smar smarowy

6.13.1 skład i charakterystyka smaru

„smar” to zasadniczo olej zawierający środek zagęszczający zwiększający jego lepkość. Środek zagęszczający może być mydłem lub może być ciałem stałym o dużej powierzchni. Mydła kwasów tłuszczowych litu, wapnia, sodu, glinu i baru są powszechnie stosowane w stężeniach 8% -25%. Drobno podzielone glinki, takie jak bentonit i hektoryt, są stosowane jako ciała stałe o wysokiej powierzchni, zwykle po pokryciu czwartorzędowym Związkiem amoniowym w celu poprawy kompatybilności z olejem. Glinki były stosowane częściej we wczesnych smarach, a smary zagęszczane mydłem są dziś bardziej powszechne. W porównaniu z innymi zagęszczaczami, PTFE ma najniższy COF i nadaje się do stosowania w temperaturze do 300°C, ale zwykle jest uważany za stosowany tylko przy umiarkowanych obciążeniach. PTFE jest stosowany jako „wzmacniacz”w połączeniu z jednym z innych zagęszczaczy lub jest stosowany samodzielnie, szczególnie w przypadku smarów do stosowania w wysokich temperaturach lub zastosowań wymagających długiej żywotności. Stosowany jako wzmacniacz, PTFE może zapewnić lepszą redukcję tarcia, a także rezerwowe smarowanie, jeśli olej w smarze zostanie wyciśnięty z ciasnego luzu. Moc zagęszczania PTFE jest bezpośrednią funkcją jego powierzchni, dlatego najczęściej stosuje się do tego celu PTFE typu dyspersyjnego. Jako bazę smaru można stosować różne oleje, podobnie jak opisano powyżej w przypadku środków smarnych w ogóle. Olej stosowany w smarach na bazie oleju mineralnego jest zwykle standardowym olejem o lepkości SAE 20-30, ale lepkość oleju może być zmieniana w zależności od zastosowania. W zastosowaniach wysokotemperaturowych i o długiej żywotności zwykle stosuje się bardziej stabilne oleje, takie jak syntetyczny silikon, poliester, Pao lub perfluoropolieterowe oleje i często stosuje się PTFE jako zagęszczacz lub wzmacniacz. Dobre podsumowanie olejów syntetycznych, które mogą być stosowane do produkcji smarów, przedstawiono w Ref. . Smary eteru perfluoroalkilowego są szczególnie stosowane w zastosowaniach wymagających wydajności w znacznym zakresie temperatur i w których wymagana jest odporność na tlen. Inne zagęszczacze mogą być stosowane w tym samym smarze oprócz PTFE. Często zagęszcza się oleje silikonowe (właściwie Polisiloksany) mieszaniną amorficznej krzemionki koloidalnej i PTFE. Glinki, takie jak bentonit, mogą być stosowane w połączeniu z PTFE do zagęszczania syntetycznych olejów PAO, estrów i fluorocarbonów.

typowy poziom PTFE stosowanego jako zagęszczacz smaru obejmuje zakres 3%-40% w zależności od wymagań aplikacji smaru. Niski koniec tego zakresu ma zastosowanie, gdy PTFE jest używany jako wzmacniacz i inne zagęszczacze są obecne. Poziom PTFE waha się od 20% do 40%, gdy jest stosowany jako jedyny zagęszczacz smaru. Ogólnie korzystne jest utrzymanie poziomu PTFE (lub innych zagęszczaczy) na jak najniższym poziomie, ponieważ olej w smarze jest głównym smarem. Ilość wymaganego PTFE zależy od jego jakości / powierzchni. Tylko 20% dobrego PTFE typu dyspersji pierwotnej o dużej powierzchni jest wymagane do przygotowania smaru klasy 2 NLGI, ale może być wymagane do 40% ze złomu PTFE o małej powierzchni. Jak wspomniano powyżej, ilość PTFE musi być wystarczająca do zwiększenia lepkości do wymaganego stopnia.

wyższa lepkość smarów upraszcza wymagania dotyczące uszczelniania w wielu zastosowaniach i zapewnia większą pewność, że szczelne luzy pozostaną smarowane. Smary są smarami rozrzedzającymi ścinanie, co oznacza, że ich lepkość spada pod ścinaniem. Typowe zastosowania to łożyska kulkowe i wałeczkowe w urządzeniach gospodarstwa domowego, łożyskach kół samochodowych, obrabiarkach, przekładniach i sprzęcie kolejowym. Zastosowanie PTFE w smarze zapewnia rezerwową smarowność w zastosowaniach o długim okresie bezczynności, w których olej może oddzielić się od powierzchni zużywających się. Smary są również ogólnie skuteczne w wykluczaniu wody z części smarowanej. Wszystkie zastosowania smaru plastycznego nie wymagają smarowania granicznego tam, gdzie istnieje potrzeba dodatkowej ochrony przeciwzakłóceniowej. Jednak niektóre tak i, jak w wielu sytuacjach smarowania, obecność dodatków może zapewnić ochronę przed zużyciem. Dodatki do tego celu obejmują dwusiarczek molibdenu, grafit, talk, tlenek cynku i PTFE.

