Hướng dẫn mỡ bôi trơn ở nhiệt độ cao nhiệt độ cao

Có nhiều tiêu chí cần xem xét khi lựa chọn mỡ bôi trơn nhiệt độ cao cho các thiết bị bôi trơn bằng mỡ, nóng.

Việc lựa chọn phải bao gồm việc xem xét loại dầu và độ nhớt, chỉ số độ nhớt của dầu, loại chất làm đặc, độ ổn định của thành phần được tạo thành bởi dầu và chất làm đặc), thành phần phụ gia và tính chất, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ vận hành, ô nhiễm khí quyển, tải, tốc độ, tái phân phối khoảng thời gian, v.v.

Với nhiều chi tiết khác nhau để giải quyết, việc lựa chọn mỡ bôi trơn phải phù hợp với điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt đặt ra một số quyết định kỹ thuật bôi trơn khó khăn hơn.

Với nhiều tùy chọn, tiềm năng cho các vấn đề không tương thích và giá cao cho một sản phẩm nhiệt độ cao nhất định, kỹ sư bôi trơn phải có chọn lọc và phân biệt đối xử khi tìm nguồn cung ứng sản phẩm để đáp ứng các yêu cầu nhiệt độ cao.

Nhiệt độ cao

'Cao' là tương đối khi mô tả các điều kiện nhiệt độ. Vòng bi chạy trong ứng dụng bảng cuộn cán thép có thể tiếp xúc với nhiệt độ quá trình vài trăm độ và có thể chịu nhiệt độ ổn định từ 250ºF đến 300ºF (120ºC đến ± 150ºC).

Lắp ráp ô tô treo các bộ phận kim loại sơn trên băng tải dài và dệt chúng thông qua các lò sấy lớn để làm khô bề mặt kim loại sơn. Nhiệt độ hoạt động của các lò đốt gas này được duy trì ở mức 400ºF (205ºC).

Trong hai trường hợp này, các tiêu chí lựa chọn khác nhau đáng kể. Ngoài khả năng chịu nhiệt, dầu mỡ được sử dụng trong ứng dụng nhà máy thép nóng có thể yêu cầu khả năng chịu tải đặc biệt, ổn định oxy hóa, độ ổn định cơ học, khả năng chống rửa nước và khả năng bơm tốt, và với mức giá phù hợp với khối lượng tiêu thụ lớn. Với tất cả các yếu tố quan trọng cần xem xét, nó rất hữu ích để có một chiến lược lựa chọn mỡ.

Chiến lược lựa chọn

Một điểm khởi đầu hợp lý để lựa chọn dầu mỡ ở nhiệt độ cao là xem xét bản chất của nhiệt độ và nguyên nhân gây suy thoái sản phẩm. Mỡ có thể được chia theo nhiệt độ dọc theo các dòng trong Bảng 1.

Có mối tương quan chung giữa phạm vi nhiệt độ hữu ích của dầu mỡ và giá dự kiến ​​trên mỗi pound. Ví dụ, một loại dầu dựa trên hydrocacbon có chứa flo (loại dầu tổng hợp) có thể hoạt động hiệu quả cao tới 570ºF (300ºC) trong các ứng dụng không gian nhưng cũng có thể tốn hàng trăm đô la mỗi pound.

Hành vi lâu dài của dầu mỡ bị ảnh hưởng bởi nguyên nhân suy thoái, ba trong số đó đặc biệt quan trọng: ổn định cơ học (cắt và căng thẳng), ổn định oxy hóa và ổn định nhiệt. Ứng suất oxy hóa và nhiệt có liên quan đến nhau. Các ứng dụng nhiệt độ cao thường sẽ làm giảm mỡ thông qua ứng suất nhiệt, kết hợp với thất bại oxy hóa xảy ra nếu sản phẩm tiếp xúc với không khí. Điều này tương tự như những gì được mong đợi với hầu hết các ứng dụng bôi trơn bằng dầu công nghiệp.

Tính chất của mỡ bôi trơn nhiệt độ cao

Dầu gốc

Khi lựa chọn chất bôi trơn cho các ứng dụng bôi trơn bằng dầu, người ta thường bắt đầu với việc xem xét các đặc tính hiệu suất dầu gốc. Đây cũng là một điểm khởi đầu tốt cho các sản phẩm dầu mỡ. Mỡ bao gồm ba thành phần: dầu gốc, chất làm đặc và gói phụ gia. Có nhiều tùy chọn mà từ đó nhà sản xuất tạo ra sản phẩm cuối cùng. Bảng 2 bao gồm một số tùy chọn này. 1

Dầu gốc có thể được chia thành các loại khoáng sản và tổng hợp. Dầu khoáng là thành phần cơ sở dầu được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm khoảng 95% mỡ bôi trơn được sản xuất. Este tổng hợp và PAO (hydrocacbon tổng hợp) là tiếp theo, tiếp theo là silicon và một số loại dầu tổng hợp kỳ lạ khác. 2

Viện Dầu mỏ Mỹ chia dầu gốc thành năm loại có ích trong bước đầu lựa chọn dầu gốc theo giới hạn hiệu suất.

