rozdzial 19.pdf

Rozdział XIX: Smary plastyczne

Rozdział XIX

SMARY PLASTYCZNE

19.1 Skład i budowa smarów plastycznych

q syntetyczne estry,

q oleje silikonowe,

q tłuszcze roślinne i zwierzęce oraz estry kwasów tłuszczowych

i alkoholi monowodorotlenowych lub wielowodorotlenowych

(smary biodegradowalne),

q etery polifenylowe,

q chloroluorowęglowodory

q i inne.

W skład smarów plastycznych mogą wchodzić także różnego

rodzaju dodatki uszlachetniające:

q modyikatory struktury,

q stabilizatory,

q inhibitory korozji,

q inhibitory utlenienia,

q dodatki smarnościowe (AW i EP),

q dodatki adhezyjne (zwiększające przyczepność smaru do metali),

q barwniki i środki zapachowe, i inne.

Smary plastyczne są cieczami o właściwościach tiksotropowych

(patrz p. 4.2), wykazują jednocześnie właściwości ciał stałych i cie-

czy. Pod działaniem niewielkich naprężeń ulegają odwracalnym

odkształceniom. Gdy naprężenia przekraczają określoną wartość,

zaczynają płynąć jak ciecz.

Nie wszystkie oleje bazowe są wzajemnie mieszalne. Z tego

względu, również smary plastyczne z nich sporządzane, nie w każ-

dym przypadku są mieszalne.

Problem wzajemnej mieszalności smarów plastycznych, zawie-

rających w swoim składzie różne rodzaje olejów bazowych, wyja-

śnią dane, przedstawione w tabeli 19.1.

Najczęściej stosowanym zagęszczaczem w składzie smarów pla-

stycznych są mydła. W większości przypadków, są one wytwarzane

z kwasów tłuszczowych i zasad, według reakcji (19.1):

Smar plastyczny jest to substancja o konsystencji od ciekłej do

stałej, której podstawowymi składnikami są faza ciekła i zagęsz-

czacz (substancja żelująca). Niektóre smary plastyczne w swoim

składzie zawierają zdyspergowane substancje stałe. Jakość i skład

tych składników decydują o zasadniczych właściwościach smaru.

W celu udoskonalenia niektórych właściwości eksploatacyjnych

i dostosowania do określonych zastosowań, w składzie smaru

znajdują się dodatki uszlachetniające. W wyniku zastosowania

właściwych procesów technologicznych, składniki smaru tworzą

jednolitą strukturę.

Mikroskopowy obraz smaru plastycznego przypomina gąbkę

nasyconą cieczą. Gąbkę stanowi zagęszczacz, najczęściej substan-

cja o charakterze mydła, a fazę ciekłą najczęściej olej mineralny lub

syntetyczny. Zagęszczacz tworzy elastyczną, przestrzenną struktu-

rę sieciową, która wiąże fazę ciekłą, nadając smarowi wymaganą

konsystencję.

Właściwa struktura smaru jest utrzymywana dzięki istnieniu

sił przyciągania powierzchniowego, sił kapilarnych oraz zjawiska

adsorpcji powierzchniowej między zagęszczaczem i fazą ciekłą.

W celu nadania odpowiednich cech użytkowych, do smaru są

wprowadzane różnego rodzaju substancje, modyikujące jego

strukturę i właściwości.

Faza ciekła jest podstawowym składnikiem smaru plastycznego.

W większości smarów stanowi ona 70…90% (m/m). Wybór fazy

ciekłej decyduje o:

q właściwościach smarnych,

q zmianach właściwości w zależności od temperatury,

q odporności na utlenianie,

q właściwościach niskotemperaturowych,

q skłonności do odparowywania w podwyższonych temperatu-

rach,

q i innych.