producenci urządzeń mechanicznych często muszą zdecydować, czy stosować smarowanie olejem czy smarem. Olej jest zwykle stosowany, jeśli temperatura robocza jest stale wysoka, a przepływ oleju jest potrzebny do usunięcia ciepła. Obiegowy olej jest również preferowany, jeśli pożądane jest filtrowanie zanieczyszczeń z systemu za pomocą oleju. Preferowane są również oleje o niskim momencie rozruchowym. Smary są zalecane, gdy wymagane są długie przerwy między dosmarowywaniem oraz gdy stosowane są proste oprawy i uszczelnienia, które nie są przeznaczone do zatrzymywania oleju lub uszczelniania zanieczyszczeń.

smar może być stosowany do kontaktu metal-metal, metal-plastik i plastik-plastik. Według Paula Bessette ’ a, znanego w kraju konsultanta w dziedzinie smarowania i triboscience, „politetrafluoroetylen klasy smarowania jest niezwykle skutecznym stałym środkiem smarnym do zastosowań związanych z tworzywami sztucznymi ze względu na jego zdolność do zmniejszania tarcia i wgryzania się w powierzchnie, zmniejszając tym samym naprężenia kontaktowe i łagodząc szkodliwe działanie włókien szklanych. Znaczna ilość PTFE jest używana do wzmacniania smarów przeznaczonych do smarowania elementów z tworzyw sztucznych. Ponadto PTFE jest preferowanym środkiem zagęszczającym do produkcji smarów przeznaczonych do najbardziej wymagających zastosowań tribologicznych.”.134

smary są zwykle wytwarzane przez najpierw zmieszanie składników (oleju, fluoropolimeru i innych dodatków), a następnie przepuszczenie ich przez młyn kulowy, młyn koloidalny, homogenizator lub podobne urządzenie. Zastosowanie wysokiej temperatury (do 200°C) w celu poprawy zwilżania podczas mieszania, a następnie wysokiego ścinania podczas frezowania jest powszechne.

charakterystyka smarów może być przeprowadzana przy użyciu różnych znormalizowanych metod. Istnieje kilka organizacji normalizacyjnych na całym świecie, które przygotowują takie metody. Amerykańska organizacja nazywa się ASTM (American Society for Testing and Materials) International, brytyjska organizacja nazywa się międzynarodowymi metodami testowania ropy naftowej (IP) i tak dalej. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) próbuje obecnie standaryzować metody na całym świecie. Niektóre z metod badań ASTM są wymienione poniżej.

typ smar stosowany w aplikacji zależy od wymagań tego zastosowania. Najczęstszym smarem jest NLGI Grade 2.

ważnym testem charakterystyki smaru jest ocena jego zastosowania w sytuacji zużycia. Testy zużycia zwykle wykorzystują dwie powierzchnie tarcia o siebie smarem umieszczonym między dwiema powierzchniami. Zużycie mierzy się utratą masy lub objętości, lub częściej wymiarami powstałej blizny zużycia. Ekstremalne próby ciśnieniowe mogą obejmować pomiar obciążenia wymaganego do spowodowania spawania lub zatarcia powierzchni styku. Warunki badania różnią się w zależności od temperatury i przyłożonego obciążenia. Dwie metody, które są stosowane do scharakteryzowania właściwości zużycia smaru są cztery kulki badania ASTM D 2266 i ASTM D 2596. Są one bardzo podobne do testów czterech kul, które są używane z smarami o niskiej lepkości (patrz wcześniejsza dyskusja). Obie metody wykorzystują obracającą się stalową kulę przeciwko trzem podobnym nieruchomym stalowym kulom. ASTM D 2266 jest uruchamiany przy lekkich obciążeniach i mierzy średnicę powstałej blizny zużycia. Metoda D 2596 wykorzystuje większe obciążenia i mierzy wskaźnik obciążenia i obciążenia spoiny. Ekstremalne ciśnienie wydajność jest czasami mierzona przez ” spoiny obciążenia.”Jest to obciążenie wymagane w teście z czterema kulami, aby spowodować faktyczne zatarcie lub spawanie kulek razem. Obciążenie początkowe jest przykładane i zwiększane w ustalonych odstępach czasu, aż obracająca się kulka chwyci i spoi się z nieruchomymi kulkami.

większość smarów na bazie olejów mineralnych nie używa fluoropolimerów jako zagęszczaczy. Bardziej powszechne jest stosowanie fluoropolimerów jako dodatków do smarów na bazie olejów syntetycznych, w szczególności olejów perfluoropolimerowych i polialfaolefin, a zwłaszcza do stosowania w wysokich temperaturach. Wielu producentów smarów obejmuje smary na bazie oleju syntetycznego zagęszczone PTFE w swoich liniach produktów. Dow obejmuje również smar polifluorosiloksanowy zagęszczony PTFE w swojej linii produktów.

implikacje wydają się być takie, że specjalne gatunki PTFE mają niezwykle wysoką powierzchnię.