Lubrification d’un bogie ferroviaire : comment choisir entre graisse, pâte et revêtement antifriction ?

Un bogie ferroviaire ne pose pas un seul problème de lubrification : il en cumule plusieurs. Roulements en rotation, assemblages de roues, mécanismes de freinage, connexions filetées et organes de suspension travaillent avec des mouvements, des charges, des températures et des niveaux de contamination différents. Utiliser une même graisse ou une même pâte partout peut donc simplifier le stock, mais pas forcément la maintenance ni la fiabilité.

Samaro accompagne les industriels du ferroviaire avec les solutions MOLYKOTE® de DuPont pour sélectionner un lubrifiant selon la fonction de l’organe, l’environnement et les contraintes de maintenance. Sur le bogie, la gamme couvre plusieurs technologies complémentaires : graisses pour roulements, pâtes d’assemblage, revêtements antifriction et graisses semi-fluides.

Parmi ces références, la MOLYKOTE® P-40 (S) Paste occupe une place particulière. Pour rappel, la MOLYKOTE® P-40 (S) est la version « PFAS Free » de la MOLYKOTE® P-40 : sa formulation ne fait pas appel intentionnellement au PTFE ni aux substances de type PFAS. Cette évolution a été développée pour conserver le niveau de performance attendu de la P-40 sur les fonctions d’assemblage et de lubrification concernées, notamment l’adhérence, l’anti-fretting, la résistance à l’eau et la protection contre la corrosion. Elle répond aussi aux démarches HSE visant à réduire l’utilisation intentionnelle de substances fluorées et à mieux maîtriser les substances présentes dans l’environnement de travail des opérateurs de maintenance. Sur le bogie, la P-40 (S) peut être appliquée sur les connexions filetées et le boulon de rotation de la suspension.

À retenir

• Un bogie nécessite plusieurs technologies de lubrification : une graisse de roulement, une pâte d’assemblage et un revêtement antifriction ne remplissent pas la même fonction.
• La MOLYKOTE® P-40 (S) peut être étudiée sur les assemblages filetés du système de freinage et sur le boulon de rotation de la suspension.
• Pour les roulements, les références à étudier sont notamment les MOLYKOTE® Longterm 2 Plus, BR-2 Plus et BG-20 selon le profil de fonctionnement.
• Dans le système de freinage, le choix change selon l’organe : D-321 R pour l’assemblage du disque, Longterm 00 pour le vérin hydraulique, Longterm 2 Plus pour les connecteurs, P-40 (S) ou Cu-7439 Plus V1 pour les connexions filetées.
• La MOLYKOTE® P-40 (S), version PFAS Free de la P-40, permet d’intégrer un objectif de substitution des PFAS sans renoncer aux fonctions mécaniques recherchées ; cette évolution s’inscrit également dans une démarche HSE de meilleure maîtrise des substances utilisées lors des opérations de maintenance.

Un bogie, plusieurs interfaces : quelle technologie selon l’organe ?

Pourquoi la MOLYKOTE® P-40 (S) est-elle particulièrement pertinente sur un bogie ?

La MOLYKOTE® P-40 (S) est une pâte de lubrification adhésive sans métal, conçue pour l’assemblage et la lubrification continue. Sur un bogie, elle peut notamment être étudiée pour les connexions filetées du système de freinage et le boulon de rotation de la suspension. Ces interfaces sont directement concernées par le grippage, le fretting, l’humidité et les opérations répétées de démontage / remontage.

Sur un assemblage fileté, la fonction du lubrifiant dépasse le simple fait de « faciliter le vissage ». Le frottement au niveau des filets et sous tête influence la relation entre le couple appliqué et l’effort de serrage obtenu. La P-40 (S) présente, dans la configuration d’essai M12 × 1,75 documentée, un coefficient de frottement typique de 0,13 au niveau du filet et de 0,11 sous tête. Le coefficient mesuré sur essai d’emmanchement est de 0,16.

Son comportement anti-fretting, sa résistance à l’eau et sa protection contre la corrosion sont également intéressants pour la maintenance ferroviaire. Un bogie est soumis aux vibrations, aux projections d’eau, à l’humidité, aux poussières et à des cycles de maintenance répétés. Une pâte qui reste bien adhérente sur la zone d’assemblage contribue à sécuriser la fonction entre deux opérations de maintenance.

La plage de température doit cependant être lue correctement. La pâte est utilisable de -40 à +121 °C. Les lubrifiants solides qu’elle contient restent fonctionnels jusqu’à +1 093 °C, mais cette valeur ne correspond pas à la température de service normale de la pâte complète. Pour un organe ferroviaire, la sélection doit donc toujours se baser sur la température réellement atteinte par la zone lubrifiée et sur la fonction recherchée.

Roulements : pourquoi plusieurs graisses sont proposées sur le même bogie ?

La P-40 (S) n’est pas la graisse de fonctionnement des roulements du bogie. Pour cette fonction, la présélection se porte plutôt sur les MOLYKOTE® Longterm 2 Plus, BR-2 Plus ou BG-20. Le choix dépend alors de paramètres spécifiques aux roulements : vitesse de rotation, charge, viscosité de l’huile de base, température, étanchéité, contamination et intervalle de regraissage.

La MOLYKOTE® Longterm 2 Plus est destinée aux roulements et composants fortement chargés et combine tenue aux charges, adhérence et protection anticorrosion. La MOLYKOTE® BR-2 Plus s’inscrit également dans la lubrification de roulements soumis à de fortes charges. La MOLYKOTE® BG-20 constitue une autre piste lorsque le profil de vitesse et de température oriente vers une graisse synthétique.