Jako faza ciekła smarów plastycznych najczęściej są stosowane

następujące rodzaje substancji, zwanych olejami bazowymi:

q oleje mineralne,

q oleje syntetyczne węglowodorowe,

q oleje poliglikolowe,

kwas tłuszczowy + wodorotlenek lub tlenek metalu

= mydło + woda

(19.1)

na przykład:

kwas 12-hydroksystearynowy + tlenek litowy =

12-hydroksystearynian litu + woda (19.2)

Spośród zagęszczaczy mydlanych wyróżnia się mydła proste,

hydroksylowe i kompleksowe. Mydła proste są to sole kwasów

Tabela 19.1 Mieszalność różnych olejów stosowanych jako bazy smarów plastycznych

Typ oleju

Mineralny

Węglowodorowy, syntetyczny Poliglikolowy

Estrowy

Silikonowy

Mineralny

Węglowodorowy, syntetyczny J

Poliglikolowy

Estrowy

Silikonowy

J – mieszalne L – niemieszalne

XIX

organicznych: tłuszczowych, żywicznych i naftenowych. Mydła

hydroksylowe są to sole kwasów organicznych, zawierających

w cząsteczce grupę hydroksylową (–OH). Mydła kompleksowe

mają bardzo złożoną (kompleksową) strukturę cząsteczki zagęsz-

czacza. Zawierają mydła, co najmniej dwóch kwasów, o różnej

długości łańcucha: małocząsteczkowego (np. octowego) i wielko-

cząsteczkowego (np. stearynowego). Różnią się istotnie niektórymi

właściwościami od pozostałych grup smarów plastycznych.

Właściwości mydlanych smarów plastycznych mogą zmieniać

się w zależności od składu chemicznego bazy olejowej oraz rodzaju

kationu w cząsteczce mydła.

Jako zagęszczacze są stosowane również substancje inne niż

mydła, np.: woski, stałe węglowodory (paraina, cerezyna, petro-

latum, gacze parainowe), niektóre polimery, a także specjalnie

preparowane glinki bentonitowe, hydrolizowana krzemionka i inne

substancje, wykazujące właściwości zagęszczające, w odniesieniu

do określonej fazy ciekłej.

Składnikami niektórych smarów plastycznych są substancje

stałe o dużym stopniu rozdrobnienia, zwane również stałymi do-

datkami smarnymi lub smarami stałymi, takie jak: grait, disiarczek

molibdenu, proszki metali i inne.

o dobrych właściwościach żelujących, otrzymuje się w wyniku

kokrystalizacji cząsteczek benzoesanu lub stearynianu glinowego.

Podobnie, jak w przypadku kompleksowych smarów litowych,

również temperatura kroplenia jest znacznie podwyższona, ze

100°C do 240°C. Smary te są stosowane zwłaszcza do smarowania

otwartych przekładni zębatych.

Smary wapniowe. Do wytwarzania smarów plastycznych są

stosowane dwa rodzaje mydeł wapniowych:

q mydła uwodnione: stearyniany, oleiniany i palmityniany wapnia,

q kompleksowe mydła bezwodne, 12-hydroksystearynian wapnia.

Te ostatnie pozwalają na otrzymywanie smarów o wyższej tem-

peraturze kroplenia: 140°C zamiast 100°C, jak w przypadku mydeł

uwodnionych. Podstawowe zastosowanie smarów wapniowych to

smarowanie łożysk ślizgowych i tocznych, pracujących pod małym

obciążeniem, maksymalnie do temperatury 65°C w przypadku

smarów zawierających mydła uwodnione i 100°C dla smarów za-

wierających mydła bezwodne, w środowisku bardzo wilgotnym,

w połączeniach przegubowych i w styczności z powłokami anty-

korozyjnymi.

Kompleksowe smary wapniowe. Smary z kompleksowym

zagęszczaczem wapniowym mają bardzo wysoką temperaturę

kroplenia (około 280°C) oraz dobre właściwości EP. Z tych wzglę-

dów, smary te znajdują bardzo szerokie zastosowanie: w przemyśle

metalurgicznym, cementowniach, fabrykach papieru, lotnictwie,

do smarowania łożysk tocznych, łożysk ślizgowych pracujących

w ciężkich warunkach (duże obciążenie, wysoka temperatura

i kontakt z wilgocią).