Các sản phẩm nhóm I là các kho chứa dầu hỏa paraffinic có chứa xà lách và dung môi tinh chế với tỷ lệ phần trăm cao các phân tử không bão hòa 'không ổn định' có xu hướng thúc đẩy quá trình oxy hóa. Ngoài ra, còn có các sản phẩm phân cực còn lại trong các loại dầu gốc nhóm I được gọi là dị vòng (phân tử nitơ, lưu huỳnh và oxy). Mặc dù các sản phẩm phân cực có phản ứng, chúng giúp hòa tan hoặc phân tán các chất phụ gia để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Nhóm II và Nhóm III là các loại dầu khoáng trải qua quá trình xử lý rộng rãi để loại bỏ các phân tử phản ứng và bão hòa (với hydro) các phân tử để cải thiện sự ổn định. Trong một nghĩa nào đó, các loại dầu gốc này giống như các hydrocacbon tổng hợp nhóm IV (PAOs) hơn các loại dầu khoáng nhóm I. Các tính chất oxy hóa và nhiệt có thể rất tốt như là kết quả của việc loại bỏ các phân tử dị vòng phản ứng.

Các hydrocacbon tổng hợp nhóm IV (chất lỏng SHC) được tạo ra bằng cách kết hợp hai hoặc nhiều hydrocacbon nhỏ hơn để tổng hợp các phân tử lớn hơn. Những chất lỏng này có thể có độ ổn định tốt hơn một chút, nhưng chỉ huy một mức giá cao hơn. Dầu gốc nhóm V có một đường phân hủy đã được xác định nhưng khác nhau (không phải chủ yếu là nhiệt hoặc oxy hóa).

Dầu gốc khoáng và tổng hợp làm suy giảm nhiệt kết hợp với sự thoái hóa oxy hóa nếu sản phẩm tiếp xúc với không khí. Điểm phá vỡ mà tại đó các phân tử dầu cá thể trong dầu khoáng tổng hợp cao (Nhóm II +, Nhóm III) và hydrocacbon tổng hợp sẽ bắt đầu làm sáng tỏ, giải phóng các nguyên tử cacbon từ chuỗi phân tử, khoảng 536ºF đến 608ºF (280ºC đến 320ºC). 3,4

Nhà sản xuất mỡ sẽ chọn nguyên liệu cho sự quen thuộc của họ, và có lẽ là nguyên liệu sẵn có. Nếu nhà sản xuất tạo ra một loại chất lỏng cơ bản tổng hợp và quen thuộc với các cơ chế phá hủy khác nhau của chất lỏng đó, thì có khả năng loại cơ sở tổng hợp này thường được chọn để phát triển sản phẩm mới.

Dày

Các vật liệu được chọn làm chất làm đặc mỡ có thể hữu cơ, chẳng hạn như polyurea; vô cơ, chẳng hạn như đất sét hoặc silica bốc khói; hoặc xà phòng xà phòng / phức hợp, chẳng hạn như lithium, nhôm hoặc phức hợp canxi sulfonat. Tính hữu ích của mỡ theo thời gian phụ thuộc vào gói, không chỉ hệ thống dày hoặc loại dầu gốc. Ví dụ, silica có điểm rơi là 2.732ºF (1.500ºC) là một ví dụ cực đoan. 5

Tuy nhiên, do hiệu suất mỡ phụ thuộc vào sự kết hợp của vật liệu, điều này không đại diện cho phạm vi nhiệt độ hữu ích. Một số mỡ bôi trơn dày (bentonite) có thể tương tự có điểm nóng chảy rất cao, với các điểm rơi trên các tờ dữ liệu sản phẩm là 500ºC hoặc cao hơn. Đối với các sản phẩm không tiếp xúc này, dầu bôi trơn sẽ cháy ở nhiệt độ cao, để lại dư lượng hydrocarbon và chất làm đặc.

Hệ thống chất làm đặc polyurea hữu cơ cung cấp các giới hạn phạm vi nhiệt độ tương tự như mỡ bôi trơn bằng xà phòng kim loại, nhưng bổ sung nó có đặc tính chống oxy hóa và chống mài mòn đến từ chất làm đặc. Chất làm đặc Polyurea có thể trở nên phổ biến hơn nhưng chúng rất khó sản xuất, đòi hỏi phải xử lý một số vật liệu độc hại.

