علم روانکاری
گریس ها:
در مصارف عمومی و نیز صنعتی عموماً از روانکارهای مایع (روغن ها) و نیمه جامد (گریس ها) استفاده می شود. روغن های روانکار معمولاً در محیط های بسته و محدود مورد استفاده قرار می گیرند و با توجه به مایع بودن و سیالیّت بالای روغن ها نمی توان از آنها در محیط های باز استفاده کرد، چرا که در اثر حرکت سطوح درگیر، کم کم روغن از محل روانکاری جدا شده و سطوح خشک در معرض اصطکاک و سایش شدید قرار میگیرند. علاوه بر این روغن ها تحمل و پایداری محدودی تحت فشارهای بالا دارند و در اثر فشارهای بالا قابلیت روانکاری مؤثر و خواص خود را از دست می دهند. با توجه به موارد فوق گریس ها که موادی نیمه مایع (تا نیمه جامد و بحالت ژلاتینی) می باشند برای روانکاری سطوح باز و نیز تحت فشارهای بالا و شرایط عملیاتی متنوع مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این از گریس ها می توان برای آب بندی دستگاه ها نیز سود برد.
انجمن ملی گریس های روانکار[2]آمریکا گریس را این گونه تعریف کرده است: گریس یک محصول نیمه مایع تا جامد است که از پراکنده کردن ماده سفت کننده در روغن پایه به دست می آید و در اکثر موارد به منظور ایجاد و تقویت بعضی از خواص، به آن مواد افزودنی می افزایند.
به لحاظ تاریخی گریس های اولیه در مصر باستان در حدود 1400 سال قبل از میلاد مسیح از مخلوط کردن روغن زیتون و آهک ساخته شدند. از این محصول در آن زمان برای روانکاری محور چرخ های ارابه های چوبی سود می بردند. نخستین گریس ها (به معنای امروزی آن) در آغاز انقلاب صنعتی در اروپا در سال 1872 با ساخت گریس سدیم، به بازار مصرف عرضه گردیدند. امروزه با پیشرفت صنعت ، گریس های متنوع با کار آیی های متفاوت تولید می شوند.
اجزاء تشکیل دهنده گریس، عبارتند از یک سیال پایه (عموماً روغن های پایه و در برخی موارد سایر مواد نظیر آب) و غلظت دهنده ها به همراه انواع ادیتیوهای تحمل فشار، بهبود دهنده ویسکوزیته، ضدخوردگی، ضداکسیداسیون، ضدکف و ... برحسب موارد کاربرد. بر اساس نوع و مقدار اجزاء تشکیل دهنده گریس و نیز فرایند تولید آن، شبکه ساختمانی با خواص فیزیکی متنوع و مناسب برای انواع شرایط کارکرد نظیر محدوده دمایی بالا یا پائین، فشار بالا و یا ضربه های ناگهانی شدید، لرزش های پیاپی، سرعت حرکت سطوح زیاد، حضور آب و یا سایر مواد خورنده و ... ایجاد می گردد.
در شبکه حاصل از اختلاط روغن پایه، غلظت دهنده و ادیتیوها، روغن موجود در یک محیط همگرا قرار گرفته و با بالا رفتن فشار ویسکوزیته اش بالا می رود و در نتیجه بسادگی فیلم هیدرودینامیک ایجاد می کند.
مزایای روانکاری با گریس در مقایسه با روغن های روانکار عبارتند از:
- قابلیت ماندگاری در محل روانکاری حتی در مواردی که دستگاه و یا قطعه روانکاری شده از آب بندی (Sealing) کامل برخوردار نبوده و احتمال جدایی روانکار از سطوح زیاد باشد.
- سهولت مصرف و کاهش دفعات روانکاری مخصوصاٌ در مواردی که تعویض روانکار در کوتاه مدت و مکرراً میسر نباشد.
- کامل ترشدن آب بندی دستگاها، کاهش نشتی و چکه کردن روانکار
- بهینه سازی چسبندگی روانکار به قطعات در شرایط دما و فشار بالا. معمولاً تشکیل فیلم سیال توسط روغن های روانکار در فشارهای بالا مشکل می باشد.
- سادگی طراحی سیستم های روانکاری
معایب روانکاری با گریس در مقایسه با روغن های روانکار عبارتند از :
- قابلیت خنک کنندگی و پاک کنندگی کم
- عدم قابلیت نفوذ به قطعات ریز و مجاری دستگاها
- نیاز به نیروی کار (کارگر) بیشتر برای روانکاری
جهت انتخاب گریس مناسب برای موارد کاربرد مختلف و بر حسب نیاز توجه به نکات زیر ضروری به نظر می رسد:
- محدوده دمایی قطعه روانکاری شده
- بیشترین سرعت حرکت نسبی قطعات (سرعت دورانی، خطی و ...)
- حداکثر فشار و بار اعمال شده به قطعه روانکاری شده در حین عملکرد
- مقدار تناوب لرزش و ضربه در واحد زمان
- میزان حضور آب یا رطوبت در محیط
- جنس سطوح روانکاری شده
- نوع، ساختار مکانیکی و اندازه قطعه (برینگ، چرخ دنده، زنجیر، قالب گرم و ...)
- تغییرات pH محیط در اثر عوامل عملیاتی
لازم به تاکید مجدد می باشد که فاکتورهای دما، سرعت حرکت قطعه و فشار از فاکتورهای اصلی انتخاب گریس می باشند.
انواع گریس:
گریس ها بر اساس نوع غلظت دهنده به دو گروه اصلی صابونی و غیرصابونی تقسیم می گردند.
گریس های پایه صابونی:
این گریس ها خود به سه دسته گریس های صابونی ساده، اختلاطی و کمپلکس تقسیم می شوند.
- گریس های صابونی ساده: از اختلاط روغن پایه و یک صابون فلزی (نمک و یا در واقع محصول واکنش یک اسید چرب و یک قلیای فلزی نظیر آلومینیوم، سدیم، کلسیم، باریم، لیتیوم و ...) حاصل می شوند.
- گریس های صابونی اختلاطی: از اختلاط روغن پایه با صابون های دو فلز متفاوت حاصل می شوند. لازم به ذکر است که تمام صابون های فلزی قابلیت اختلاط با یکدیگر را ندارند.
- گریس های صابونی کمپلکس: عموماً غلظت دهنده این نوع گریس ها ترکیبی از یک صابون ساده فلزی با یک اسید آلی می باشد. گریسهای پایه کمپلکس خواصی کاملاً متفاوت از گریس های صابونی ساده مربوطه دارند. این گریس ها معمولاً بطور قابل ملاحظه ای نقطه قطره بالاتر و مقاومت و کارایی بهتری در فشار و سرعت های بالاتر دارند. گریس های صابونی کمپلکس به علت بالا بودن نقطه قطره عموماً در درجه حرارت های بالا کاربرد دارند.
گریس های پایه غیرصابونی:
این گریس ها به دو دسته گریس های پایه معدنی و پلیمری تقسیم می گردند.
- گریس های پایه معدنی: که ترکیبی از یک غلظت دهنده معدنی نظیر خاک بنتونیت (سیلیکات معدنی تعدیل شده) و یا گرافیت با یک سیال پایه نظیر روغن و یا آب می باشند.
- گریس های پایه پلیمری: نظیر گریس های پلی اوره و پودرهای ترموپلاستیک
