Lubrifiants pour pistons

La question fondamentale pourrait se résumer ainsi: "les huiles à pistons se valent-elles toutes?" Dans un magasin de musique le vendeur qui ne joue pas lui-même d'un instrument de cuivre aura tendance à répondre prudemment: "plus ou moins... oui". À vrai dire, il existe des différences importantes et vérifiables entre lubrifiants et elles peuvent avoir des effets désastreux sur le bon fonctionnement de votre instrument.

Il existe 3 groupes d'huiles à pistons: le Type 1 est issu d'une formule technologique rudimentaire basée sur une version moderne de kérosène (l'odeur le révèle); le Type 2 comprend les huiles à haute viscosité et le Type 3 représente des huiles extra légères sans ou presque sans odeur de pétrole. Soit dit en passant, le mot "premium"n'est pas un terme technique.

S'il existe tant d'huiles à pistons sur le marché, c'est que de nombreux hommes d'affaire combinent une petite cuisine chimique avec un paquet de dollars pour créer et lancer un produit. Pourtant pour développer un lubrifiant qui agisse efficacement, il faut bénéficier d'une connaissance complète et scientifique des matériaux et de la dynamique des fluides. C'est l'ignorance de ces principes fondamentaux qui cause cette pléthore d'huiles à pistons médiocres qu'on trouve sur le marché. Par exemple un fabriquant qui utilise des huiles de silicone ignore l'hystérésis [retard dans l'évolution d'un phénomène physique par rapport à un autre dont il dépend] et les problèmes d'accumulation qui altèrent les silicones lorsqu'elles sont employées sur des metaux coulissants. En fait Dow Corning, un des grands producteurs de silicone base, recommande expressemment de ne pas employer de silicone pour lubrifier du métal coulissant sur du métal.

"Certaines huiles encrassent mes pistons" Qui n'a un jour ou l'autre rageusement formulé cette phrase? Lorsque le lecteur aura terminé la lecture de ces lignes, il en saura assez pour que ce genre de mésaventure ne se reproduise plus. Ce problème nous amène toutefois au vif du sujet: vitesse et persistance des lubrifiants.

Le rôle fondamental de l'huile à piston consiste à créer une mince pellicule de fluide glissant qui se fixe au piston et à sa chemise et qui les protège du frottement direct, métal contre métal, de leurs deux surfaces délicates. Un fluide plutôt mince (comme le kérosène dans le Type 1) semble très efficace au début, mais comme il s'évapore très vite, le ralentissement, voire le bloquage des pistons peut rapidement se manifester. Nous avons vu plus haut qu'il y a deux éléments essentiels à considérer dans la recherche d'une nouvelle huile à pistons: vitesse et persistance. L'ignorer en vertu d'une volonté d'économie ou d'une certaine na•veté mène invariablement à créer d'inutiles problèmes au musicien.

Vitesse

La qualité essentielle d'une huile à piston réside dans sa propriété d'améliorer la vitesse du mouvement en réduisant la friction. Mais l'huile provoque elle-même aussi une certaine résistance. On exprime cette résistance en terme de viscosité et l'unité se mesure en centi-Stokes (cSt.). L'huile "fine" que recherchent les musiciens est en fait une huile à faible viscosité. Bien qu'on puisse se faire une vague idée de la viscosité d'une huile en en appliquant une goutte sur une surface inclinée et en observant comment elle s'écoule, le manière correcte de la mesurer se fait au viscomètre capillaire. La viscosité effective des différentes huiles n'ayant encore jamais été publiées, nous le faisons dans le tableau ci-dessous pour un certain nombre de marques. Ces huiles ont été achetées dans différents magasins.

Viscosités d'huiles à pistons

Comme on le voit, certaines huiles sont si "fines" qu'elles se rapprochent de la viscosité de l'eau, tandis que d'autres sont très visqueuses. L'eau possède de loin la plus faible viscosité, mais si la faible viscosité était le seul critère pour favoriser la vitesse, il suffirait de cracher sur les pistons pour en garantir le parfait fonctionnement. Les doigts d'un musicien expérimenté ressentent la moindre hésitation dans le mouvement d'un piston. Cette sensibilité a permis de situer le taux de viscosité idéal pour une vitesse optimale dans une fourchette qui va de 1.1 à 5.0 cSt. En développant Pro-Oil Hybrid 141-A7 (notre référence expérimentale standard d'huile à piston) nous avons découvert que la viscosité optimale, pour des pistons en bonnes conditions s'échelonne entre 2.5 à 4.0 cSt. Toutefois des pistons usés peuvent tolérer (voire leur rendement s'améliorer) des huiles plus visqueuses. Toutefois ce n'est pas la viscosité qui fait toute la différence; on ne peut parler de vitesse si l'action des doigts n'est pas nette ou si les pistons freinent en plein concert. En d'autres termes, comment garantir une certaine persistance de l'effet?

