À l’occasion de la Bearingworld Conference qui se tenait à Kaiserslautern (Allemagne)
les 6 et 7 mars, NTN-SNR a présenté une communication sur les risques de White
Etching Crack (WEC) pour les roulements d’arbres à cames dans les moteurs
automobiles. Cette mise en oeuvre des roulements dans les moteurs, qui offre une
réduction de consommation de carburant et d’émissions de CO2, se développe chez
de nombreux constructeurs. Alors que plusieurs cas de WEC étaient constatés lors
d’essais composants sur bancs, NTN-SNR a pu démontrer que cette défaillance
n’apparaissait pas en conditions réelles sur moteur. NTN-SNR a ainsi mis en évidence
un certain nombre de facteurs susceptibles de provoquer une défaillance de type
WEC : état neuf du lubrifiant et composante statique des forces sur bancs d’essais. Or
ces facteurs ne se retrouvent pas en conditions réelles. Ces études permettent à
NTN-SNR de développer de nouveaux projets avec des constructeurs automobiles.
Sur ce sujet du WEC crucial pour les roulementiers et constructeurs, NTN-SNR a une
expertise reconnue grâce aux travaux qu’elle a déjà menés sur le WEC dans le
domaine éolien. NTN-SNR y a apporté une contre-mesure avec le traitement de
surface Black Oxide qui élimine tout risque de WEC.
Une étude approfondie et des hypothèses nouvelles
Le WEC, qu’est-ce que c’est ?
Le WEC est une défaillance
atypique de la surface de
roulement qui se caractérise
par un réseau de fissures
ramifiées avec des phases
microstructurales adjacentes
d’apparence blanche (White
Etching Cracks). La matière
est fragilisée notamment par
la diffusion d’atomes
d’hydrogène en son sein et
des microfissures se forment.
La formation des WEC
repose sur un équilibre
instable entre aspects
matériaux, mécaniques et
chimiques.
NTN-SNR a initié ses études sur le WEC des roulements
d’arbres à cames lors d’un projet de recherche avec un grand
constructeur européen. Le projet a révélé l’apparition de WEC
lors d’essais sur banc. Dans un contexte où la communauté
scientifique a encore une compréhension partielle des
mécanismes de formation des WEC, NTN-SNR a souhaité
apporter des réponses à ses clients. Il s’agissait d’une part de
comprendre les facteurs qui favorisaient la survenue du WEC et
d’autre part, de voir si le risque était avéré en conditions réelles
de fonctionnement du moteur. Ces études approfondies ont
permis de tester plusieurs hypothèses et d’identifier de
nouveaux facteurs intéressants sur l’apparition du WEC.
De nouvelles hypothèses font apparaitre le rôle du vieillissement du lubrifiant :
Tout d’abord, les essais sur bancs ont permis de montrer une corrélation entre l’apparition
du WEC et le vieillissement du lubrifiant. En effet, sur banc, la défaillance se produit toujours
avec un lubrifiant neuf. Lorsque le vieillissement du lubrifiant est supérieur à 30 heures, le
WEC ne survient plus.
L’hypothèse retenue par NTN-SNR est que les additifs peuvent jouer un rôle, notamment
les dispersants qui, en évitant les dépôts visqueux, peuvent dans certaines conditions
empêcher la bonne protection de la surface du roulement. Cependant, on ne peut
standardiser simplement une solution lubrifiant anti-WEC, les lubrifiants étant
commercialisés selon des caractéristiques physiques (viscosité, résistance à la température,
etc.) et non chimiques, ce qui entraine une grande diversité.
Des roulements préservés en conditions réelles
NTN-SNR a également montré que le WEC n’apparaissait que lorsque plusieurs conditions
étaient réunies, notamment des conditions d’efforts statiques propres aux bancs d’essai.
NTN-SNR a fait évoluer ses bancs d’essais pour mieux représenter les efforts dynamiques
liés à la courroie de distribution ou l’actionnement des soupapes. Après plusieurs milliers
d’heures d‘essais dans ces conditions ainsi que des essais en conditions réelles, NTN-SNR
a pu valider la non-apparition de WEC sur les roulements d’arbres à cames.
Enfin, NTN-SNR a pu démontrer qu’avec son traitement de surface Black Oxide, le WEC ne
survenait jamais même dans les conditions les plus défavorables, notamment avec forces
statiques et lubrifiants incriminés dans d’autres cas.
Les roulements d’arbres à cames, nouveau levier de croissance pour NTN-SNR
Tous ces résultats confortent NTN-SNR dans la poursuite de ses projets de développement
de roulements pour arbres à cames avec les grands constructeurs automobiles. NTN-SNR
se positionne naturellement sur cette technologie d’avenir qui offre des diminutions
notables de consommation et d’émissions de CO2. Ses roulements ont d’autre part fait
l’objet de validations par des constructeurs sur le plan acoustique. Par ailleurs, NTN-SNR a
développé des roulements spécifiques sur le plan de la géométrie comme de la résistance
mécanique pour s’adapter aux contraintes particulières des process d’assemblage d’arbres
à cames de certains constructeurs et éviter tout surcoût de production.
La capacité d’expertise de NTN-SNR ainsi que sa position leader sur le marché des
roulements automobiles l’autorisent à prévoir un développement important sur ce nouveau
marché des roulements d’arbres à cames.
Source : NTN-SNR
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