Smary zawierające kompleksowy sulfonian wapnia zasługu-

ją na wyróżnienie spośród innych kompleksowych smarów wap-

niowych. Są to smary zawierające zasadowe sulfoniany wapnia.

Tylko niewielu producentów na świecie ma opanowane technolo-

gie tych zaawansowanych technicznie smarów, odznaczających się

wybitnie wysoką jakością w zakresie następujących właściwości:

q zdolności do przenoszenia bardzo dużych obciążeń,

q właściwości przeciwzużyciowych,

q odporności na działanie wody,

q stabilności mechanicznej,

q odporności na duże prędkości ścinania,

q stabilności termicznej i termooksydacyjnej,

q właściwości w niskich temperaturach,

q własności antykorozyjnych i ochronnych.

Są to smary w pełnym tego słowa znaczeniu wielofunkcyjne do

zastosowań przy niskich i średnich prędkościach obrotowych.

Smary sodowe. Smary zawierające mydła sodowe są produ-

kowane w niewielkich ilościach, ponieważ są one rozpuszczalne

w wodzie i mogą być wyłącznie stosowane do smarowania urzą-

dzeń, w których kontakt z wodą jest wykluczony. Stosowane są

dwa rodzaje mydeł sodowych: oleinian i stearynian sodu. Smary

tego typu są przeznaczone do smarowania łożysk ślizgowych

w temperaturze do 120°C, w otoczeniu naturalnym oraz w pewne-

go rodzaju połączeniach przegubowych i łożyskach tocznych.

Kompleksowe smary sodowe. Zagęszczaczem w komplek-

sowych smarach sodowych jest tereftalaminian sodu. Jest on

otrzymywany w wyniku reakcji wodorotlenku sodowego z estrem

metylowym kwasu N-oktadecylotereftalaminowego. Dzięki bardzo

wysokiej temperaturze kroplenia i całkowitym braku rozpuszczal-

ności w wodzie, smary te znajdują bardzo szerokie zastosowanie,

np. w: łożyskach ślizgowych, łożyskach tocznych, urządzeniach

pracujących w wysokich temperaturach (piece), elementach ma-

jących kontakt z parą wodną. Wyróżniają się wszechstronnością

zastosowania, umożliwiającą smarowanie wszystkich urządzeń

w fabryce czy na statku.

19.2.2 Smary zawierające zagęszczacze mieszane

19.2 Klasyikacja smarów plastycznych ze względu na

rodzaj zagęszczacza

Najstarszą i powszechnie jeszcze stosowaną klasyikacją mydla-

nych smarów plastycznych, jest klasyikacja wg rodzaju zastoso-

wanego zagęszczacza. Zagęszczacz w istotny sposób wpływa na

właściwości eksploatacyjne smaru plastycznego. Na tej podstawie

wyróżnia się smary:

q mydlane, z mydłami prostymi i kompleksowymi,

q zawierające zagęszczacze mieszane.

q węglowodorowe,

q z zagęszczaczami nieorganicznymi,

q z zagęszczaczami polimerowymi.

19.2.1 Smary mydlane

Smary mydlane są to smary, w których zagęszczaczami są mydła

wyższych kwasów tłuszczowych i kationów metali takich jak: Li + ,

Al + , Ca ++ , Na + , a w przypadku smarów kompleksowych mydła kwa-

sów tłuszczowych o długim i krótkim łańcuchu alkilowym.

Smary litowe. Dominującą grupą smarów na światowym rynku

są smary litowe. Ponad połowa smarów plastycznych należy do

tej grupy. Dwa głównie stosowane zagęszczacze tego typu to:

12-hydroksystearynian litu oraz stearynian litu. Smary te są często

określane jako uniwersalne, ponieważ znajdują bardzo szerokie

zastosowanie w różnych skojarzeniach trących: łożyskach tocz-

nych, łożyskach ślizgowych, w sworzniach i innych obciążonych

elementach, zarówno w środkach transportu jak i w urządzeniach

przemysłowych, w szerokim zakresie temperatury pracy.

