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Techniques

Choisissez le bon lubrifiant de contact pour vos connecteurs

Par Jade Bridges, Responsable global du support technique, Electrolube

Publication: 9 juillet

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Le secteur automobile continue à se positionner à l’avant-garde des développements technologiques et fournit des orientations que de nombreux secteurs adoptent par la suite...
 

Les développements récents du marché automobile ont été centrés sur les avancées électroniques : l’expérience très optimisée du conducteur/passager grâce aux améliorations apportées à l’interface hommemachine, ou du fait de développements cruciaux pour la sécurité et les fonctionnalités de conduite semi-autonome comme le freinage automatique et le système d’alerte de changement de voie, par exemple. Désormais, on cherche à se démarquer du moteur à combustion interne en faveur d’alternatives plus respectueuses de l’environnement, notamment les véhicules électriques et les diverses options de véhicule hybride, et ce changement s’accompagne de nouveaux défis en matière de circuits électriques, de connecteurs et de contacts.

Quel que soit le secteur d’industrie, les lubrifiants de contact électrique permettent d’améliorer la performance et la fiabilité des contacts et connecteurs électriques. Inventés initialement en 1941 par le fondateur d’Electrolube pour améliorer la performance électrique et la fiabilité des réglages de volume, les lubrifiants de contact sont désormais utilisés largement dans de nombreux secteurs et jouent depuis des décennies un rôle crucial dans la performance fiable des composants automobiles.

Les lubrifiants de contact sont des graisses et huiles formulées spécialement pour réduire la friction et l’usure et favoriser la performance électrique des interfaces métalliques porteuses de courant, comme celles qui figurent dans les commutateurs et les connecteurs. Puisqu’aucune interface n’est absolument plane et lisse, lorsqu’ils sont appliqués sur ces surfaces en fine couche, les lubrifiants remplissent toutes les imperfections de surface, ce qui à son tour améliore les contacts et la performance électrique, tout en augmentant leur durée de vie, en réduisant les échauffements, le frettage et la formation d’arcs électriques.

En comblant les poches d’air entre les contacts, les lubrifiants de contact augmentent considérablement la surface effective en empêchant donc la formation d’arcs électriques, ainsi que l’augmentation de température et la formation d’oxyde qui en résultent. Ils constituent également un obstacle à la contamination aérienne et réduisent les effets de frottement en facilitant la fluidité des mouvements. Par ailleurs, les lubrifiants de contact sont généralement jugés pour leurs caractéristiques de « confort de manipulation », puisqu’ils améliorent la qualité du mouvement d’un commutateur ou d’un contact plastique-plastique simple.

Les domaines d’application sont nombreux : les composants internes, comme les volets de ventilation des appareils de climatisation ; les composants externes, par exemple pour le réglage des rétroviseurs ; les contacts critiques à l’intérieur du faisceau de câblage ; le nombre d’applications pour lubrifiants de contact augmente constamment du fait des avancées réalisées dans le domaine des technologies de véhicules connectés et autonomes (CASE – Connected, Autonomous, Shared, Electric).

Les lubrifiants de contact sont utilisés pour les applications automobiles dans 3 principaux domaines :

1. Améliorer le transfert électrique et la fiabilité du contact

Comme nous l’avons vu, les lubrifiants de contact améliorent les surfaces de contact en remplissant les poches d’air et en réduisant la résistance électrique. La technologie s’est répandue dans des opérations plus cruciales à la sécurité des véhicules ; vu le nombre croissant de rappels des constructeurs automobiles dus à des composants électroniques, il est impératif d’entretenir correctement ces connexions qui sont cruciales pour la sécurité. Selon un rapport récent de l’agence AlixPartners1, les rappels pour des correctifs suite à des pannes de systèmes électroniques ou électriques ont augmenté de 30 % par an ces dernières années. Parmi ces pannes, on peut compter des problèmes de logiciels et d’intégration logicielle, mais la grande majorité des rappels résulte en fait de pannes concernant les composants électriques intégrés. En sa qualité de fournisseur de solutions électrochimiques certifié IATF 16949, Electrolube est souvent mis à contribution pour la prévention de ce genre de problème et la bonne compréhension de l’impact que ce type de panne peut entraîner sur des activités, ainsi que les coûts engendrés à tous les niveaux, sans compter l’impact sur la réputation de la marque du constructeur automobile. Il est donc extrêmement important de bien prendre en compte tous les aspects des systèmes électroniques, y compris la connexion entre les dispositifs et le bon choix du lubrifiant de contact.

