Aktualności

Smary do trudnych zastosowań przemysłowych

24-06-2020

Trudne zastosowania to: wysokie obciążenia, niskie i wysokie prędkości, temperatura, wilgoć, agresywne środowisko chemiczne, itp.. Smary to produkty, które występują na rynku w dość szerokim asortymencie. Jednak jeden typ smaru dominuje, jest nim smar litowy klasy NLGI 2, jest to smar wielofunkcyjny.

Smary należą do gamy środków smarnych i doskonale uzupełniają się z olejami smarowymi. Najbogatszą rodzinę stanowią smary plastyczne na bazie zagęszczaczy. Do smarów można zaliczyć również pasty smarujące, woski smarowe, lakiery ślizgowe i suche środki smarne. W tej bogatej ofercie mieszczą się produkty do bardzo wymagających zastosowań począwszy od robotów  aż do techniki nuklearnej czy wysokiej próżni włącznie. Sztuką jest odpowiednie wybranie z tej oferty produktu, który najlepiej spełni wymagania eksploatacyjne danego węzła tarcia. Pomocne są w tym względzie liczne klasyfikacje, diagramy itp.. Dwie podstawowe klasyfikacje jakościowe smarów to ISO 6743/9 oraz DIN 51 502.

Trudne zastosowania, najczęściej ograniczają czas pracy smaru, wymagają częstego dosmarowywania, wtedy wyjściem jest smar droższy i trwalszy. Do trudnych zastosowań zalicza się też skojarzenia, które wymagają smarowania na cały okres żywotności urządzenia, wtedy oprócz odpowiednich smarów stosowane są też łożyska samosmarujące. Łożyska samosmarujące mogą być wykonane z porowatych spieków metalowych, które nasącza się środkiem smarnym lub z materiałów zawierających w swojej strukturze smarujące cząstki stałych środków smarnych.

Do wielu trudnych zastosowań przemysłowych w zakresie środków smarnych są stosowane stałe środki smarne. Są one stosowane jako dodatki zarówno do olejów jak i smarów, ale także są stosowane samodzielnie w postaci różnych past. Najpowszechniejsze z nich to disiarczek molibdenu (MoS2), zwany często „moly”, grafit oraz do bardzo wymagających zastosowań PTFE (politetrafluoroetylen – powszechnie znany pod nazwą teflon).

Kolejnym rozwiązaniem powszechnie wykorzystywanym w trudnych zastosowaniach  są produkty syntetyczne, najczęściej są to różnorodne oleje syntetyczne, w tym oleje perfluoroalkilopolieterowe (PFPE). Są to oleje praktycznie nie starzejące się o bardzo niskim współczynniku tracia- stosowane do najdroższych, najbardziej wymagających zastosowań na przykład do precyzyjnych przyrządów chirurgicznych, do technik kosmicznych czy do smarowania precyzyjnych robotów.

 

SMARY PLASTYCZNE

Smary plastyczne to produkty stałe do półpłynnych, będące dyspersją zagęszczacza w ciekłym środku smarnym. Dodatkowo właściwości ich są wspomagane szeroką gamą dodatków. Zagęszczacz, którym jest najczęściej mydło spełnia rolę gąbki, z której w trakcie eksploatacji wydziela się olej smarujący skojarzenie. Zagęszczacz zapobiega wypływaniu środka smarnego z łożyska. Sam zagęszczacz najczęściej nie bierze udziału w smarowaniu, ale decyduje o właściwościach eksploatacyjnych smaru, przy doborze smaru rodzaj zagęszczacza odgrywa decydującą rolę.

Na rys. 1 przedstawiono jak zmienia się grubość filmu smarowego w funkcji czasu. Po 20 minutach film smarowy ma grubość odpowiadającą olejowi bazowemu znajdującemu się w smarze. Smar dobrze smaruje, jeśli ze struktur zagęszczacza wydostaje się odpowiednia ilość oleju. Oleje o wyższej lepkości są trudniej uwalniane ze smaru niż o niższej.

O odporności smaru na działanie wody, kwasów, tlenu, chloru decyduje rodzaj zagęszczacza oraz stosowany w smarze olej.