Kompleksowe smary litowe. Kompleksowe mydła litowe po-

zwalają na podwyższenie temperatury użytkowania w stosunku

do zwykłych smarów litowych, przy jednoczesnym zachowaniu

innych korzystnych właściwości. Temperatura kroplenia tego typu

smarów, wynosi około 280°C, zamiast 190°C, jak w przypadku

zwykłych smarów litowych. Podobnie jak zwykłe smary litowe,

mają one szerokie zastosowanie do smarowania skojarzeń trą-

cych w pojazdach samochodowych i w różnych urządzeniach

przemysłowych.

Smary glinowe. Jako zagęszczacz smarów glinowych po-

wszechnie jest stosowany stearynian glinu. Podstawowym zastoso-

waniem smarów glinowych są maszyny i urządzenia w przemyśle

spożywczym. Tego typu smary są również używane w połączeniach

przegubowych, łożyskach ślizgowych, otwartych przekładniach

zębatych w środowisku wilgotnym, do temperatury rzędu 65°C.

Kompleksowe smary glinowe. Kompleksowe mydła glinowe,

Smary plastyczne, zawierające zagęszczacze (mydła) miesza-

ne, stosuje się w celu połączenia cech charakterystycznych dla

poszczególnych rodzajów zagęszczaczy. Podstawowe smary

2 XIX

Rozdział XIX: Smary plastyczne

mieszane, spotykane na rynku, zawierają następujące rodzaje za-

gęszczaczy:

q mydła litowe / mydła wapniowe,

q poliuretany / mydła wapniowe,

q kompleksy glinowe / bentonity,

q tereftalaminian sodu / bentonity.

19.2.3 Smary węglowodorowe

Smary poliuretanowe. Poliuretany jest to obszerna grupa

polimerów o zróżnicowanych właściwościach. Niektóre rodzaje

poliuretanów mają bardzo dobre właściwości zagęszczające.

Smary poliuretanowe znajdują zastosowanie, zwłaszcza jako bar-

dzo trwałe smary uniwersalne do smarowania łożysk tocznych:

silników elektrycznych, wentylatorów, suszarek, taśmociągów

i innych urządzeń wymagających jednorazowego smarowania.

Z powodzeniem nadają się do smarowania łożysk szybkoobroto-

wych, a także są stosowane jako smary tłumiące hałas.

Pod względem ich zdolności do pracy w wysokich temperatu-

rach oraz długiego czasu życia są one porównywalne do niektórych

smarów kompleksowych. Chociaż stosowane we wszystkich rodza-

jach łożysk, są one szczególnie odpowiednie do smarowania łożysk

kulkowych, do temperatury pracy sięgającej 180°C.

Smary poliuretanowe mają wyróżniającą się odporność na utle-

nianie. Ich zagęszczacze nie zawierają mydeł czy innych związków

zawierających metale, które w różnym stopniu są promotorami

utlenienia. Zachowanie się w niskich temperaturach jest satysfak-

cjonujące.

Smary poliuretanowe wyróżniają się ponadto:

q odpornością na działanie wody,

q dobrymi właściwościami ochronnymi przed korozją,

q wyjątkowo dobrą stabilnością chemiczną i mechaniczną, co

umożliwia ich stosowanie w przypadkach gdy jest wymagane

napełnienie na cały czas życia mechanizmu.

Zagęszczacze mają istotny wpływ na wiele eksploatacyjnych

właściwości smarów plastycznych, co w sposób syntetyczny, przed-

stawiono w tabeli 19.2.