Trong khi chất làm đặc có điểm rơi cao, thành phần bắt đầu phân hủy nhiệt ở nhiệt độ giới hạn tính hữu dụng của nó theo thời gian ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, nó không có xu hướng pro-oxidant của mỡ bôi trơn bằng xà phòng kim loại. Ngoại lệ là hệ thống làm giàu phức tạp canxi sulfonate. Tương tự như polyurea, nó sở hữu chất chống oxy hóa vốn có, tính chất chống gỉ vốn có, nhưng ngoài ra còn có điểm rơi cao vốn có và thuộc tính EP / chống mài mòn.

Tùy chọn thể loại thứ ba là xà phòng bằng kim loại hoặc hệ thống làm xà phòng phức hợp. Dầu mỡ dày phức tạp Lithium có giới hạn nhiệt độ tối đa vượt trội so với mỡ lithium đơn giản, bởi vì chất làm đặc cung cấp các giới hạn suy thoái nhiệt cao hơn.

Nói chung, chất làm đặc xà phòng kim loại có giới hạn suy thoái nhiệt nằm trong khoảng từ 250ºF đến 430ºF (120ºC và 220ºC). 6 Tuy nhiên, trừ các thành phần mỡ được bổ sung đúng cách chống lại quá trình oxy hóa và suy thoái nhiệt, sản phẩm cuối cùng cho thấy một điểm nhỏ giọt của 500ºF (260ºC) hoặc cao hơn sẽ không có bất kỳ hữu ích hơn cho dịch vụ lâu dài hơn một mỡ với một điểm rơi thấp.

chất phụ gia

Các chất phụ gia được lựa chọn để sản xuất mỡ cũng phải được xem như các bộ phận của toàn bộ hơn là các bộ phận rời rạc đơn giản mà phải chịu được các giới hạn thử nghiệm đã đặt. Các chất phụ gia có xu hướng cung cấp tính chất cho mỡ trong thời trang tương tự như dầu bôi trơn: ổn định oxy hóa, chống ăn mòn, chống mài mòn, đặc tính lưu lượng nhiệt độ thấp, khả năng chống nước, v.v.

Các chất phụ gia phải có khả năng làm việc hiệp đồng với chất làm đặc và dầu để dẫn đến một hỗn hợp cân bằng, ổn định của ba thành phần riêng biệt.

Khả năng tương thích mỡ nhiệt độ cao

Khả năng tương thích, hoặc không tương thích, giữa mỡ bôi trơn nhiệt độ cao phải được giải quyết trước khi lựa chọn. Bởi vì mỡ bôi trơn đại diện cho một hỗn hợp phức tạp của hóa chất với một sự cân bằng được xác định và thiết kế, việc bổ sung các hóa chất không có kế hoạch có xu hướng làm mất thăng bằng và làm suy giảm mức độ hiệu suất.

Theo nguyên tắc tỷ lệ Arrhenius, phản ứng hóa học tăng gấp đôi cho mỗi nhiệt độ tăng 10ºC, các vấn đề không tương thích rõ rệt hơn ở nhiệt độ cao. Việc thiếu khả năng tương thích xuất hiện như mỡ mỏng. Nếu mỏng xảy ra, người dùng có thể relubricate để tuôn ra sản phẩm gốc cho đến khi vấn đề chấm dứt.

Ngoài ra, người dùng có một sự lựa chọn khó khăn hơn để thực hiện, yêu cầu tháo dỡ thiết bị để loại bỏ sản phẩm gốc và làm sạch hệ thống. Các chất làm đặc, phụ gia và các loại dầu gốc có thể có vấn đề ở các khoảng nhiệt độ khác nhau và giới hạn thời gian sử dụng. Trước khi chuyển đổi hệ thống chính thành mỡ mới, kiểm tra toàn diện có thể được bảo hành để ngăn ngừa sự chậm trễ đáng kể về chi phí và thời gian do các vấn đề bảo trì lâu dài.

Trong khi thử nghiệm được bảo hành khi thay đổi giữa các lớp chất làm đặc, ít có khả năng xảy ra sự cố khi chuyển đổi trong các gia đình xà phòng bằng kim loại hoặc các sản phẩm xà phòng phức tạp (lithium to lithium, lithium phức tạp đến lithium phức tạp nhôm phức hợp nhôm, v.v ... .).

