voitelurasva

6.13.1 Rasvakoostumukset ja Luonnehdinta

”rasva” on pohjimmiltaan öljyä, joka sisältää sakeuttamisainetta sen viskositeetin lisäämiseksi. Sakeuttamisaine voi olla saippua tai kiinteä aine, jonka pinta-ala on suuri. Litiumin, kalsiumin, natriumin, alumiinin ja bariumin rasvahapposaippuoissa käytetään yleisesti 8-25 prosentin pitoisuuksia. Hienoksi jaettuja savia, kuten bentoniittia ja hektoriittia, käytetään korkean pinnan kiintoaineina yleensä sen jälkeen, kun ne on pinnoitettu kvaternaarisella ammoniumyhdisteellä öljyn yhteensopivuuden parantamiseksi. Savirasvaa käytettiin yleisemmin varhaisissa rasvoissa ja saippuapaksuiset rasvat ovat yleisempiä nykyään. Muihin sakeuttamisaineisiin verrattuna PTFE: n COF on alhaisin ja se soveltuu käytettäväksi 300°C: seen asti, mutta sitä pidetään tyypillisesti käytettävänä vain kohtalaisella kuormituksella. PTFE: tä käytetään ”lujittajana” yhdessä jonkin muun sakeuttamisaineen kanssa tai sitä käytetään yksinään, erityisesti korkeissa lämpötiloissa käytettäviin rasvoihin tai sovelluksiin, joihin liittyy pitkän käyttöiän odotuksia. Kun käytetään fortifier, PTFE voi tarjota paremman kitkan vähentäminen ja myös varavoitelu, jos öljy rasva on puristettu pois tiukka välys. Ptfe: n paksuuntumisvoima on sen pinta-alan suora funktio, joten dispersiotyyppistä PTFE: tä käytetään useimmiten tähän tarkoitukseen. Erilaisia öljyjä voidaan käyttää rasvapohjana samalla tavalla kuin edellä on kuvattu voiteluaineissa yleensä. Mineraaliöljypohjaisessa rasvassa käytettävä öljy on tyypillisesti standardia SAE 20-30 viskositeettinen maaöljy, mutta öljyn viskositeettia voidaan muuttaa käyttökohteesta riippuen. Korkean lämpötilan ja pitkän käyttöiän sovelluksissa käytetään yleensä vakaampia öljyjä, kuten synteettistä silikonia, polyesteriä, PAO: ta tai perfluoripolyeetteriöljyjä, ja usein käytetään PTFE: tä sakeuttamisaineena tai lujittajana. Hyvä yhteenveto synteettisistä öljyistä, joita voidaan käyttää rasvan valmistukseen, on esitetty ref. . Perfluorialkyylieetterirasvaa käytetään erityisesti sovelluksissa, joissa vaaditaan suorituskykyä merkittävällä lämpötila-alueella ja joissa tarvitaan hapenkestävyyttä. PTFE: n lisäksi samassa rasvassa voidaan käyttää muita sakeuttamisaineita. On tavallista paksuntaa silikoniöljyjä (itse asiassa polysiloksaaneja) amorfisen savutetun piidioksidin ja PTFE: n seoksella. Savia, kuten bentoniittia, voidaan käyttää yhdessä PTFE: n kanssa synteettisten PAO -, esteri-ja fluorihiiliöljyjen sakeuttamiseen.

rasvan sakeuttamisaineena käytetyn PTFE: n tyypillinen pitoisuus on 3-40% riippuen rasvan levityksen vaatimuksista. Tämän vaihteluvälin alapäätä sovelletaan, kun PTFE: tä käytetään vahvistimena ja muita sakeuttamisaineita on. PTFE: n pitoisuus vaihtelee 20-40 prosentin välillä, kun sitä käytetään ainoana rasvan sakeuttamisaineena. PTFE-taso (tai muut sakeuttamisaineet) on yleensä parempi pitää mahdollisimman alhaisena, koska rasvassa oleva öljy on ensisijainen voiteluaine. Tarvittavan PTFE: n määrä riippuu sen laadusta/pinta-alasta. NLGI-luokan 2 rasvan valmistamiseen tarvitaan vain 20 prosenttia hyvää neitseellistä dispersiotyyppistä PTFE: tä, jonka pinta-ala on suuri, mutta enintään 40 prosenttia voidaan vaatia romusta PTFE: stä, jonka pinta-ala on pieni. Kuten edellä mainittiin, PTFE: n määrän on oltava riittävä viskositeetin lisäämiseksi tarvittavassa määrin.

voiteiden korkeampi viskositeetti yksinkertaistaa tiivistysvaatimuksia monissa sovelluksissa ja antaa enemmän varmuutta siitä, että tiukat välykset pysyvät voideltuina. Rasvat ovat leikkausharvennusvoiteita, jotka tarkoittavat niiden viskositeetin putoamista leikkausvaiheessa. Tyypillisiä käyttökohteita ovat kuula-ja rullalaakerit kodinkoneissa, autojen pyöränlaakereissa, työstökoneissa, vaihteissa ja rautatiekalustossa. PTFE: n käyttö rasvassa antaa varavoitelevuutta sovelluksiin, joissa öljy saattaa irrota kulumispinnoista pitkiäkin aikoja käyttämättömänä. Voitelurasvat ovat myös yleensä tehokkaita sulkemaan veden pois voidellusta osasta. Kaikkiin rasvasovelluksiin ei liity rajavoitelua silloin, kun tarvitaan ylimääräistä antivaatetuskykyä. Jotkut kuitenkin tekevät niin, ja kuten monissa voitelutilanteissa, lisäaineiden läsnäolo voi antaa suojan kulumista vastaan. Lisäaineita tähän tarkoitukseen ovat molybdeenidisulfidi, grafiitti, talkki, sinkkioksidi ja PTFE.