Aby uzyskać smar łączący najlepsze właściwości poszczegól-

nych składników nie wystarczy wymieszanie różnych rodzajów

zagęszczaczy. Podobnie, jak w przypadku olejów bazowych, nie

wszystkie zagęszczacze mogą być ze sobą mieszane. W tabeli 19.3

przedstawiono wzajemną mieszalność smarów plastycznych, za-

wierających różne substancje żelujące. Warto zauważyć, że smary

poliuretanowe i bentonitowe nie powinny być mieszane z innymi

rodzajami smarów.

Rodzaj zastosowanego zagęszczacza w istotny sposób rzutuje

na cechy eksploatacyjne smaru, decydujące o jego przeznaczeniu,

co uwidoczniono w tabeli 19.4.

Są to smary zawierające zagęszczacz w postaci stałych węglo-

wodorów: parainy, cerezyny, gaczy parainowych lub petrolatum,

mogą również zawierać polimery. Najczęściej stosowanymi zagęsz-

czaczami węglowodorowymi są stałe woski mikrokrystaliczne.

Tworzą one jednolitą siatkę przestrzenną utrzymującą olej bazowy.

Smary tego rodzaju mają niską temperaturę kroplenia, ale wyka-

zują dobre właściwości ochronne i bardzo dobrą odporność na

działanie wody. Przykładem tego typu smarów plastycznych może

być wazelina.

19.2.4 Smary z zagęszczaczami nieorganicznymi

Do tej grupy smarów należą smary zagęszczane bentonitami,

żelem krzemionkowym i innymi specjalnie obrabianymi minera-

łami.

Smary bentonitowe. Bentonity są to minerały o konsystencji

miękkiej i tłustej w dotyku. Wykazują one właściwość tworzenia,

w obecności niektórych substancji o charakterze polarnym (ace-

ton), plastycznego i trwałego żelu. Smary zawierające jako zagęsz-

czacze bentonity są przeznaczone przede wszystkim do smaro-

wania urządzeń wówczas, gdy zbyt wysokie temperatury pracy

uniemożliwiają zastosowanie smarów klasycznych (na przykład:

smarów litowych), są one nietopliwe.

Smary krzemionkowe. Do wytwarzania smarów krzemionko-

wych jako zagęszczacz jest stosowana hydrofobizowana krzemion-

ka. W specjalnych procesach jest ona uodporniana na działanie

wody. Smary krzemionkowe są nietopliwe i z tego względu mogą

być stosowane w wysokich temperaturach bez wyciekania ze sma-

rowanego urządzenia.

19.2.5 Smary z zagęszczaczami polimerowymi

19.3 Dodatki

Polimery i organiczne związki wielkocząsteczkowe są efek-

tywnymi zagęszczaczami stosowanymi w składzie specjalnych

smarów plastycznych. Do tego typu związków należą: poliuretany

(pochodne mocznika), sole kwasu tereftalowego, specjalnie prepa-

rowana celuloza i skrobia. Największe zastosowanie znalazły smary

poliuretanowe.

Niektóre właściwości smarów mogą być ulepszone poprzez

wprowadzenie do ich składu dodatków uszlachetniających. Dobór

i zawartość w smarze dodatków jest wynikiem szeroko zakrojonych

badań, dotyczących wpływu poszczególnych dodatków na właści-

wości eksploatacyjne smaru. Dodatki uszlachetniające, stosowane

Tabela 19.2 Wyróżniające właściwości różnych rodzajów zagęszczaczy

Zagęszczacz

Litowe

Wap

niowe

Glinowe

Terafta–

lamian sodu

Bentonity

Kompleks

litu

Kompleks

wapnia

Kompleks glinu

Właściwości

Zakres temperatur

użytkowania

++ ++ ++ ++ ++

Odporność na

działanie wody

++ + + ++ +

Korozyjność

++ +

Temperatura

kroplenia

+ + + ++ ++

Pompowalność

Przyczepność

Uniwersalność +

Prędkość

Cena + + +

+ – dobre, ++ – bardzo dobre

XIX

Tabela 19.3 Mieszalność smarów plastycznych zawierających różne rodzaje zagęszczaczy

prosty

hydroks.

kompleks.