Persistance

La persistance est déterminé par la capacité de l'huile à préserver l'action originelle rapide et nette des pistons durant plusieurs heures en dépit d'une intense pratique instrumentale. C'est un équilibre très difficile à trouver dans le développement d'une huile si l'on ne veut pas compromettre la vitesse. C'est en fait le résultat final d'une formule qui allie une série complexe de propriétés et de conditions interactives: taux d'évaporation, solidité de la pellicule, tension de la surface, solubilité de l'eau et propreté des pistons.

La première propriété est le taux d'évaporation. Avec la plupart des instruments d'étude ou de milieu de gamme, lorsque l'huile à piston s'évapore et que moins de 40% de l'huile originale reste en place, les pistons commencent à donner des signes imprévisibles d'hésitation et de bloquage. Avec des instruments plus chers, munis de pistons propres et finement ajustés, le ralentissement est plus rapide et les pistons peuvent se gripper soudainement. Dans le tableau ci-dessous, nous présentons les différents taux d'évaporation et relevons le pourcentage d'huile qui reste sur une surface en notion de temps et à la température ambiante. Les données ne suggèrent pas qu'une certaine huile à piston durera le nombre de jours indiqués, mais plutôt le pourcentage d'huile restant après un certain laps de temps. Comparons le taux d'évaporation des huiles avec leur viscosité et souvenons-nous que la persistance sous-entend une action nette et rapide aussi durable que possible et non l'inverse (un mouvement mou et ralenti persistant!). Certains fabriquants de lubrifiants ajoutent des huiles lourdes dans leur formule afin de ralentir le taux d'évaporation, avec l'espoir de la faire durer plus longtemps. Malheureusement avec l'inévitable évaporation, l'huile plus fine contenue dans le mélange diminue jusqu'à ce qu'il ne reste plus que l'huile plus lourde dans les pistons. Nos expériences, commencées depuis 1976 l'ont prouvé

La persistance est très sensible à la préservation de la pellicule qui recouvre les surfaces du piston. Lorsque le piston s'abaisse dans sa chemise, il frotte contre la pellicule huileuse. Ce mouvement tend à rompre la pellicule et enclenche un frottement métal contre métal. Lorsque les pistons sont ajustés à l'extrême (avec très peu de jeu), la rupture de la pellicule est inévitablement plus fréquente et désagréable. Il s'agit là d'un phénomène purement mécanique qu'on ne peut prévenir qu'avec des huiles développant une pellicule résistante.

Il est assez difficile d'obtenir un huile à forte pellicule dans l'éventail de viscosité idéal (2.5 à 4.0 cSt). Il n'est pas facile non plus de mesurer directement la résistance de la pellicule. A ce niveau, une démonstration sera ici plus convainquante. Pour commencer, une pellicule hautement résistante donne une impression douce, glissante lorsque l'huile est frottée rapidement entre deux doigts. En secouant vivement le flacon de ce genre d'huile on provoque des bulles qui se résorbent en 1 à 3 secondes. En faisant la même chose avec une huile à pellicule faible, l'air se résorbera beaucoup plus lentement. La pellicule peut également se rompre à cause de l'humidité. L'eau qui reste captive dans le corps du piston subit la force du cisaillement du piston qui glisse rapidement le long des parois de sa chemise. Ce mouvement tend à émulsifier l'eau résiduelle avec l'huile. Cette micro-émulsion ne développe pas seulement une viscosité élevée mais déplace surtout l'huile des surfaces coulissantes. Lorsque la pellicule est ainsi ab"mée, le piston frotte directement contre sa chemise ce qui non seulement ralenti l'action mais en accélère l'usure. C'est pourquoi une huile vraiment efficace devra, en plus de ce qui a été discuté plus haut, être résistante au phénomène émulsif.

Pistons bloqués

Scénario connu: "mes pistons devenant lents, je les ai huilés avec un autre produit, mais ils se sont bloqués!" Dans un premier temps, on a tendance à accuser la nouvelle huile, mais en fait il y a deux explications plus précises: Lorsqu'on ajoute une sorte d'huile par-dessus l'autre, on altère forcément la viscosité de la pellicule existante. Pour autant que le jeu du piston soit plus faible que 0,025 centièmes de mm, ce changement de viscosité peut provoquer un grippage instantané du piston. En d'autres termes deux huiles différentes qui semblent être compatibles ne le sont pas lorsqu'elles sont mélangées dans le piston et soumises à de puissantes forces de cisaillement. Leur compatibilité n'étant pas connue, nous recommandons de bien nettoyer le piston et sa chemise avant d'essayer une nouvelle huile.