Mỡ thường sẽ làm mềm khi đạt đến giới hạn tới hạn (tuy nhiên cũng có thể làm cứng), hậu quả của ma trận giữa phụ gia, dầu và chất làm đặc trở nên không ổn định và phân hủy. Rất khó để xác định chính xác khi nào sự phân hủy sẽ xảy ra, xem xét nhiệt độ và dòng thời gian. Khi các biến được giới thiệu, chẳng hạn như một hỗn hợp hóa chất mới (kết quả của việc trộn mỡ), nó trở nên khó dự đoán kết quả hơn. Điều này chỉ ra tầm quan trọng của việc không trộn mỡ.

Với các sản phẩm mỡ nhiệt độ cao được thiết kế đặc biệt, những vấn đề này có thể trở nên rõ rệt hơn. Nhiều chất lỏng kỳ lạ được sử dụng trong mỡ bôi trơn nhiệt độ cao (polyethylen flo hóa, polyetyl ​​perfluro, phenal-polyethers, silicon, vv) sẽ kéo dài hơn hệ thống dày của chúng.

Nếu một thành phần mỡ đặc biệt nhạy cảm với độ ẩm, thì bất kể khả năng chịu được nhiệt của dầu mỡ một mình thì việc sử dụng sản phẩm phải được cân nhắc chống lại nguy cơ suy giảm độ ẩm của quá trình mỡ.

Nó có thể là không khôn ngoan để sử dụng một loại dầu glycol hòa tan trong dầu trong một ứng dụng có độ ẩm cao, chẳng hạn như một hệ thống rửa băng tải. Mặc dù chất lỏng có thể có khả năng chống lại sự phân hủy nhiệt từ nhiệt của hệ thống sấy, độ ẩm đặt ra một nguy cơ hiệu suất có thể không được loại bỏ hoàn toàn.

Làm cách nào để biết liệu một ứng dụng có đảm bảo một sản phẩm có hiệu suất đặc biệt, nhiệt độ cao không?

Bởi vì các loại dầu, chất phụ gia và bazơ sẽ phản ứng ở các mức độ khác nhau, nên có điều gì đó tốt để nói về việc sử dụng các sản phẩm đơn giản hơn. Cân nhắc xem ứng dụng có liên tục ở nhiệt độ cao hay không. Nếu nó liên tục - liên tục 392ºF (200ºC) hoặc cao hơn - sau đó đi với sản phẩm cao cấp hơn sau khi thử nghiệm thích hợp. Nếu nhiệt độ không liên tục, thì một sản phẩm tầng giữa có thể hữu ích ngang nhau với các khoảng thời gian tái định vị thích hợp được điều chỉnh thích hợp.

Cách chọn mỡ bôi trơn nhiệt độ cao

Thực hiện theo các bước sau khi chọn mỡ bôi trơn ở nhiệt độ cao:

1. Xác định phạm vi nhiệt độ thực. Nhiệt độ hoạt động có thể ít hơn so với những gì nó có vẻ. Sử dụng cảm biến tiếp xúc hoặc không tiếp xúc để đo nhiệt độ hoạt động của mỡ. Nó có vượt quá 392ºF (200ºC) không?

2. Nó liên tục hay liên tục? Nếu nó liên tục, hãy tìm một sản phẩm hàng đầu đáp ứng các yêu cầu hoạt động.

3. Chu trình làm nóng và làm mát có đi cùng với các khoảng thời gian hoạt động và không hoạt động của máy móc không? Hãy xem xét nếu độ ẩm có thể được gây ra thông qua một trong hai bầu không khí hoặc impingement.

4. Khoảng thời gian hoặc cơ hội tái định cư hợp lý là gì? Nếu việc tái phân phối sẽ khó khăn, thì hãy xem xét một sản phẩm hàng đầu để đạt được chi phí sử dụng thấp hơn mặc dù nó đắt hơn.

5. Xem xét bất kỳ vấn đề mỹ phẩm. Sản phẩm có thể nhỏ giọt vào một thành phần trong quá trình không? Tần số và khối lượng tái cân bằng phải được cân bằng với các vấn đề ô nhiễm sản phẩm.

Tài liệu tham khảo

1. Lansdown, A. Bôi trơn và lựa chọn chất bôi trơn: Hướng dẫn thực hành. p. 126.
2. Lansdown, A. Bôi trơn và lựa chọn chất bôi trơn: Hướng dẫn thực hành. p. 126.
3. Lansdown, A. (1994). Bôi trơn nhiệt độ cao. p. 102.
4. Lansdown, A. (1994). Bôi trơn nhiệt độ cao. p. 108.
5. Lansdown, A. (1994). Bôi trơn nhiệt độ cao. p. 150.
6. Lansdown, A. (1994). Bôi trơn nhiệt độ cao. p. 150.
7. Lansdown, A. (1994). Bôi trơn nhiệt độ cao. p. 53.