Назначение, состав и получение пластичных смазок

Пластичные смазки предназначены для применения в узлах трения, где масло не удерживается или невозможно обеспечить непрерывное пополнение его запаса.

Пластичные (консистентные) смазки — особый класс смазочных материалов, которые получают загущением смазочных масел (дисперсионная среда) твердыми веществами (дисперсионная фаза). В этой системе твердая фаза (загуститель) образует структурный каркас, который удерживает в своих ячейках жидкую дисперсионную среду. В качестве такого структурного каркаса используются жирные соли мягких металлов. Но могут применяться и мыло, парафин или пигмент. Название металла, как правило, переносят на саму смазку — натриевая, кальциевая, литиевая, бариевая, магниевая, цинковая, стронциевая и т. д.

Если на долю дисперсионной среды (масло) приходится основная масса (70—95 %), то дисперсионная фаза (загуститель) составляет 5—30 %.

При заданных условиях такая смазка находится в пластичном мазеобразном состоянии. При достижении определенной температуры предела пластичная смазка плавится и расслаивается.

Пластичные смазки не стекают с наклонных и вертикальных поверхностей и удерживаются в узлах трения при действии высоких нагрузок и инерционных сил.

Пластичные смазки нашли широкое применение в качестве защитных, герметизирующих, антифрикционных и противоизносных материалов.

На долю дисперсной среды в пластичных смазках приходится 70—95 % массы, как правило, это минеральные масла. Для получения большего интервала рабочих температур используют такие синтетические жидкости, как силиконы и диэфиры.

Кроме дисперсионной среды и загустителя смазки могут содержать стабилизаторы и модификаторы коллоидной структуры, присадки и наполнители для придания или улучшения функциональных свойств, а также красители.

Действие смазки гораздо сложнее, чем масла. Поэтому для грамотного выбора того или иного состава необходимо знать его свойства.

 

Эксплуатационные свойства пластичных смазок

Температура каплепадения

В пластичной смазке при нагревании происходит необратимый процесс разрушения кристаллического каркаса, и смазка становится текучей. Переход из пластичного состояния в жидкое условно выражают температурой каплепадения, т. е. температурой, при которой из стандартного прибора при нагревании падает первая капля смазки. Температура каплепадения смазок зависит от вида загустителя и его концентрации.

По температуре каплепадения смазки делят на тугоплавкие (Т), среднеплавкие (С) и низкоплавкие (Н). Тугоплавкие смазки имеют температуру каплепадения выше 100 °С; низкоплавкие — до 65 °С. Во избежание вытекания смазки из узла трения температура каплепадения должна превышать температуру рабочего узла на 15—20 °С.

 

Механические свойства

Механические свойства смазок характеризуются пределом прочности смазок при сдвиге и пенетрацией.

Предел прочности — это минимальное удельное напряжение, которое нужно приложить к смазке, чтобы изменить ее форму и сдвинуть один слой смазки относительно другого. При меньших нагрузках пластичные смазки сохраняют свою внутреннюю структуру и упруго деформируются подобно твердым телам, а при больших давлениях структура разрушается, и смазка ведет себя как вязкая жидкость.

Предел прочности зависит от температуры смазки — с повышением температуры он уменьшается. Этот показатель характеризует способность смазки удерживаться в узлах трения, противостоять сбросу под влиянием инерционных сил. Для рабочих температур предел прочности не должен быть ниже 300—500 Па.

 

Пенетрация — условный показатель механических свойств смазок, численно равный глубине погружения в них конуса стандартного прибора за 5 с. Пенетрация — показатель условный, не имеющий физического смысла, и не определяет поведение смазок в эксплуатации. В то же время, так как этот показатель быстро определяется, им пользуются в производственных условиях для оценки идентичности рецептуры и соблюдения технологии изготовления смазок.

Число пенетрации характеризует густоту смазок и колеблется от 170 до 420.

 

Эффективная вязкость

Вязкость смазки при одной и той же температуре может иметь различное значение, которое зависит от скорости перемещения слоев относительно друг друга. С увеличением скорости перемещения вязкость уменьшается, так как частицы загустителя ориентируются по ходу движения и оказывают меньшее сопротивление скольжению. Увеличение концентрации и степени дисперсности загустителя приводят к увеличению вязкости смазки. Вязкость смазки зависит от вязкости дисперсной среды и технологии приготовления смазки.

Вязкость смазки при определенной температуре и скорости перемещения называется эффективной вязкостью и рассчитывается по формуле

ηэф = τ/D

где т — напряжение сдвига; D — градиент скорости сдвига.

Показатель вязкости имеет большое практическое значение. Он определяет возможность подачи смазок и заправки в узлы трения с помощью различных заправочных устройств. Вязкость смазки определяет также расход энергии на ее перекачку при перемещении смазанных деталей.

 

Коллоидная стабильность

Коллоидная стабильность — это способность смазки сопротивляться расслаиванию.

Коллоидная стабильность зависит от структурного каркаса смазки, который характеризуется размерами, формой и прочностью связей структурных элементов. Следовательно, на коллоидную стабильность оказывает влияние вязкость дисперсной среды: чем выше вязкость масла, тем труднее ему вытекать.

Выделение масла из смазки увеличивается с повышением температуры, увеличением давления под действием центробежных сил. Сильное выделение масла не допустимо, так как смазка может ухудшить или потерять полностью свои смазочные свойства. Для оценки коллоидной стабильности используют различные приборы, способные выпрессовывать масло под действием нагрузки.

 

Водостойкость

Водостойкость — это способность смазки противостоять размыву водой. Растворимость смазки в воде зависит от природы загустителя. Наилучшей водостойкостью обладают парафиновые, кальциевые и литиевые смазки. Натриевые и калиевые — водорастворимые смазки.