Li/Ca

hydroks.

prosty

hydroks.

kompleks.

poliuretan bentonit

Li prosty J J J J J J L L L L

Li hydroks. J J J J L J L L L L

Li kompleks. J J J J J J J J L L

Li/Ca hydroks. J J J J K J L L L L

Ca prosty J K J K J J K L L J

Ca hydroks. J J J J J J K J L J

Ca kompleks. K L J L K K J L J K

Al kompleks. L L J L L J L J L L

poliuretan L L L L L L J L J L

bentonit K L L L J J K L L J

J – mieszalne K – mieszalne w pewnych proporcjach L – niemieszalne

Tabela 19.4 Wyróżniające cechy różnych smarów plastycznych w zależ-

ności rodzaju zagęszczacza

w składzie smarów plastycznych, można podzielić na pięć głów-

nych grup:

q przeciwzużyciowe (AW) i przeciwzatarciowe (EP), powodujące

zmniejszenie zużycia współpracujących powierzchni skojarzeń

trących oraz odporność na zatarcie przy dużych obciążeniach,

q antyutleniacze (inhibitory utlenienia), zapobiegające proce-

som starzenia smaru w wyniku utleniania,

q inhibitory korozji (przeciwkorozyjne), zapewniające ochronę

metali kolorowych przed wilgocią i agresywnymi czynnikami

chemicznymi,

q inhibitory rdzewienia (przeciwrdzewne), zapewniające ochro-

nę przeciwkorozyjną stopów żelaza,

q deaktywatory metali, przeciwdziałające zjawisku przyśpieszo-

nego utleniania składników smaru poprzez katalityczny wpływ

zdyspergowanych metali,

q dodatki adhezyjne, poprawiające smarowanie i przywieranie

do podłoża, nadające właściwą przyczepność ilmu smarnego,

q dodatki stałe w postaci: graitu, disiarczku molibdenu, tetra-

azotku boru, proszków metali i innych, stosowane w pewnych

specjalnych przypadkach jako środki przeciwzatarciowe

i uszczelniające.

Nie tylko obecność dodatku decyduje o właściwościach użyt-

kowych smaru, ale również sposób jego wbudowania w strukturę.

Przykładowo ilustruje to rys. 19.1, na którego części A przedsta-

wiono strukturę smaru litowego z dodatkiem EP, wprowadzonym

w sposób konwencjonalny, a w części B, sposób w jaki ten do-

datek jest wbudowany w strukturę smaru. Taka zmiana struktury

smaru w sposób istotny poprawia jego wytrzymałość na duże

naciski (właściwości EP).

Smary plastyczne bardzo dobrze nadają się do mieszania ze

stałymi dodatkami smarnymi, które w istotny sposób zmniejszają

siłę tarcia oraz zwiększają odporność na obciążenia i zatarcie.

W ciężkich warunkach pracy, stałe dodatki smarne

zwiększają skuteczność działania smaru dzięki:

q odporności na działanie czynników chemicznych,

q dużo lepszej odporności na działanie wysokiej tempe-

ratury.

Najczęściej stosowanymi dodatkami tego typu są:

q grait, który stopniowo przywiera do powierzchni me-

talu pod wpływem tarcia,

q disiarczek molibdenu, który szybko tworzy warstwę

ochronną na powierzchni metalu.

W niektórych smarach jako stałe dodatki przeciw-

zatarciowe znalazły zastosowanie takie substancje jak

telon (PTFE), miedź i jej tlenki oraz chloroparainy.

