Comment entretenir le système de lubrification de la perceuse ? Prévenir les blocages et l'usure

Les perforatrices hydrauliques disposent de deux systèmes de lubrification distincts, souvent confondus l’un avec l’autre, et le fait d’entretenir uniquement l’un d’eux tout en négligeant l’autre constitue une cause fréquente de défaillance prématurée du perforateur. Le premier est le circuit hydraulique lui-même : l’huile sous haute pression qui actionne les fonctions de percussion, de rotation et d’avance lubrifie également l’alésage du piston, le bloc de distribution et l’ensemble des engrenages de rotation grâce aux jeux prévus à cet effet et aux circuits de drainage. Le second est le système de lubrification de la tige : un circuit dédié et séparé qui achemine de l’huile ou un brouillard d’huile spécifiquement vers l’adaptateur de tige, le manchon de guidage et les interfaces à denture où entrent en contact l’adaptateur de tige et l’organe d’entraînement en rotation.

Les unités de rotation sans lubrification de la tige s’usent rapidement. Le contact entre les cannelures de la tige et celles du mandrin supporte simultanément les charges de couple et les charges de réaction aux chocs, à une fréquence de 30 à 65 Hz. En l’absence d’une lubrification adéquate à cette interface, le contact métal-sur-métal sous ces charges provoque une usure par fretting, un grippage et, à terme, des dommages aux cannelures, nécessitant le remplacement à la fois de la tige et des composants du mandrin de rotation. Il s’agit d’une défaillance évitable, mais cela suppose de comprendre ce qu’est le circuit de lubrification de la tige, où il alimente, et ce qui se produit lorsqu’il est interrompu.

Fonctionnement du circuit de lubrification de la tige

La plupart des perforatrices hydrauliques assurent la lubrification de la tige par l’un des deux procédés suivants. L’approche traditionnelle utilise de l’air comprimé provenant du circuit d’air auxiliaire de la machine porteuse ou d’un petit compresseur dédié pour transformer l’huile pour perforatrices rocheuses en une brume, puis l’injeter dans le boîtier de la tige via un orifice calibré. Cette brume huileuse dépose un film lubrifiant sur les surfaces des cannelures et sur la portée intérieure du manchon de guidage à chaque cycle de percussion. Les systèmes Atlas Copco/Epiroc et Sandvik ont tous deux historiquement utilisé cette approche, avec une consommation d’huile pour la lubrification de la tige comprise entre 600 et 1 200 g/heure, selon le modèle de perforatrice.

Le système de lubrification circulante de la tige (CSL), introduit par Sandvik sur des modèles tels que le RD1635CF et le HL1560T, adopte une approche différente : il achemine de l’huile hydraulique filtrée provenant du circuit du moteur de rotation à travers le boîtier de la tige, lubrifie les interfaces et renvoie l’huile usagée vers le système hydraulique pour filtration et réutilisation, plutôt que de l’évacuer. Le système CSL réduit la consommation d’huile de lubrification de la tige jusqu’à 70 % par rapport aux systèmes traditionnels par brouillard et élimine la nécessité d’un réservoir d’huile séparé pour la tige sur la foreuse. L’architecture en boucle fermée signifie également que l’huile de lubrification ne ramène pas de contamination par l’eau de rinçage dans le carter de la foreuse, ce que peuvent faire les systèmes traditionnels par brouillard lorsque l’orientation de la foreuse change.

Les conséquences d’une lubrification insuffisante de la tige

Une lubrification insuffisante de la tige provoque une séquence bien définie de défaillances. Étape un : augmentation du couple de rotation en raison de la hausse du frottement entre les cannelures et le mandrin. Cela se traduit par des valeurs de pression de rotation supérieures à la normale sur le manomètre, ce que les opérateurs attribuent souvent à la dureté de la formation plutôt qu’à un problème de lubrification. Étape deux : l’usure par fretting des faces de contact des cannelures génère des particules métalliques fines qui migrent dans le jeu entre la douille de guidage et la tige, augmentant ainsi le jeu latéral de la tige — ce qui accélère l’usure de la douille de guidage, comme décrit séparément. Étape trois : le grippage à l’interface des cannelures entraîne un transfert adhésif de matière entre les surfaces de la tige et du mandrin, lequel se rompt ensuite sous l’effet combiné des chocs et du couple, initiant ainsi des fissures à la base des cannelures.