Toutefois il existe une autre raison, moins évidente. Chaque note qui passe dans l'instrument na"t du souffle humide du musicien et le bloc des pistons agit comme une trappe non seulement pour cette buée mais également pour les aérosols qui y sont suspendus. Ces aérosols contiennent des enzymes, des protéines et des sels. Tant que l'huile à piston rejette cette mixture, elle s'écoulera simplement à travers le corps du piston. Mais à mesure que la couche de pellicule diminue ou se dégrade, l'humidité et les aérosols qu'elle contient vont s'accrocher au métal. Lorsque le musicien rajoute de l'huile là-dessus (ou sur des pistons où la salive a eu le temps de sécher), l'huile se répendra sur cette couche. Plus cette procédure est répétée, plus les couches s'accumulent et s'épaississent, ralentissant ou bloquant le mouvement des pistons. Il n'existe aucune huile capable de protéger indéfiniment cette "tartine" de crachat, mais on peut prévenir cette dégradation en nettoyant et en huilant correctement et régulièrement cette mécanique.

Corrosion

On méconnait passablement le problème de corrosion lors du choix d'une huile à piston. Il est absolument indispensable d'enduire généreusement les surfaces du piston et de sa chemise de faŤon à ce que l'huile excédentaire se répande dans les joints de soudure internes. Cela les protègera contre l'érosion du zinc (décoloration rouge‰tre) et la corrosion (décoloration bleue-verte) provoquées par l'exposition du métal nu à l'humidité. Les pistons en monel seront similairement protégés contre les taches. Une huile avec peu de surface de tension et une faible viscosité se répandra rapidement et uniformément, enduisant du même coup ces surfaces sans qu'il faille craindre d'en mettre trop. Il est très difficile d'enduire correctement le piston, sa chemise et les joints de soudure avec une huile de haute viscosité.

Comment choisir sa prochaine huile à piston:

1. Une huile à haute vitesse est une huile fine. Si l'on ne se souvient pas quelles sont les huiles lourdes, un test rapide, dans le magasin même, consiste à mettre une ou deux gouttes de différentes marques sur une surface lisse (par exemple un miroir propre, un bout de verre ou de métal), avant de l'incliner et d'observer la vitesse à laquelle les huiles s'écoulent. Les huiles lourdes coulent plus lentement et peuvent être éliminées de la sélection.

2. L'huile devrait avoir un taux d'évaporation lent et rester glissante. Un bon test d'évaporation consiste à mettre un peu d'huile au creux de la main et de sentir combien de temps elle reste glissante par rapport aux autres. Les huiles à base de kérosène ne sont pas souhaitables parce qu'elles s'évaporent rapidement. Gr‰ce à son odeur caractéristique, la présence de kérosène est facilement décelable dans ce test.

3. La résistance de la pellicule est déterminante. On peut prendre quelques flacons (bien fermés!) d'huile à haute fluidité dans la main, les retourner et les secouer tous ensemble durant 5 secondes. Le flacon dont la mousse ainsi obtenue se résorbe le plus vite contient la meilleur huile. On peut éliminer ceux dont la mousse se résorbe lentement.

4. Le rejet de l'eau est important. Ceci est un test qui indique la rapidité avec laquelle l'eau et l'huile se séparent, mais comme il exige de sacrifier un peu d'huile, le vendeur ne verra peut-être pas d'un bon oeil que vous le fassiez dans son magasin... Il s'agit en fait de mettre une quantité égale d'eau et d'huile dans un petit récipient (un tube de test ou même un ancien flacon) et de le secouer vigoureusement durant dix secondes. On observe ensuite le temps qu'il faut pour que les deux éléments se séparent à nouveau bien. La vitesse et la persistance d'une huile sont deux propriétés différentes; l'expérience montre que la meilleur huile ne sacrifie pas l'une pour l'autre. Je voudrais citer ici un de mes vieux amis, le trompettiste de jazz Art Farmer: "je joue souvent très vite et je dois me concentrer sur la musique. Je ne peux pas me permettre de penser à mes pistons pendant que je joue".

Pour développer une huile à pistons basée sur une technologie efficace, il faut étudier et s'initier à la technologie de lubrification et utiliser les meilleurs produits. A ce jour, personne n'a essayé d'informer les musiciens et les propriétaires de magasins qu'il existe bel et bien une science susceptible d'améliorer les huiles à pistons. Science que bien peu de fabriquants exploitent véritablement. Espérons que les résultats de nos recherches présentés ici dissiperont cette "mystique irrationnelle" des huiles à pistons qui règne encore et que le choix le plus judicieux pourra désormais se faire en connaissance de cause.

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