Zawartość dodatków jest uzależniana od ich efektyw-

ności i wymagań stawianych smarowi, poniżej podano

przeciętne zawartości typowych dodatków:

q dodatki AW i EP 0,5…5%,

q antyutleniacze 0,1…1%,

Rodzaj smaru

ze względu

na zagęszczacz

Wyróżniające cechy

Smary litowe

q wszechstronność zastosowania

q słaba przyczepność

q średnia odporność na działanie wody

q dobra odporność na wysokie i niskie

temperatury

Smary wapniowe

q średnia odporność na wysokie temperatury

q bardzo dobre właściwości

przeciwkorozyjne

q słaba przyczepność

q bardzo dobra odporność na działanie wody

Smary glinowe

q słaba odporność na temperaturę

q dobra odporność na działanie wod

q bardzo dobra przyczepność

Smary kompleksowe

q bardzo dobra odporność na temperaturę

q bardzo wysoka temperatura stosowania

Smary poliuretanowe

q do smarowania łożysk szybkoobrotowych

q bardzo dobra odporność na wysoką

temperaturę

Smary

z tereftalamianem

sodu

q bardzo dobra odporność na działanie

wody, również gorącej

q bardzo dobra odporność na wysoką

temperaturę

Smary bentonitowe

q bardzo dobra odporność na wysoką

temperaturę

q brak mieszalności z innymi smarami

q bardzo dobra pompowalność

Rys. 19.1 Porównanie struktury konwencjonalnego smaru litowego ze strukturą

smaru kompleksowego. Wprowadzenie dodatku EP do cząsteczki mydła, w sposób

istotny poprawia odporność smaru na duże naciski

A – normalny smar litowy, B – smar litowy kompleksowy z dodatkiem EP

4 XIX

Rozdział XIX: Smary plastyczne

q inhibitory korozji 0,5…3%,

q inhibitory rdzewienia 0,5…2%

q deaktywatory metali 0,05…0,1%,

q dodatki adhezyjne 0,1…1%,

q dodatki stałe 1…5%.

19.4 Wymagania stawiane smarom

plastycznym

Ze względu na różnorodność zastosowań i warun-

ków pracy, od smarów plastycznych wymaga się spe-

cjalnych właściwości, sprecyzowanych w tabeli 19.5.

W praktyce nie jest możliwe jednoczesne spełnienie

wszystkich wymagań. Z tego względu istnieje wiele

gatunków smarów o zróżnicowanych właściwościach.

Niekiedy wymagania są wzajemnie przeciwstawne,

wówczas są one odpowiednio optymalizowane i do-

bierane do konkretnych zastosowań.

19.5 Podstawowe pojęcia i metody oceny jakości

Rys. 19.2 Schemat części pomiarowej penetrometru i zasada pomiaru penetracji

A – początek oznaczania, B – po 5 sekundach,

1 – naczynie penetracyjne, 2 – badany smar, 3 – stożek penetracyjny

Poniżej przybliżono podstawowe metody badań smarów pla-

stycznych, stosowane do oceny ich jakości.

Penetracja. Podstawowym parametrem, stosowanym do oceny

przydatności smaru do określonych zastosowań, jest penetracja

po ugniataniu lub krócej penetracja. Badanie polega na pomiarze

penetracji po 60 cyklach ugniatania, które jest cyklicznym ugniata-

niem smaru tłokiem o ruchu posuwisto-zwrotnym w specjalnym

urządzeniu. Pomiar polegający na określeniu głębokości zanurze-

nia h w smarze stożka o ściśle znormalizowanym kształcie i okre-

ślonej masie, w czasie pięciu sekund, jest najczęściej wykonywany

w temperaturze 25°C. Przykładowo, zakres penetracji 445…475

oznacza zanurzenie stożka pomiarowego po 5 sekundach, na głę-

bokość h pomiędzy 44,5 a 47,5 milimetra.

Schemat pomiarowej części penetrometru i zasadę pomiaru

penetracji przedstawia rys. 19.2. Do wykonania tego badania jest

potrzebna dość duża ilość smaru: 350…400 gramów. Ponieważ

czas i sposób przechowywania smaru mają często wpływ na jego

konsystencję, penetracja jest zazwyczaj mierzona po ugniataniu

(zmiksowaniu) smaru, które wykonuje się w znormalizowanym, au-

tomatycznym urządzeniu, co zapewnia powtarzalność warunków

homogenizacji struktury smaru.