La performance électrique d’un lubrifiant de contact s’évalue généralement en mesurant la chute de tension mV sur les contacts/commutateurs pendant un nombre de cycles spécifique en général, sur plus de 20 000 cycles d’utilisation. La performance de divers lubrifiants de contact peut varier en fonction de la formule et de l’utilisation finale prévue. Par exemple, certains matériaux présentent une chute de tension mV faible et plus stable sur un plus grand nombre de cycles, mais en échange d’un compromis sur la compatibilité des plastiques, comme c’est illustré à la Figure 1. Dans d’autres cas, l’application peut exiger une consistance spéciale du lubrifiant de contact, combinée à de bonnes propriétés électriques. On pourrait choisir une graisse plus « dure » ou plus « rigide », qui ne soit pas déplacée par l’action mécanique du commutateur. Dans de tels cas, la pénétration d’un cône à différentes températures, ou des essais d’usure des lubrifiants, peut aider à la sélection du bon produit. À l’opposé, une graisse très molle ou une huile de contact pourrait être requise dans les applications où la force de contact est très faible ; il convient alors de tester l’action mécanique du commutateur avec une gamme de lubrifiants pour déterminer s’ils sont adaptés. Il faut donc bien prendre en compte toutes les exigences électriques, la compatibilité des matériaux et les influences environnementales afin de choisir le lubrifiant adapté.

Alors que l’amélioration des propriétés électriques des commutateurs et connecteurs des véhicules se concentrait traditionnellement sur les interrupteurs faible tension, elle s’est orientée petit à petit vers des applications plus critiques au fur et à mesure du développement des applications électroniques. L’évolution vers les véhicules électriques a fait surgir une autre série d’enjeux, dont le nombre croissant de connexions électriques et surtout, la circulation de tensions bien plus importantes dans tout le véhicule. Fort de son expérience dans des domaines tels que les appareils de commutation haute et moyenne tension, la galvanoplastie et les relais, Electrolube dispose d’une gamme de produits pour répondre aux nouvelles hautes exigences du marché des véhicules électriques.

2. Réduire l’effet d’influences externes, en diminuant la corrosion et l’usure

Système nerveux central du véhicule, le faisceau de câblage renferme de multiples connexions pour faciliter la communication entre une multitude de dispositifs. Du fait de la complexité des applications électroniques dans un véhicule, le poids du faisceau est également important, d’où l’utilisation de différents matériaux, comme l’aluminium et, dans certains cas, des métaux différents au sein d’un même faisceau. Si elle permet de diminuer le poids, l’utilisation d’aluminium s’accompagne d’enjeux, comme la formation de couches dures d’oxydes et la corrosion électrochimique en présence d’humidité et de différents métaux. On peut utiliser des lubrifiants de contact pour protéger les contacts nouvellement accouplés et empêcher qu’ils ne soient exposés aux conditions environnementales, mais le problème ne s’arrête pas là. Pendant la durée de vie de ces contacts, la corrosion due au frettage est courante et l’utilisation d’un lubrifiant de contact sur les contacts ou les parties en aluminium, pour empêcher que ne soient exposés les matériaux de base, permet de réduire considérablement les pannes des contacts et connecteurs.

Parmi les influences environnementales, on peut citer les changements de température, l’exposition à l’humidité et les atmosphères corrosives. Les changements de température peuvent affecter la consistance d’un lubrifiant de contact ; par exemple, la valeur de pénétration au cône pourrait être de 320 à 25˚C, mais, une fois exposé à des températures de -40˚C ou inférieures, cette valeur pourrait réduire significativement, ce qui se traduirait par une graisse de consistance bien plus dure.

Les environnements humides sont fréquents et la plupart des lubrifiants de contact peuvent résister à une forte humidité sur des périodes prolongées. Quand on associe la forte humidité à des environnements corrosifs, on peut constater quelles différences démarquent plusieurs produits. Electrolube a conçu une série d’essais pour mettre en évidence ces différences et aider à la sélection du produit adapté. Ces essais incluent l’humidité de mouillage suivie d’essais au brouillard salin, d’essais de résistance au chlore et la prise en compte de différents matériaux de contact.