La P-40 (S) peut en revanche intervenir au montage d’un roulement. Il faut bien distinguer la lubrification d’assemblage de la lubrification du roulement en fonctionnement. Cette distinction évite d’étendre une référence pertinente lors du montage à une fonction dynamique pour laquelle une graisse spécifique est nécessaire.

Freinage : un même sous-ensemble, plusieurs problèmes de frottement

Le système de freinage montre clairement pourquoi il est risqué de demander simplement « une graisse pour les freins ». Le disque, le vérin, les connecteurs et les filetages ne travaillent pas de la même manière et n’appellent donc pas la même technologie.

• MOLYKOTE® D-321 R Anti-Friction Coating : pour l’assemblage du disque de frein, lorsque la fonction nécessite un film sec pour maîtriser le frottement et le stick-slip.
• MOLYKOTE® Longterm 00 : pour le vérin hydraulique du système de freinage afin de réduire frottement et usure.
• MOLYKOTE® Longterm 2 Plus : pour les connecteurs de l’unité de frein.
• MOLYKOTE® P-40 (S) ou Cu-7439 Plus Paste V1 : pour les connexions filetées lorsque le serrage, le démontage répété, le grippage et la corrosion doivent être maîtrisés.

La bonne habitude de sélection consiste à partir de l’organe, puis du contact, puis du mode de défaillance à éviter. Le terme « lubrification des freins » est trop large pour aboutir directement à une préconisation fiable.

Comment qualifier une demande de lubrification sur un bogie ?

Avant de sélectionner une référence, Samaro recommande de qualifier l’application de manière structurée. La logique VTEC – vitesse, température, environnement et charge – reste particulièrement pertinente dans le ferroviaire, à condition de la compléter par le type de contact et le cycle de maintenance.

• Organe et contact : roulement, filetage, axe, surface glissante, mécanisme de frein ou emmanchement ?
• Mouvement : rotation, oscillation, glissement, serrage / desserrage ou assemblage statique ?
• Charge : continue, choc, vibration, pression de contact élevée ou fretting ?
• Vitesse : déterminante notamment pour le choix d’une graisse de roulement.
• Température : température réelle de l’organe, et pas uniquement température ambiante.
• Environnement : eau, humidité, poussières, lavage, contaminants, exposition extérieure.
• Matériaux et états de surface : aciers, traitements, revêtements, élastomères ou autres matériaux en contact.
• Maintenance : intervalle de regraissage, fréquence de démontage, accessibilité et durée de service visée.
• Contraintes HSE / formulation : notamment l’absence d’ajout intentionnel de PTFE/PFAS lorsqu’elle fait partie du cahier des charges.

Cette qualification permet d’obtenir une présélection à tester et valider, pas une réponse automatique. La référence finale doit rester cohérente avec la conception de l’organe, les prescriptions de l’OEM ou de l’exploitant et le processus réel de maintenance.

Assemblage de roue : le frottement de montage n’est pas le frottement du roulement

L’assemblage de roue constitue un autre bon exemple de cette distinction fonctionnelle. Pour les opérations d’emmanchement, les MOLYKOTE® G-N PLUS Paste ou G-Rapid Plus Paste peuvent être étudiées pour faciliter le montage, réduire le frottement et le stick-slip et contribuer à limiter le fretting.

L’objectif est ici de maîtriser l’interface de montage, pas de lubrifier le roulement en rotation. Lors d’une opération de maintenance sur un essieu, plusieurs technologies peuvent donc être nécessaires au même endroit : pâte de montage, graisse de roulement et pâte d’assemblage sur les fixations ou éléments de suspension.

Quand la MOLYKOTE® P-40 (S) n’est-elle pas la bonne solution ?

Une préconisation crédible doit aussi préciser les limites de la référence. La P-40 (S) est très pertinente sur certains assemblages filetés et surfaces soumises au fretting, mais elle ne doit pas devenir par défaut « la pâte du bogie » utilisée sur tous les organes.

Pour un roulement en fonctionnement, la lubrification doit maintenir le film approprié sous rotation, charge et température : une graisse de roulement dédiée reste donc nécessaire. La P-40 (S) peut accompagner le montage, mais les deux fonctions ne sont pas interchangeables.

Pour l’assemblage du disque de frein, un revêtement antifriction sec comme le D-321 R peut être préférable lorsqu’un film sec et stable est recherché. Le vérin hydraulique appelle pour sa part une graisse semi-fluide.

Enfin, la P-40 (S) ne doit pas être mélangée avec des graisses ou des huiles. Lors d’un changement de technologie, le nettoyage de la zone et la méthode d’application font donc partie intégrante de la qualification, en particulier lors d’opérations de révision où des résidus de produits précédents peuvent être présents.

Conclusion : sur un bogie, partir de la fonction avant de choisir la référence

Le bogie montre parfaitement pourquoi la lubrification ferroviaire ne peut pas être réduite à une seule graisse. Assemblage de roue, roulements, freinage, filetages et suspension sont réunis dans une même zone mécanique mais demandent des réponses tribologiques différentes.

La MOLYKOTE® P-40 (S) mérite une attention particulière pour les opérations de maintenance et les assemblages du bogie. Version PFAS Free de la MOLYKOTE® P-40, elle conserve les performances d’usage recherchées en matière d’adhérence, d’anti-fretting, de résistance à l’eau, de protection anticorrosion et de maîtrise du frottement, sans ajout intentionnel de PTFE ni de substances de type PFAS. Ce positionnement permet de concilier exigences mécaniques, démarche de substitution des PFAS et meilleure maîtrise HSE des substances utilisées par les opérateurs de maintenance.

La sélection finale reste cependant liée à l’organe et à ses conditions réelles de fonctionnement. Samaro peut vous accompagner pour cartographier les points de lubrification, comparer les technologies MOLYKOTE® et préparer les essais ou validations nécessaires avant déploiement en maintenance.