Пластичные смазки

Смазки систематизируют по различным классификационным признакам: консистенции, составу и областям применения (назначению).

По составу смазки делятся на четыре группы.

Смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). Их называют мыльными смазками и в зависимости от катиона мыла подразделяют на литиевые, натриевые, калиевые, кальциевые, бариевые, алюминиевые, цинковые и свинцовые смазки. В зависимости от аниона мыла большинство мыльных смазок одного и того же катиона подразделяют на обычные и комплексные. Чаще других применяют комплексные кальциевые, бариевые, алюминиевые, литиевые и натриевые смазки. Смазки на комплексных мылах работоспособны в более широком интервале температур. Кальциевые смазки в свою очередь подразделяют на безводные, гидратированные (солидолы), стабилизатором структуры которых является вода, и комплексные, адсорбционный комплекс которых образуется высшими жирными кислотами и уксусной кислотой. В отдельную группу мыльных смазок выделяют смазки на смешанных мылах, в которых в качестве загустителя используют смесь мыл (литиевокальциевые, натриево-кальциевые и др.). Вначале указывают тот катион мыла, доля которого в загустителе большая.

Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла - синтетические жирные кислоты) или жировыми (анион мыла - природные жиры), например, синтетические или жировые солидолы.

Смазки, для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества, называют смазками на неорганических загустителях. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые.

Смазки, для получения которых используют термостабильные высокодисперсные с хорошо развитой удельной поверхностью органические вещества, называют смазками на органических загустителях. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые.

Смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски), называют углеводородными смазками.

По областям применения смазки в соответствии с ГОСТ подразделяют на: антифрикционные, снижающие трение и износ в механизмах; консервационные, защищающие металлические изделия от коррозии; уплотнительные, герметизирующие зазоры в оборудовании и механизмах; канатные, используемые для смазывания стальных канатов. В свою очередь антифрикционные смазки подразделяют на смазки общего назначения для обычных и повышенных температур, многоцелевые, высокотемпературные, низкотемпературные, морозостойкие, отраслевые (автомобильные, железнодорожные, индустриальные), специальные, приборные и т.п. Уплотнительные смазки подразделяют на резьбовые, арматурные, вакуумные и т.д.

Прочностные свойства. Частицы загустителя образуют в масле структурный каркас, благодаря которому смазки в состоянии покоя обладают пределом прочности на сдвиг. Предел прочности - это минимальная нагрузка, при приложении которой происходит необратимая деформация (сдвиг) смазки. Благодаря наличию предела прочности смазки не стекают с наклонных и вертикальных поверхностей, не вытекают из негерметизированных узлов трения. При приложении нагрузки, превышающей предел прочности, смазки начинают деформироваться, а при нагрузке ниже предела прочности они подобно твердым телам проявляют упругость.

Для определения предела прочности смазок предложены разные методы, основанные на осевом сдвиге коаксиальных цилиндров, на вырывании из смазки шурупа или пластины, на сдвиге смазки в оребренном капилляре и др. Наиболее распространенным методом является оценка прочности смазок на пластометре К-2. Сдвиг смазки осуществляется в специальном оребренном капилляре под давлением термически расширяющейся жидкости. Для большинства смазок предел прочности при температуре 20^оС лежит в пределах 100 - 1000 Па.

Вязкостные свойства. Вязкость определяет прокачиваемость смазок при низких температурах, стартовые характеристики и сопротивление вращению при установившихся режимах работы, а также возможность заправки узлов трения. В отличие от масел вязкость смазок зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. При увеличении скорости деформации вязкость резко снижается, поэтому обычно говорят об эффективной вязкости смазок при данном градиенте скорости и при постоянной температуре.

Для определения вязкости смазок используют капиллярные вискозиметры - АКВ-2 или АКВ-4, ротационные вискозиметры - ПВР-1 и реотесты.

Механическая стабильность (тиксотропные превращения смазок). При эксплуатации смазок в узлах трения уменьшаются их предел прочности и вязкость с последующим возрастанием этих показателей после прекращения механического воздействия. Такие дисперсные системы, самопроизвольно восстанавливающиеся, называют тиксотропными.

Оценка механической стабильности смазок основана на их разрушении в ротационном приборе - тиксометре (при стандартных условиях) - и определении изменения их механических свойств в процессе разрушения или непосредственно после его окончания. Механическая стабильность оценивается по специальным коэффициентам, которые рассчитывают по изменению предела прочности смазки на разрыв: Кр - индекс разрушения, Кв - индекс тиксотропного восстановления.