Pour les essais combinés d’humidité et de brouillard salin, les lubrifiants ont été soumis à 90 % d’humidité à 35˚C pendant 3 semaines, puis à 1 semaine à 35˚C dans la chambre à brouillard salin. Le degré de protection des substrats de cuivre et d’acier a été évalué visuellement à l’issue de ce test. En règle générale, les lubrifiants synthétiques comme l’Electrolube CTG ont fourni la meilleure protection dans un environnement de ce type. On a aussi exposé les contacts or et argent, une fois protégés par divers lubrifiants, à l’environnement du brouillard salin. Les résultats n’ont fait que conforter les conclusions précédentes, en soulignant que certains lubrifiants, notamment à base minérale, ne sont pas adaptés pour la protection de ces matériaux dans des environnements difficiles. Enfin, un environnement oxydant renfermant du chlore à 35˚C a été créé et maintenu pendant 2 mois, à titre d’essais extrêmes ; les résultats ont montré là encore que l’Electrolube CTG fournissait une protection exceptionnelle, suivi de près par l’Electrolube CG53A et CG60.

3. Améliorer la qualité, le confort de manipulation et la force d’insertion/l’opération des connecteurs et commutateurs

Les lubrifiants de contact sont aussi largement utilisés dans toutes sortes d’applications pour améliorer le « confort de manipulation » d’un commutateur, en renforçant ainsi l’impression de qualité. C’est également le cas de nombreuses applications à l’intérieur des véhicules, où une bonne connexion entre les parties est requise pour tous les contacts métal-métal, plastiquemétal et plastique-plastique, afin de réduire le bruit et les mouvements quand ils sont soumis aux vibrations engendrées par le fonctionnement normal du véhicule. Avec une évolution vers des véhicules plus silencieux, des améliorations dans la technologie des pneus et l’avenir des véhicules électriques, l’intérieur du véhicule est un endroit beaucoup plus calme et en tant que tel, la qualité de ces contacts et l’atténuation globale du bruit sont essentielles pour garantir l’obtention d’une expérience de conduite de haute qualité.

Des produits comme l’Electrolube CG60 et SPG sont utilisés depuis de nombreuses années dans ces applications automobiles et adaptés pour pérenniser l’intérieur des véhicules, en veillant à un confort maximum de conduite. Dans certains cas, l’emploi d’un lubrifiant fluoré, comme l’Electrolube EGF, pourrait être requis pour offrir une meilleure performance dans ces domaines, en particulier pour réduire les forces d’insertion à l’accouplement des connecteurs. Cela nous amène à nouveau à une discussion sur le faisceau de câbles et avec l’augmentation du nombre de composants électroniques et de connecteurs à mesure que nous nous dirigeons vers les véhicules électriques, le besoin de lubrifiants tels que le CG60, le CTG ou l’EGF d’Electrolube pour améliorer la fabrication et la protection en cours d’utilisation est également considérablement augmenté. De fait, selon une étude de l’agence Research and Markets2, si l’on se base sur les composants, la connexion de l’électronique des véhicules par le biais d’un faisceau de câblage devrait connaître la plus forte croissance jusqu’en 2025, du fait du développement de technologies avancées dans le secteur automobile, y compris les systèmes d’aide à la conduite et les fonctions de sécurité.

L’industrie automobile traverse une période caractérisée par le changement et une évolution constante. Le passage aux véhicules électriques et aux véhicules hydrides s’accompagne de nouveaux enjeux au niveau des connecteurs électriques, commutateurs et dispositifs qui continueront eux aussi à évoluer dans les années à venir. Les développements intervenant dans la technologie de batterie et dans les interfaces utilisateur, ainsi que les sources alternatives de carburant et le marché en pleine expansion de la conduite autonome viendront s’y ajouter. En s’acquittant de cette tâche apparemment mineure qui consiste à assurer des connexions de qualité, fiables et protégées, les lubrifiants de contact contribueront à répondre à ces nouvelles demandes. Comme le groupe motopropulseur du véhicule électrique coûte en moyenne deux fois et demi plus cher que l’équivalent standard (AlixPartners3), le coût représente manifestement un autre obstacle à la croissance de ce marché.

Bien entendu, ce coût baissera progressivement du fait des économies d’échelle qui seront réalisées et de l’amélioration des technologies. Si l’on conjugue ceci à la réduction globale des coûts résultant du maintien de niveaux de qualité et de la baisse du nombre de rappels dus aux défaillances de connecteurs, on voit donc que les constructeurs doivent, dès maintenant et pour de nombreuses années à venir, mettre le choix de lubrifiants de contact en tête de liste de leur programme de développement.

http://www.electrolube.fr/

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