La durée entre la première réduction de la lubrification et l’apparition de dommages visibles sur les cannelures dépend de la fréquence de percussion et de la dureté de la formation. Dans le granite dur, à fréquence de percussion maximale, cette évolution peut se produire en 50 à 100 heures de percussion avec une lubrification insuffisante de la tige. Dans des formations plus tendres, sous pression de percussion partielle, cela peut prendre jusqu’à 200 heures. Dans les deux cas, cette durée est nettement inférieure à la durée de vie prévue du perforateur.

Débit de lubrification et spécifications de l’huile selon le type de perforateur

La spécification de l'huile va au-delà de sa viscosité. Les huiles pour tiges de perforateurs rocheux doivent contenir des additifs formant un film qui restent efficaces sous charge par impact — les pressions de contact instantanées à l'interface des cannelures lors des chocs du piston sont plusieurs ordres de grandeur supérieures à la pression statique. Une huile hydraulique polyvalente ne fournit pas une protection EP (pression extrême) adéquate pour cette application. Les huiles spécifiques aux perforateurs rocheux contiennent des agents adhésifs (tackifiers) qui aident le film d'huile à adhérer aux surfaces métalliques entre les coups, plutôt que d'être éliminé par la force centrifuge pendant la rotation.

La vidange du boîtier de rotation : l’étape de maintenance la plus souvent négligée sur les chantiers

Les perforateurs hydrauliques disposent d’un orifice de drainage sur le carter du moteur de rotation, qui permet d’évacuer l’huile de lubrification usagée, les poussières de roche et la condensation provenant de la zone de la tige. Si cet orifice est obstrué — par des débris accumulés, par une torsion ou une compression de la canalisation de drainage, ou simplement parce que celle-ci n’a pas été reconnectée après une intervention d’entretien — l’huile usagée s’accumule dans le carter. Cette huile contaminée migre ensuite vers l’alésage de percussion via le jeu entre la douille de guidage et la tige, où elle se mélange au fluide hydraulique de percussion. Cette contamination accélère simultanément l’usure des joints d’étanchéité de percussion et de la surface de l’alésage du piston.

Vérifier la canalisation de drainage à chaque intervalle d’entretien — contrôler le débit, s’assurer que la canalisation n’est ni pincée ni obstruée, et confirmer qu’elle débouche à l’écart du corps de la perceuse, afin que l’huile puisse s’écouler librement — prend moins de cinq minutes. Cela empêche le carter de rotation de devenir une source de contamination susceptible d’endommager les composants de percussion lors du prochain intervalle d’entretien.

Entretien de l'huile hydraulique : L'autre moitié du système

L'huile du circuit de percussion ne nécessite pas d'additifs lubrifiants séparés : l'huile hydraulique elle-même assure le film hydrodynamique dans l'alésage du piston, les tiroirs du bloc-valve et le moteur de rotation. Ce dont elle a besoin, c'est de propreté. Une huile hydraulique contaminée est la cause principale de l'usure des valves de percussion, de l'abrasion des joints des manchons de guidage et des rayures sur le moteur de rotation. Le code de propreté ISO 16/14/11 constitue l'objectif pour le circuit de percussion ; les systèmes fonctionnant avec un niveau de propreté inférieur à ce seuil accélèrent l'usure de tous les jeux précis du perforateur simultanément.

Les vidanges d'huile à l'intervalle recommandé par le fabricant — et immédiatement après toute défaillance d’un composant susceptible d’avoir introduit des particules métalliques — constituent la principale action d’entretien hydraulique. HOVOO fournit des kits de joints pour tous les principaux modèles de perforateurs ; lors de la planification d’une vidange d’huile, synchronisez-la avec l’intervalle d’inspection du kit de joints afin que l’intrusion dans le circuit pour une opération d’entretien n’entraîne pas une intrusion distincte trois semaines plus tard pour l’autre opération. Références complètes des modèles sur hovooseal.com.