Formation du film lubrifiant

 Modèles

Maintenant que les grandes tendances et paramètres influents de la lubrification par émulsion ont été étudiés, il est temps de décrire les mécanismes qui concourent à la formation du film lubrifiant. Comme les auteurs qui ont identifié ces mécanismes ont consécutivement développé un modèle, nous décrirons pour chaque auteur le mécanisme et le modèle associé. Fort des connaissances acquises (en I et en II) il sera possible de juger des performances des différents modèles. 1. Modèle à viscosité efficace Dans ce genre de modèle, le mélange binaire est considéré comme un liquide monophasique. Par conséquent, le passage au diphasique ne change en rien la forme des équations : seule la valeur de la viscosité est changée, remplacée par une viscosité, dite viscosité de mélange. Evidemment la viscosité du mélange est fonction (dans quelle proportion, cela reste à définir) des propriétés de chacune des deux phases en présence (viscosité, liquide newtonien ou non, caractère piézo-visqueux). Elle dépend également de la déformabilité des gouttes, du taux d’huile, du tensioactif ou encore de la manière dont l’émulsion est sollicitée, c’est à dire la configuration dans laquelle elle se trouve. Une émulsion a en effet deux configurations possibles : le film épais et le film mince.

Le film mince où h ∼ d :

Dans ce cas, les gouttes de la phase dispersée assurent la jonction entre les deux surfaces antagonistes. De ce fait, la viscosité équivalente sera beaucoup plus dépendante de la phase dispersée qu’elle ne pouvait l’être dans le cas du film épais. Yan [34] propose un raisonnement intéressant afin de calculer la viscosité équivalente d’une émulsion prise sous cette forme : Avec :        : Surface eau/métal ~ : Surface huile/métal ~ : Force partielle supportée par la phase continue : Force partielle supportée par la phase discontinue.

Remarque personnelle

Tout ceci est fort intéressant. Cependant aucun de ces modèles n’est en mesure de retrouver le moindre résultat expérimental de la lubrification par émulsion en laminage. Ceci pour une raison qui touche au fait que dans ces modèles, le taux d’huile est considéré comme constant. Or aux basses vitesses il a été montré qu’il y avait formation d’une réserve d’huile : c’est bien la preuve que l’émulsion ne garde pas sa concentration nominale tout le long de l’emprise. Par conséquent : soit ils essaient de prévoir l’épaisseur du film ; mais comme ils considèrent que le taux d’huile est constant, ce qui est une erreur, ils n’arrivent à rien. La solution, pour essayer malgré tout d’obtenir un résultat, consiste à donner une viscosité équivalente fonction de nombreux paramètres ; paramètres qui semblent manifestement bien difficiles à définir. Soit, en ayant une épaisseur de film, ces modèles peuvent effectivement essayer de donner la valeur du taux d’huile que l’émulsion aurait dû selon eux avoir, pour que soit obtenu un film de l’épaisseur ainsi donnée. Cependant, encore une fois, comme le taux d’huile de l’émulsion évolue le long du convergent, ce taux d’huile calculé ne correspond à rien : ce n’est pas le taux d’huile initial ce n’est pas plus le taux d’huile moyen, au mieux c’est un paramètre de calage et (…) nous ne sommes donc pas plus avancés. Ce survol des modèles à viscosité efficace a au moins le mérite de nous amener à nous poser la question de la forme de l’émulsion : en film épais ou en film mince ? Tous n’ont pas le même avis. Szeri pour sa part considère que la taille des gouttes d’huile est largement inférieure à la taille de l’emprise, alors que Wilson fait l’hypothèse strictement inverse. Voyons donc les modèles qu’ils proposent, la physique qu’ils décrivent et les résultats qu’ils obtiennent.