mekaanisten laitteiden valmistajien on usein päätettävä, käyttävätkö ne öljy-vai rasvavoitelua. Öljyä käytetään yleensä, jos käyttölämpötila on jatkuvasti korkea ja öljyn virtausta tarvitaan lämmön poistamiseksi. Kiertävä öljy on myös edullista, jos halutaan suodattaa roskia järjestelmästä öljyn avulla. Öljyjä suositaan myös alhaisilla käynnistysmomenteilla. Voitelurasvaa suositellaan silloin, kun tarvitaan pitkiä väliaineita ja kun käytetään yksinkertaisia koteloita ja Tiivisteitä, joita ei ole suunniteltu öljyn säilömiseen tai epäpuhtauksien sulkemiseen.

rasvaa voidaan käyttää metallin, metallin ja muovin väliseen kosketukseen. Mukaan Paul Bessette, kansallisesti tunnettu konsultti alalla voitelu ja triboscience, ” voitelu grade polytetrafluorieteeni on erittäin tehokas kiinteä voiteluaine sovelluksiin, joissa muovi, koska se pystyy vähentämään kitkaa ja kiillottaa pinnoille, mikä vähentää kosketusjännitystä ja lieventää vahingollisia vaikutuksia lasikuituja. Merkittävä määrä PTFE: tä käytetään muoviosien voiteluun tarkoitettujen rasvojen linnoittamiseen. Lisäksi PTFE on valittu sakeuttamisaine vaativimpiin tribologisiin sovelluksiin tarkoitetun rasvan valmistukseen.”.134

rasva valmistetaan yleensä sekoittamalla ensin ainesosat (öljy, fluoropolymeeri ja muut lisäaineet) ja sitten ne johdetaan kuulamyllyn, kolloidimyllyn, homogenisaattorin tai vastaavan laitteen läpi. Korkean lämpötilan (jopa 200°C) Käyttö kastelun parantamiseksi sekoituksen aikana ja sitten korkea leikkaus jyrsinnän aikana on yleistä.

voiteiden karakterisointi voidaan suorittaa erilaisilla standardoiduilla menetelmillä. On olemassa useita Standardointijärjestöjä ympäri maailmaa, jotka valmistelevat tällaisia menetelmiä. Yhdysvaltain organisaatio on nimeltään ASTM (American Society for Testing and Materials) International, brittiläinen järjestö on nimeltään International Petroleum (IP) test methods, ja niin edelleen. Kansainvälinen Standardisointijärjestö (ISO) yrittää parhaillaan standardoida menetelmiä maailmanlaajuisesti. Joitakin ASTM-testimenetelmiä on lueteltu alla.

rasva käyttö sovelluksessa riippuu kyseisen sovelluksen vaatimuksista. Yleisin rasva on NLGI Grade 2.

tärkeä rasvan luonnehdintakoe on sen käytön arviointi kulutustilanteessa. Kulumistesteissä käytetään yleensä kahta pintaa, jotka hankautuvat toisiaan vasten siten, että kahden pinnan väliin työnnetään rasvaa. Kuluminen mitataan painon tai tilavuushäviön tai yleisemmin syntyvän kulumisarpen mitoilla. Äärimmäiset painetestit voivat sisältää hitsauksen tai kosketuspintojen takavarikoinnin aiheuttavan kuormituksen mittauksen. Testiolosuhteet vaihtelevat lämpötilan ja käytetyn kuormituksen mukaan. Kaksi menetelmää, joita käytetään karakterisoimaan rasvan kulumisominaisuuksia, ovat Nelipallotestit ASTM D 2266 ja ASTM D 2596. Ne ovat hyvin samanlaisia kuin Nelipallotestit, joita käytetään alhaisen viskositeetin voiteluaineiden kanssa (ks.aikaisempi keskustelu). Molemmissa menetelmissä käytetään pyörivää teräskuulaa kolmea samanlaista paikallaan olevaa teräskuulaa vastaan. ASTM D 2266 ajetaan kevyillä kuormituksilla ja mitataan tuloksena olevan kulumisarpen halkaisija. Menetelmä D 2596 käyttää raskaampia kuormia ja mittaa kuorman kulumisindeksiä ja hitsauskuormaa. Äärimmäistä painetehoa mitataan joskus ” hitsauskuormalla.”Tämä on nelipallotestissä tarvittava kuormitus, joka aiheuttaa pallojen tarttumisen tai hitsaamisen yhteen. Käynnistyskuormaa sovelletaan ja lisätään ennalta määrätyin väliajoin, kunnes pyörivä pallo tarttuu ja hitsaa paikallaan oleviin palloihin.

useimmissa mineraaliöljyihin perustuvissa rasvoissa ei käytetä sakeuttamisaineena fluoropolymeerejä. Fluoripolymeerien käyttö synteettisiin öljyihin perustuvien rasvojen, erityisesti perfluoripolyeetteri-ja polyalfaolefiiniöljyjen, lisäaineina on yleisempää ja erityisesti korkeissa lämpötiloissa. Monet rasvanvalmistajat sisältävät tuotesarjoissaan PTFE: llä sakeutettua synteettistä öljypohjaista rasvaa. Dow sisältää myös polyfluorisiloksaanirasvaa, joka on paksuuntunut PTFE: llä niiden tuotesarjassa.

vaikutukset näyttävät siltä, että PTFE-erityisluokkien pinta-ala on epätavallisen suuri.