique.
La cavitation peut provoquer des dommages par piquage
La cavitation se produit lorsque la pression locale devient suffisamment basse pour que des cavités ou des bulles de vapeur se forment dans l'huile hydraulique.
Lorsque ces cavités entrent dans une zone de pression plus élevée, elles s'effondrent rapidement et produisent des impacts locaux répétés.
Au fil du temps, la cavitation peut créer de petites dépressions sur :
- Ports hydrauliques
- Surfaces de bouche de cylindre
- Pistons
- Composants de soupape
- Rainures d'étanchéité
À mesure que la surface devient plus rugueuse, les fuites internes augmentent et les joints peuvent être rayés ou coupés.
L'entraînement d'air, l'effet diesel et la cavitation ne doivent pas être considérés comme exactement le même problème :
- Entraînement d'air provoque principalement de la compressibilité, de la mousse et un mouvement instable.
- L'effet diesel est causé par une compression rapide des bulles d'air et la génération de chaleur locale.
- Cavitation implique la formation et l'effondrement de cavités de vapeur dans des zones de basse pression.
Ces conditions peuvent se produire ensemble, mais leurs causes et mécanismes de dommages sont différents.
Comment l'air, l'eau et les particules créent-ils une chaîne de dommages ?
Dans des conditions de haute température, les problèmes de contamination renforcent souvent les uns les autres :
L'air et l'eau entrent dans le système
→ l'oxydation de l'huile et les performances de lubrification se détériorent
→ les joints et les surfaces métalliques commencent à s'user
→ des particules supplémentaires et des chemins de fuite sont produits
→ la friction et les fuites internes augmentent
→ la température du système continue d'augmenter
Le résultat final peut être un échec répété des joints, un marquage des tiges, une érosion des alésages, un mouvement instable, de la corrosion et de mauvaises performances de maintien de pression.
Signes d'avertissement de contamination de l'huile hydraulique
L'air, l'eau et la contamination solide doivent être examinés lorsque :
- L'huile hydraulique mousse constamment dans le réservoir
- L'huile devient laiteuse, trouble ou anormalement foncée
- Le cylindre rampouille, vibre ou produit un bruit anormal
- La tige de piston présente de la rouille, des rayures ou des dommages au plaquage
- De nouveaux joints commencent à fuir à nouveau après une courte période de fonctionnement
- Des dépôts noirs ou des particules métalliques apparaissent dans l'huile
- Des érosions sont trouvées sur l'alésage, le piston, les ports ou les rainures de joints
- Les performances du cylindre deviennent moins stables après le réchauffement de l'huile
Ces symptômes ne doivent pas être traités uniquement par le remplacement des joints de cylindre.
Comment la dégradation due à la contamination peut-elle être réduite ?
Pour réduire l'entrée d'air, inspectez les lignes d'aspiration, les raccords, les connexions d'entrée de pompe et les niveaux d'huile du réservoir. Évitez de décharger l'huile de retour directement au-dessus de la surface de l'huile, et purgez correctement le système après le remplacement ou l'entretien du cylindre.
Pour contrôler l'humidité, utilisez un aérateur de réservoir approprié, protégez le système de la pluie et du lavage haute pression, et inspectez le réservoir, le refroidisseur et l'huile hydraulique pour la contamination par l'eau.
Pour contrôler les particules, utilisez une filtration adéquate en retour, de pression ou hors ligne. La nouvelle huile hydraulique doit également être filtrée avant d'entrer dans le système.
Les cylindres, tuyaux, tuyaux flexibles, collecteurs et vannes doivent être soigneusement nettoyés avant l'assemblage. La performance de filtration, l'état de l'aérateur et la propreté de l'huile doivent être vérifiés régulièrement.
Conclusion
Une température élevée à elle seule ne provoque pas chaque échec de cylindre hydraulique, mais elle augmente significativement les dommages causés par l'air, l'eau et les contaminants.
L'air peut provoquer de la mousse, un mouvement instable et un chauffage local par effet diesel. L'eau peut causer une émulsification, de la corrosion et une réduction de la lubrification. Les particules solides peuvent rayer les joints, les tiges de piston et les alésages des cylindres. Les produits d'oxydation de l'huile et la cavitation peuvent créer des dépôts, des restrictions et des dommages par érosion.
Lorsqu'un cylindre hydraulique fuit ou s'use à plusieurs reprises dans des conditions de haute température, la solution doit inclure plus que le remplacement des joints.
Le contenu en air de l'huile hydraulique, le niveau d'humidité, la propreté, le système de filtration, l'aérateur du réservoir et l'ensemble du processus de contrôle de la contamination doivent tous être inspectés.
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