Podstawowe zagęszczacze obecne na rynku:

  • Zagęszczacze w postaci mydeł: wapnia, sodu, litu, baru, aluminium (glinu). Zagęszczacze na bazie mydeł charakteryzuje temperatura kroplenia, która stanowi ograniczenie stosowania mydeł w wysokiej temperaturze, ponieważ powyżej tej temperatury mydła się topią, przestają być gąbką utrzymującą w swojej strukturze olej smarowy. Mydła mogą być proste i kompleksowe. Proste charakteryzują się niższymi temperaturami kroplenia. Mydła kompleksowe nadają się do trudniejszych zastosowań mają trwalszą strukturę. Wyjątkowym zagęszczaczem z tej gamy jest kompleksowy sulfonian wapnia, jest to zagęszczacz mający jednocześnie dobre właściwości smarne, odporność na wodę i szereg innych bardzo korzystnych właściwości, kwalifikujących go do stosowania w przemyśle stalowym, papierniczym, wydobywczym. Nadaje się do stosowania przy dużych obciążeniach w obecności kurzu, wody i kwasów, a z drugiej strony został dopuszczony do stosowania w przemyśle spożywczym ze względu na nietoksyczność.
  • Zagęszczacze nie zawierające mydeł: bentonity, polimery, polimocznikowe (poliuretanowe), krzemionkowe, itd.. Jon metalu obecny w zagęszczaczach typu mydeł, sprzyja w wysokich temperaturach utlenianiu oleju, wady tej jest pozbawiony  smar poliuretanowy. Zagęszczacz ten ma wysoką temperaturę kroplenia i dobrą pompowalność w niskich temperaturach, co kwalifikuje go do stosowania w szerokim zakresie temperatur, do zastosowań wymagających długiej żywotności smaru. Z kolei smary bentonitowe nie mają temperatury kroplenia stąd mogą być stosowane do wysokich temperatur.

Kolejne składniki smaru decydujące o jego właściwościach eksploatacyjnych to olej smarowy oraz pakiet zastosowanych dodatków. Jeśli chodzi o oleje smarowe to oprócz tego, że o właściwościach smaru decyduje rodzaj oleju tj. czy jest on mineralny czy syntetyczny, to decydujące znaczenie ma też lepkość oleju bazowego, gdyż to ona ma wpływ na grubość filmu smarowego. Na przykład smary do niskich temperatur wymagają stosowania olejów syntetycznych o niskich lepkościach i zagęszczaczy o bardzo dobrej pompowalności.

Oleje stosowane do produkcji smarów to: oleje mineralne, syntetyczne węglowodory (PAO), estry syntetyczne, estry fosforanowe, silikony, oleje fluorowe i fluorosilikonowe, perfluoroalkiloetery oraz oleje roślinne do smarów biodegradowalnych.

Smary do ekstremalnych zastosowań są produkowane na bazie silikonów, fluorosilikonów i polifluoroalikiloeterów. Do tlenu mogą być stosowane tylko smary na bazie polihalogenowęglowej, zagęszczane teflonem, ponieważ węglowodorowe są w tym przypadku palne.

Podstawowe dodatki decydujące o właściwościach smaru to dodatki smarnościowe, szczególnie EP – są to dodatki zapewniające możliwość przenoszenia przez smar ekstremalnych nacisków oraz dodatki antyutleniające i antykorozyjne.

Szczególne znaczenie przy ekstremalnych warunkach pracy ma dodawanie do smarów stałych środków smarnych w postaci grafitu i disiarczku molibdenu, poprawiają one znacznie zdolność do przenoszenia obciążeń przez smar, szczególnie w warunkach smarowania granicznego oraz przy obciążeniach udarowych. Stałe środki smarne wykazują też wyjątkową odporność na starzenie.

Podstawową klasyfikacją smarów jest klasyfikacja NLGI, według konsystencji smarów. Smary klasy NLGI 000, 00, 0 są to smary półpłynne, smary klasy 1-2 są to smary miękkie maziste a smary klasy 3 do 5 są to smary półtwarde, smar klasy 6 jest twardy. Im twardszy smar tym więcej zawiera on zagęszczacza. Typowy smar klasy NLGI 2 zawiera ok. 90 % oleju i 10 % zagęszczacza, ale jest to zależne od rodzaju zagęszczacza, w przypadku kompleksowego mydła litowego będzie to 12 % a w przypadku sulfonianu wapnia może dochodzić do 20 %.

Zmieniając rodzaj oleju i jego lepkość, typ zagęszczacza i dodatki, producenci smarów komponują setki różnych smarów dostosowanych do pracy w bardzo szerokim zakresie warunków eksploatacji.

Stosowanie smarów wymaga uwzględnienia faktu, że nie wszystkie smary można ze sobą mieszać, zmieszanie niekompatybilnych smarów może prowadzić do uszkodzenia mechanizmu. Szczególnie smary bentonitowe, poliuretanowe oraz perfluorowe nie są mieszalne z pozostałymi. Szczegółowo kompatybilność smarów przedstawiono w tablicy 4.

Objawy niekompatybilności smarów - zmiana konsystencji, stabilności mechanicznej, odporności termicznej. Zmiana penetracji o 30 jednostek wskazuje na niekompatybilność. Zwykle występuje mięknięcie smaru, ale może też nastąpić twardnienie, które jest prawdziwym problemem.

Podstawowym obszarem stosowania smarów plastycznych są łożyska toczne, około 90 % łożysk tocznych jest smarowanych smarami. Dlatego kolejnym parametrem decydującym o doborze smaru jest tzw. wskaźnik obrotów DN. Wartość jego uzyskuje się przez pomnożenie średnicy (w mm) podziałowej łożyska (łożyska toczne) lub średnicy wału (łożyska ślizgowe) przez liczbę obrotów  (obr/min).

 

Tablica 1. Dobór klasy konsystencji smaru dla różnych wartości DN (dane dla lepkości oleju bazowego poniżej 240 mm2/s w 40°C).

Wartość DN

Klasa NLGI

0 - 50 000

3

50 000 – 125 000

2

125 000 – 250 000

1

250 000 - 350 000

0

 

Tablica 2. Rodzaj zagęszczacza, szczególne zalecenia do stosowania.

Zagęszczacz

Zalety, stosowanie

Mydło litowe

Najpopularniejsze na rynku smary, łatwe w produkcji oraz w magazynowaniu; dobra pompowalność, odporność na kurz i pył węglowy.

Mydła wapniowe

Wymaganie rzadszego dosmarowywania, dobra odporność na wodę, samo mydło ma dobre właściwości smarne.

Mydło aluminiowe (glinowe)

Najwyższa odporność na wodę, chemikalia , kwasy i zasady

Mydło barowe

Wysoka odporność na wodę, nieco toksyczne.

Mydło sodowe

Włóknista struktura, rozpuszczalne w wodzie- ze względów środowiskowych właściwie wycofane z stosowania

Bentonitowy, krzemionkowy

Nie mają temperatury kroplenia, nie topią się.

Polimocznikowy

Wysoka odporność na wodę, pompowalność, długi czas pracy, nadają się do niskich temperatur.

 

Tablica 3. Ogólne zalecenia doboru smaru do trudnych warunków pracy

Nietypowe, trudne warunki pracy

Sugerowany smar

Obecność wody, cieczy obróbczych

Smary na bazie kompleksowego mydła aluminiowego powinny być stosowane tam gdzie duża ilość wody przepływa przez łożysko; smary na bazie kompleksowych mydeł wapniowych są odpowiednie do incydentalnego kontaktu z wodą.

Obecność kwasów, zasad

Najbardziej zalecane są mydła na bazie sulfonianu wapnia, wazeliny, glinowe kompleksowe.

Agresywne chemikalia takie jak chlor czy tlen

Smary chlorofluorowęglowe. Nie wolno stosować smaru na bazie naftowej ponieważ się zapalą.

Smarowanie kontaktu kauczuk stal

Smary zawierające oleje poliglikolowe lub silikonowe.

 

Tablica 4. Kompatybilność smarów plastycznych ze względu na rodzaj zagęszczacza.

☻- smar jest kompatybilny; ▲- smar jest niekompatybilny; R – zmieszanie jest ryzykowne

 

Rodzaj zagęszczacza /nr

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1. Glinowy kompleksowy

 

R

2.Barowy kompleksowy

 

R

3.Wapniowy stearynian

 

R

4. Wapniowy 12- hydroksy

 

R

R

5. Wapniowy kompleksowy

R

 

6. Wapniowy sulfonian, kompleksowy

R

R

 

R

R

7. Bentonit

 

 

R

8. Litowy stearynian

R

 

R

9. Litowy 12- hydroksy

R

R

 

10. Litowy kompleksowy

 

R

11. Poliuretanowy konwencjonalny

 

12. Poliuretanowy odp. na ścinanie

R

R

 

13. Sodowy

 

R

R

 

 

PASTY SMARUJĄCE, SUCHE ŚRODKI SMARNE

Pasty smarujące stosuje się przede wszystkim do warunków ekstremalnych, tam gdzie konwencjonalne środki smarne nie są wystarczające. Są to najczęściej temperatury powyżej temperatury rozkładu olejów, są one także odpowiednie do środowiska reaktywnego chemicznie. Wady tych środków smarnych to brak zdolności do chłodzenia, mały efekt tłumienia wibracji. Pasty przeciwdziałają utlenianiu ciernemu, zapobiegają drganiom ciernym oraz zużyciu adhezyjnemu. W przypadku, gdy pasta zawiera pył metaliczny temperatura pracy może dochodzić do 1200°C.