Пенетрация - это эмпирический показатель, лишенный физического смысла, не определяющий поведение смазок в условиях эксплуатации, но широко применяемый при нормировании их качества. Под пенетрацией понимают глубину погружения конуса (стандартного веса, в течение 5с) в смазку при 25^оС. Например, если смазка имеет пенетрацию 260, то, значит, конус погрузился в нее на 26 мм. Чем мягче смазка, тем глубже в нее погружается конус и тем выше пенетрация. Смазки с различными реологическими свойствами могут иметь одинаковую пенетрацию, что приводит к неверным представлениям об эксплуатационных свойствах смазок. Пенетрация как быстро определяемый показатель в производственных условиях позволяет судить об идентичности рецептуры и соблюдении технологии изготовления смазки. Число пенетрации смазок колеблется.

Температура каплепадения - это минимальная температура, при которой падает первая капля смазки, нагреваемой в определенных условиях. Температура каплепадения является эмпирическим показателем, зависящим от условий определения. Она условно характеризует температуру плавления загустителя смазки, однако не позволяет правильно судить о - ее высокотемпературных свойствах. Так, температура каплепадения литиевых смазок обычно 180 - 200^оС, а верхний температурный предел их работоспособности не превышает 120 - 130^оС.

Оценка коллоидной стабильности смазок основана на ускорении отделения масла при механическом воздействии, давлении центробежных сил, фильтровании под вакуумом и других факторов. Самым простым и удобным является механическое отпрессовывание масла из некоторого объема смазки, помещенной между слоями фильтровальной бумаги (прибор КСА). Коллоидная стабильность оценивается по объему масла, отпрессованного из смазки при комнатной температуре в течение 30 мин и выражается в процентах; для смазок она не должна превышать 30%.

Стабильность против окисления важна для смазок, заправляемых в узлы трения 1 - 2 раза в течение 10 - 15 лет, работают при высоких температурах, в тонких слоях и в контакте с цветными металлами. Медь, бронза, олово, свинец и ряд других металлов и сплавов ускоряют окисление смазок.

Испаряемость смазок зависит от фракционного состава масла, входящего в их состав. Значительно быстрее высыхают смазки, приготовленные на масле МВП, медленнее - приготовленные на маслах индустриальных 12 и 20, еще медленнее - на тяжелых авиационных маслах МС-14, МС-20, МК-22 и др.

Ассортимент смазок включает более 200 наименований. Пластичные смазки практически не функциональны, т.е. не взаимозаменяемы. Практически каждый узел, каждого отдельного агрегата требует своей смазки. Ассортимент смазок можно классифицировать по областям применения. Но даже в одной группе, нельзя придти к полной унификации смазок. Например, резьбовые смазки для дюймовой резьбы нельзя использовать для метрической и наоборот, и т.д.

Пластичные смазки имеют ряд преимуществ перед маслами: удерживаются в открытых узлах трения, имеют более продолжительный срок работы, ввиду меньшего расхода снижается общая стоимость использования смазочного материала. К недостаткам пластичных смазок можно отнести их высокую стоимость, сложность производства и неуниверсальность.

Твердые нефтяные парафины представляют собой смесь углеводородов метанового ряда нормального строения с 18-35 атомами углерода в молекуле. Вещества кристаллического строения с температурой плавления 45-65 °С и молекулярной массой 300-400. Величина и форма кристаллов парафина зависят от условий его выделения: из нефти парафин выделяется в виде мелких тонких кристаллов, из нефтяных дистиллятов и дистиллятных рафинатов селективной очистки - в виде крупных кристаллов. При увеличении скорости охлаждения размеры выделяемых кристаллов уменьшаются.

Парафины инертны к большинству химических реагентов. Они окисляются азотной кислотой, кислородом воздуха (при 140 °С) и некоторыми другими окислителями с образованием смеси жирных кислот, аналогичных кислотам, которые содержатся в жирах растительного и животного происхождения. Это сходство позволяет использовать синтетические жирные кислоты вместо жиров растительного и животного происхождения в парфюмерной промышленности, при производстве смазок, и др. Парафин реагирует с хлором с образованием хлор-парафинов, являющихся сырьем для производства присадок к маслам.