Jeżeli do przeprowadzenia pomiarów jest do dyspozycji nie-

wielka ilość smaru, penetrację można zmierzyć przy użyciu stoż-

ków, w skali 1/2 lub 1/4. W celu określenia penetracji po ugniataniu

po 60 cyklach, stosuje się ręczne mieszalniki. Dokładność uzyski-

wanych wyników pomiarów, przy zastosowaniu zminiaturyzowa-

nych stożków, jest jednak mniejsza niż przy zastosowaniu stożka

o normalnym wymiarze.

Penetracja jest podstawą do powszechnie stosowanej klasyi-

kacji smarów plastycznych wg NLGI (National Lubricating Greases

Institute – patrz p. 19.5).

Lepkość strukturalna (pozorna) (patrz p. 4.2). Z punktu widze-

nia reologii, przepływ smaru przez przewody rurowe nie przebiega

w myśl prawa Newtona. Lepkość smaru, określana w klasycznym

prawie Poiseuille’a zmienia się w zależności od naprężenia ścina-

jącego. Substancje o takich właściwościach są nazywane cieczami

nienewtonowskimi, a ich lepkość jest nazywana lepkością struk-

turalną lub pozorną. Wyznaczenie krzywej, określającej lepkość

strukturalną smaru w funkcji naprężania ścinającego, umożliwia

prawidłowe projektowanie instalacji centralnego smarowania

(dobór pomp, przekrojów i długości rur, połączeń itp.). Urządzenie

testowe (rys. 19.3) do wyznaczania lepkości strukturalnej smaru,

składa się z: tłoka, kapilary, pompy i czujników pomiarowych. Na-

prężenie ścinające jest regulowane przez zmianę średnicy kapilary

i/lub zmianę natężenia przepływu.

Test wydzielania się oleju ze smaru. Istnieje wiele metod oce-

ny wydzielania się oleju ze smaru. W jednej z metod próbka smaru

jest umieszczana w metalowym naczyniu w kształcie stożka z me-

talowej blachy, poddana jest ona ciśnieniu wywieranemu przez

ciężarek o masie 100 g. Ilość oleju, która wydzieli się po 42 lub 168

godzinach, w temperaturze 40°C, stanowi miarę trwałości układu

zagęszczacz–olej i skłonności smaru do wydzielania oleju podczas

przechowywania.

Temperatura kroplenia wg Ubbelhode’a. Temperatura krople-

nia jest to najniższa temperatura, w której smar, w podgrzewanym

Tabela 19.5 Wymagane właściwości smarów plastycznych [wg T.Mang

i W. Dresel]

Obszar wymagań Właściwości

Wysokie temperatury Maksymalna stabilność termiczna

Minimalna lotność

Maksymalna lepkość

Niskie temperatury Brak krystalizacji składników smaru

Minimalna lepkość

Starzenie Maksymalna odporność na utleniania

Trwałość struktur

Kompatybilność Brak reakcji z metalami nieżelaznymi

Maksymalna kompatybilność z

tworzywami sztucznymi

Brak mieszalności z innymi cieczami

Łatwość usuwania zanieczyszczeń stałych

Wydzielanie oleju Optymalne do wymagań wynikających

z zastosowania

Toksyczność Brak toksyczności

Maksymalna biodegradowalność

Przyczepność Optymalna do wymagań wynikających

z zastosowania

Płynność Optymalna tiksotropia, stosowna do

wymagań wynikających z zastosowania

Maksymalna pompowalność

Odporność na obciążenia Optymalna elastyczność, stosowna do

wymagań wynikających z zastosowania

Optymalna grubość ilmu smarującego

Dobre właściwości poślizgowe

Ścinanie

Maksymalna stabilność mechaniczna

Optymalny czas relaksacji, stosowny do

wymagań wynikających z zastosowania

Tarcie

Minimalne lub optymalne, stosowne do

wymagań wynikających z zastosowania

Zużycie

Minimalne

XIX

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: