Unul din cele mai importante lucruri pe care un operator
poate să-l facă pentru echipamentul său este să se asigure că acesta este
lubrifiat corect. Deci ce este un lubrifiant şi cum afectează el operarea când
este utilizat corect? Acest text va răspunde la aceste întrebări şi chiar mai
mult, acoperind bazele lubrifierii. Vom discuta cum un lubrifiant lucrează ca să
elimine frecarea, proprietăţile fizice şi chimice ale lubrifiantului şi multe
alte funcţii ale lubrifiantului.
Mulţi oameni cred că un lubrifiant este utilizat doar ca să
facă lucrurile ,,alunecoase’’. Aceasta este funcţia primară, dar mai sunt multe
avantaje din utilizarea lubrifiantului potrivit.
Lubrifiantul
realizează:
-
reducerea
frecării,
-
reducerea
mărimii uzurii care apare în timpul operării,
-
reducerea
temperaturii de lucru,
-
micşorarea
coroziunii suprafeţelor metalice,
-
îndepărtarea
contaminanţilor din sistem.
Lubrifianţii
au multe proprietăţi care pot fi combinate şi adaptate la nevoile de operare.
De exemplu, sunt chimicale diferite care pot fi adăugate pentru a permite
echipamentului să lucreze eficient la temperaturi extreme. Putem de asemenea să
facem un lubrifiant mai eficient în protejarea suprafeţelor maşinii la presiuni
ridicate. Urmărind solicitările maşinii puteţi să identificaţi în mod corect
tipul de lubrifiant cel mai potrivit prin funcţiile lui specifice.
Ce
este lubrifierea?
Ca să înţelegeţi ce este
lubrifierea trebuie mai întâi să înţelegeţi de ce o folosim. Frecarea este
forţa care se opune mişcării relative între două corpuri în contact. Dacă nu
există frecare nimic nu se va opri din mişcare niciodată. Avem nevoie de
frecare pentru funcţionare, dar sunt situaţii în care vreţi să puteţi să reduceţi
mărimea frecarii. Când vă frecaţi mâinile una de alta, creaţi căldură datorită
frecării între suprafeţele care alunecă ale mâinilor. Acum imaginaţi-vă că
frecaţi mâinile de 3600 de ori pe minut – mâinile vă vor lua foc. O căldură
similară este generată de frecare în echipamentul dvs. Dacă lubrifiantul din
echipamentul dvs nu a fost bine ales ţinând cont de temperatura de lucru, încărcare,
viteză, etc., va rezulta distrugerea echipamentului. Puteţi să uzaţi lagărele sau, dacă opriţi motorul, de
exemplu, şi acesta este prea cald, puteţi gripa lagărele. Oricum amândouă
variantele sunt costisitoare ţinând cont de timpul pierdut, forţa de muncă
folosită şi noile echipamente cumpărate. Pentru a evita avariile de acest fel,
noi ungem maşinile pentru a reduce rezistenţa opusă mişcării, şi ca prim
rezultat, reducerea cantităţii de căldură produsă. Căldura care este produsă de
echipament este transferată uleiului şi poate fi preluată de un răcitor de
ulei.
Sunt multe lucruri de luat în considerare când selectăm
tipul de lubrifiant pe care vrem să-l folosim: viscozitate, aditivii necesari,
proprietăţi, etc. Reducerea frecării şi reducerea căldurii sunt doar două din
motivele pentru care folosim lubrifianţi. Dacă priviţi la microscop suprafeţele
care se mişcă una peste alta, veţi vedea ceva care seamană cu două rânduri de
munţi frecându-se unul de altul. Când se întâmplă aceasta, bucăţi din
materialul mai moale se rup şi crează mici particule abrazive, acestea rup din
piese şi mergând mai departe se crează o abraziune mai mare. Este un cerc
vicios şi modul în care putem preveni să se întâmple aceasta este să creăm un
film lubrifiant.
Două din cele mai obişnuite şi dorite tipuri de film lubrifiant sunt: hidrodinamic şi elastohidrodinamic.
Filmul hidrodinamic
este prezent între suprafeţele care alunecă una faţă de alta. Cel mai obişnuit
exemplu este lagărul de alunecare – cuzinetul. Când un ax este oprit, el stă pe
fundul lagărului, dar când începe să se mişte, el încearcă să se ,,urce’’ pe
suprafaţa lagărului. Straturile microscopice de lubrifiant se freacă unele de
altele şi formează un strat ca o pană între ax şi lagăr protejând amândouă
suprafeţele.
Filmul elastohidrodinamic
este prezent în contactul de rostogolire, ca în rulmenţii cu bile sau cu role. În
această situaţie, materialul mai moale se deformează pentru o fracţiune de
secundă astfel că se măreşte aria de contact între suprafeţele pereche. Aici,
grosimea filmului de ulei este de un micron sau mai puţin, ceea ce ne aduce la
un alt motiv al lubrifierii. Trebuie să reducem numărul particulelor străine
care pot distruge aceste suprafeţe. În situaţia în care filmul este gros de
numai un micron, vă puteţi imagina că orice contaminant care este prezent poate
crea distrugeri majore, de aceea trebuie să eliminăm contaminanţii cât mai mult
posibil. Chiar dacă putem controla cantitatea de contaminanţi care intră în
sistem utilizând etanşări, filtre şi alte dispozitive de control al calităţii,
este imposibil să eliminăm uzura maşinii chiar cu cel mai bun film de
lubrifiant.
Ce putem face cu particulele de uzură pe care nu le dorim?
Anumiţi aditivi din lubrifiant sunt atraşi de aceşti contaminanţi, îi suspendă în
lubrifiant şi îi duce în filtre sau alte sisteme de separare de unde sunt îndepărtate.
În final, sunt multe locuri afectate de umiditate. Ce se întâmplă
când apa şi aerul vin în contact cu metalul? Coroziune, care nu este bună pentru operarea maşinii, după cum ştiţi.
Cum poate să ajute lubrifiantul în această problemă? Sunt aditivi, care acţionează
la fel ca cei pentru controlul contaminanţilor şi previn ca suprafaţa metalului
să vină în contact cu apa. Aceştia previn apariţia ruginii care poate produce
distrugerea suprafeţelor metalice.
Deci lubrifiantul este o substanţă care reduce frecarea, căldura
şi uzura când este introdus ca un film între suprafeţele solide. Utilizarea
lubrifiantului potrivit ajută la maximizarea vieţii lagărelor şi utilajelor,
economiseşte bani, timp şi mână de lucru ceea ce face operarea mai eficientă şi
mai fiabilă.
Din
ce sunt compuşi lubrifianţii pe care îi folosim?
Toţi lubrifianţii pornesc de la un ulei de bază. Sunt trei tipuri: mineral, sintetic şi vegetal. În aplicaţiile industriale, cel mai
adesea avem de a face cu mineral şi sintetic, de aceea ne vom concentra pe
acestea.
Uleiul mineral se obţine din ţiţei şi calitatea depinde de procesul de
rafinare. Există o scală de clasificare a uleiurilor şi diferitele aplicaţii
necesită diferite calităţi de ulei. Uleiul mineral este alcătuit în principal
din patru tipuri de molecule – parafine, parafine ramificate, naftene şi
aromatice.
Uleiurile parafinice au în structură un lanţ lung, drept în timp ce uleiurile
parafinice ramificate sunt la fel dar cu ramificaţii laterale. Aceste sunt
utilizate în special în uleiurile de motor, uleiurile industriale şi uleiurile
de prelucrare.
Uleiurile naftenice au în structură un ciclu saturat şi sunt folosite cel mai
adesea în aplicaţii pentru temperaturi moderate.
Uleiurile aromatice au în structură un ciclu nesaturat şi sunt folosite pentru
fabricarea compuşilor de etanşare şi adezivilor.
Uleiurile sintetice sunt fluide create de om şi au structura lanţului asemănătoare
cu cea a uleiurilor parafinice ramificate. Un avantaj al uleiurilor sintetice
este că mărimea moleculei şi masa moleculară sunt constante, în timp ce la
uleiurile minerale acestea variază; de aceea proprietăţile lor sunt
previzibile.
De ce nu utilizăm uleiuri sintetice dacă ştim exact cum acţionează?
Deşi sunt multe avantaje în utilizarea uleiului sintetic sunt şi multe motive
ca să nu îl folosim. Uleiurile minerale de cea mai bună calitate sunt în cele
mai multe cazuri fabricate din uleiuri parafinice care seamănă foarte bine cu
uleiurile sintetice. De aceea, în multe aplicaţii, uleiul mineral este la fel
de bun ca şi cel sintetic şi este preferat pentru că cel sintetic este scump,
toxic, ridică probleme de solubilitate, incompatibilitate şi eliminare
periculoasă. Totuşi, în aplicaţii extreme, unde se cer puncte de inflamare
ridicate, puncte de curgere coborâte, rezistenţă la foc, stabilitate termică, rezistenţă
la forfecare înaltă sau indice de viscozitate ridicat uleiul sintetic este
exact ceea ce trebuie.
Am amintit câţiva aditivi
care sunt folosiţi cu uleiul de bază pentru a îmbunătăţi performanţele, şi vom
extinde prezentarea şi cu alţi aditivi cei mai folosiţi.
Cea mai importantă proprietate urmărită când alegem un
lubrifiant este viscozitatea.
Aceasta este rezistenţa uleiului la forfecare şi curgere. Cel mai simplu mod de
a descrie viscozitatea este să o comparăm cu substanţe care ne sunt familiare.
Cu cât viscozitatea uleiului este mai mare cu atât curge mai greu. Melasa, de
exemplu, are o viscozitate foarte mare în timp ce uleiul pentru copii are
viscozitate foarte coborâtă. Viscozitate cerută pentru o aplicaţie depinde de
viteză, temperatura de lucru şi tipul de lagăr ca şi de tipul de echipament cum
ar fi cutie de viteze sau motor.
Alături de viscozitate se află indicele de viscozitate care arată modificarea viscozităţii datorată
temperaturii. Cu cât indicele de viscozitate este mai mare cu atât viscozitatea
este mai puţin afectată de temperatură. Această proprietate poate fi îmbunătăţită
cu aditivi pentru indicele de
viscozitate.
Inhibitorii de rugină protejează suprafeţele împotriva ruginirii formând un film
care respinge apa de pe suprafeţele metalice.
Dispersanţii protejează componentele împotriva abraziunii de către
produsele de uzură acoperind particulele şi suspendându-le în ulei astfel încât
ele pot fi uşor spălate şi îndepărtate din sistem.
Aditivii antiuzură şi extremă
presiune (EP) reacţionează cu
componentele suprafeţei şi formează un strat subţire protector care previne
contactul metal-metal. Aceasta este de ajutor în situaţiile în care sunt
presiuni mari şi funcţionări cu opriri şi porniri frecvente.
Detergenţii neutralizează acizii şi curăţă suprafeţele pe care
depunerile pot fi dăunătoare.
Antispumanţii micşorează tensiunea superficială a bulelor astfel încât
acestea se sparg uşor şi reduc spumarea.
Pentru orice ulei componentele sunt uleiul de bază şi
aditivii. Pentru unsori singura
diferenţă este că ele conţin şi un agent
de îngroşare. Acesta este descris cel mai adesea ca ,,buretele care ţine
lubrifiantul”. Până la 30% dintr-o unsoare este alcătuită din agentul de îngroşare
care este un săpun simplu sau complex.
Săpunul simplu este alcătuit din fibre lungi şi are o textură netedă,
untoasă. Exemple de săpunuri simple sunt săpunurile de litiu, poliuree, calciu şi
silice.
Săpunul complex este compus din fibre scurte şi lungi şi are o textură mai
fibroasă. Exemple sunt săpunurile de aluminiu, sodiu şi bariu.
Există
avantaje în utilizarea unei unsori faţă de ulei în anumite aplicaţii. Unsorile
etanşează faţă de contaminanţi, sunt mai potrivite pentru aditivii solizi
insolubili ca bisulfura de molibden şi grafitul, au performanţe mai bune
start-stop pentru că nu se scurg ca uleiurile şi sunt şanse mult mai mici
pentru o pornire uscată. Totuşi, grosimea unsorii limitează viteza lagărelor,
reduce răcirea componentelor, îngreunează luarea de probe şi analizarea lor şi
face dificilă aprecierea cantităţii de unsoare necesară pentru gresare.
Toate acestea trebuie luate în considerare când decidem dacă
un ulei sau o unsoare este mai potrivit/potrivită pentru o aplicaţie dată.
Cu o înţelegere minimă a lubrifierii, puteţi vedea că sunt câteva
avantaje din utilizarea lubrifiantului potrivit în echipamente.