Typowe stałe środki smarne stosowane do sporządzania kompozycji stałych środków smarnych to: grafit, disiarczek molibdenu, azotek boru, politetrafluoroetylen, talk, fluorek wapnia, fluorek ceru, disiarczek wolframu, chlorek i jodek ołowiu, fosforan cynku oraz sproszkowane metale(miedź , złoto) itp..

Grafit można stosować do temperatur sięgających 450 °C, dodatkową jego zaletą jest odporność na promieniowanie.

Disiarczek molibdenu można stosować do temperatur sięgających 400 °C. Nadaje się on do stosowania w niskich temperaturach, w obecności wody może promować korozję elektrolityczną, jest mało odporny na kwasy i zasady.

Wyjątkowe właściwości ma azotek boru (postać heksagonalna), wytrzymuje temperatury 1200°C w warunkach utleniających, do tego ma dobre przewodnictwo cieplne.

Pasty smarujące składają się z oleju bazowego (mineralnego lub syntetycznego) dodatków oraz stałych substancji smarnych. Zależnie od zastosowania pasty są dzielone na smarowe, montażowe, wysokotemperaturowe, przewodzące itd.

Dziedziny zastosowania past: śruby, obsady kołków, sworzni, tulejek, łożyska ślizgowe o niskiej lub średniej prędkości poślizgu, przeguby kuliste, łożyskowanie sworzni, koła zębate, łożyska toczne o bardzo małej prędkości poślizgu.

Przy pastach wysoko temperaturowych olej doprowadza stały środek smarny do smarowanych miejsc. W temperaturze 160 do 200°C olej odparowuje a film smarowy tworzy środek stały, który smaruje w wysokich temperaturach.

Pasty przewodzące są to pasty przewodzące ciepło i prąd elektryczny. Aby pasta była efektywna musi być w niej określona minimalna ilość stałego środka smarnego.

Pasty montażowe są stosowane do montażu śrub, zapobiegają zapiekaniu się gwintu śruby, smaruje w nich suchy film smarny po odparowaniu oleju bazowego.

Lakiery ślizgowe są suspensją stałych środków smarnych i dodatków w rozpuszczalnikach i innych substancjach wiążących. W produktach tego typu zawartość stałych środków smarnych może wynosić nawet 70 %. W ten sposób są najczęściej stosowane powłoki z disiarczku molibdenu i teflonowe. Są szczególnie przydatne w środowisku zakurzonym, które jest niekorzystne dla środków smarowych typu past.

Stałe środki smarne są powszechnie stosowane w przy produkcji szkła i przy plastycznej obróbce metali, szczególnie przy tłoczeniu, ciągnieniu, kuciu na zimno i gorąco, odlewaniu.

Często dobrym rozwiązaniem do niektórych trudnych zastosowań są woski smarowe, zapewniają one bardzo dobrą ochronę przed korozją. Woski smarowe składają się z wysokocząsteczkowych węglowodorów syntetycznych i dodatków.

 

Nasi specjaliści pozostają do Państwa dyspozycji w zakresie udzielania porad technicznych na temat stosowania smarów do trudnych zastosowań przemysłowych. W tym celu prosimy o kontakt z Działem Obsługi Klienta tel.+48 81 820 07 88 lub e-mail: biuro@gorner.pl

Działamy na terenie województw: dolnośląskie, mazowieckie, lubuskie, śląskie, opole, małopolskie, kujawsko-pomorskie, podlaskie, pomorskie, podkarpackie, łódzkie, warmińsko-mazurskie, świętokrzyskie, lubelskie, wielkopolskie, zachodniopomorskie.

W ciągu 24 godzin nasze produkty wysyłamy firmą spedycyjną  do takich miast jak: Warszawa, Białystok, Gdańsk, Gorzów Wlkp., Katowice, Kielce, Kraków, Lublin, Łódź, Olsztyn, Opole, Poznań, Rzeszów, Toruń, Wrocław, Bydgoszcz, Zielona Góra, Szczecin.