Получают парафины путем депарафинизации и обезмасливания дистиллятного масляного сырья с использованием кетон-ароматических растворителей. В меньших масштабах производят твердые парафины обезмасливанием без растворителей - фильтр-прессованием охлажденного сырья с последующим потением полученного гача. Обезмасленные парафины для получения товарных продуктов подвергают очистке: сернокислотной, контактной, перколяционной, гидрогенизационной.

Твердые нефтяные парафины вырабатывают по ГОСТ 23 683-79 и по степени очистки подразделяют на высокоочищенные (марки Пи В), очищенные (марки Т и С) и неочищенные (марки Нс и Нв). В зависимости от областей применения устанавливают следующие марки парафинов.

П-1, П-2 и П-3 - высокоочищенные парафины, предназначенные для пищевой промышленности:

П-1-применяют при изготовлении тары и упаковочных материалов жесткой конструкции, имеющих соприкосновение с пищевыми продуктами и применяемых при повышенных температурах, а также в качестве составного компонента при изготовлении кондитерских изделий;

П-2 - используют для пропитки и покрытия гибкой упаковки пищевых продуктов, сохраняющей эластичность при пониженных температурах, а также в качестве компонента сплавов для покрытия деревянных, бетонных и металлических емкостей, предназначенных для хранения пищевых продуктов;

П-3 - применяют для изготовления эластичных покрытий, косметических препаратов, а также восковых составов для промышленной обработки битой птицы.

В1 В2, В3, В4, В5 - высокоочищенные парафины, предназначенные для использования в различных отраслях народного хозяйства, марку В5 применяют также для изготовления резиновых изделий.

Т и С - очищенные парафины технического назначения. Марку Т - применяют в химической, нефтехимической, текстильной, полиграфической, резинотехнической, деревообрабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства. Марку С - применяют в нефтехимической промышленности для производства синтетических жирных кислот.

Нс и Нв - неочищенные парафины технического назначения: Нс применяют при изготовлении спичек и товаров бытовой химии, Нв - в качестве сырья для производства а-олефинов и в других отраслях народного хозяйства.

Твердые нефтяные парафины являются горючими веществами с температурой вспышки не ниже 160 °С и температурой самовоспламенения не ниже 300 °С. Внешний вид высокоочищенных парафинов - кристаллическая масса белого цвета, очищенных (марки Т и С) - допускается слегка желтоватый оттенок, неочищенных (марки Нси Нв) - цвет от светло-желтого до светло-коричневого. Все парафины не должны иметь запаха и не должны содержать бенз-а-пирен.

Основные свойства товарных парафинов

смазка пластичный вязкость углеводород

Церезины - смесь парафиновых углеводородов изомерного и нормального строения с числом атомов углерода в молекуле от 36 до 55. Вещества мелкокристаллической структуры с температурой плавления (каплепадения) 57 °С и выше и молекулярной массой 500-700. В отличие от парафинов церезины обладают большей вязкостью и способностью загущать масло, что обусловлено их мелкокристаллической структурой. При добавлении церезина в парафины улучшаются загущающие свойства последних, что позволяет использовать такую смесь в производстве смазок. Устойчивость к химическим реагентам у церезина ниже, чем у парафина.

Церезины вырабатывают путем очистки и обезмасливания природных озокеритов, парафиновой пробки и петролатумов (продуктов депарафинизации, получаемых при производстве остаточных смазочных масел). В последнем случае технология получения аналогична технологии получения твердых парафинов. Получают церезины также синтезом оксида углерода и водорода.

Основные марки церезинов

Церезин (ГОСТ 2488-79) - смесь твердых углеводородов, получаемых кислотно-контактной очисткой нефтяного неочищенного церезина, парафинистой пробки или их смеси в любом соотношении. Предназначен для получения смазок, восковых сплавов, изоляционных материалов и других целей. Стандарт не распространяется на церезин для пищевой промышленности. В зависимости от температуры каплепадения установлены следующие марки церезина: 65, 70, 75, 80.

Церезин синтетический высокоплавкий (ГОСТ 7658-74) - смесь твердых углеводородов метанового ряда, преимущественно нормального строения; получают синтезом оксида углерода и водорода. В зависимости от области применения выпускают высокоплавкий синтетический церезин марок: конденсаторный и 100.

Размещено на Allbest.ru