Смазочные материалы: классификация, применение, состав, свойства
Смазочные материалы представлены смазочными маслами и консистентными смазками. Основные термины и определения смазочных материалов даны в ГОСТ 27674 — 88.
Смазочные масла при обычной температуре находятся в жидком состоянии. По назначению они подразделяются на моторные, трансмиссионные, индустриальные, турбинные, электроизоляционные, консервационные, компрессорные и др.
Моторные масла предназначены для уменьшения износа деталей двигателя, снижения потерь на трение. Они выполняют функции теплоотводящей среды и уплотнителя. В зависимости от типа двигателя моторные масла подразделяются на авиационные, автомобильные (карбюраторные и дизельные), автотранспортные и реактивные.
Трансмиссионные масла используются для смазки зубчатых передач (цилиндрических, конических и др.) в коробках передач, ведущих мостах, механизмах рулевого управления, бортовых передачах, а также в гидравлических приводах машин и механизмов.
Индустриальные масла предназначены для смазывания подшипников и пар трения металлообрабатывающих станков и промышленного оборудования, контрольно-измерительной аппаратуры. Они используются в качестве рабочей и закалочной жидкости, а также для изготовления консистентных смазок.
Турбинные масла применяются для смазывания и охлаждения подшипников паровых и газовых турбин, турбокомпрессоров и генераторов электрического тока.
Электроизоляционные масла служат диэлектриком пропитывающей и теплоотводящей сред в трансформаторах, конденсаторах и кабелях. Выпускаются трансформаторные, конденсаторные (для заливки и пропитки изоляции конденсаторов) и кабельные (для маслонаполненных кабелей) электроизоляционные масла.
Консервационные масла применяются для защиты металлических узлов, инструмента и деталей от коррозии.
Компрессорные масла предназначены для смазки поршневых и ротационных компрессоров, воздуходувок и холодильных машин.
Важнейшими свойствами (качественными характеристиками) смазочных масел являются: плотность, вязкость; зависимость вязкости от температуры (оценивается индексом вязкости или температурно-вязкостным коэффициентом); маслянистость (липкость, смазывающая способность) — способность масел прилипать к твердой поверхности с образованием на ней тонкой прочной масляной пленки, называемой граничным слоем; температура застывания; химическая стойкость (термоокислительная стабильность) — невзаимодействие с кислородом при высоких температурах (50 — 60 °С); коксуемость — способность образовывать кокс в условиях высоких температур и давления и без доступа воздуха; температура вспышки, при которой пары смазочных масел, образуя горючую смесь с воздухом, вспыхивают при поднесении к ним пламени.
На потребительском рынке наибольшее распространение имеют моторные и трансмиссионные масла — они востребованы владельцами личных автомобилей.
Моторные масла состоят из базового масла (80 — 90 %) и пакета присадок (10 — 20%), от природы и соотношения которых зависят их ассортимент и набор потребительских свойств. По составу базовое масло может быть:
• минеральным — сложная смесь углеводородов, полученных из нефти;
• синтетическим — органические соединения, полученные в результате целенаправленных химических реакций. Это углеводородные жидкости (полиальфаолефины, алкилбензолы) и эфиры;
• полусинтетическим — смесь высококачественного минерального базового масла и синтетических базовых компонентов.
Пакет присадок, как правило, составляют:
• загущающие — стабилизируют вязкость масла в условиях изменения температуры;
• моющие (детергенты) — уменьшают и предотвращают образование высокотемпературных отложений;
• диспергирующие (дисперсанты) — поддерживают загрязнения, проникшие в масло, в мелкодисперсном взвешенном состоянии;
• антиокислительные и антикоррозионные — снижают скорость окисления и образования в масле нерастворимых, а также коррозионно-активных продуктов;
• противозадирные и противоизносные — предотвращают разрушение контактирующих поверхностей при граничном трении за счет образования защитных пленок;
• депрессорные — понижают температуру застывания масла;
• ингибиторы коррозии — предотвращают коррозию деталей из черных металлов;
• антифрикционные — уменьшают трение;
• противопенные — предотвращают вспенивание.
Существует несколько классификаций моторных и трансмиссионных масел:
• классификация Американского общества автомобильных инженеров (SAE) предусматривает деление по вязкости на зимние, летние и внесезонные масла;
• классификация Американского института нефти (API) учитывает условия применения и уровни эксплуатации. В обозначении вначале буквой указывается тип двигателя — бензиновый или дизель, цифрой — цикличность работы двигателя — четырехтактная или двухтактная;
• отечественная классификация в обозначение включает класс масла по вязкости, тип присадки, вязкость масла, тип двигателя — бензиновый или дизель.
Пластичные (консистентные) смазки при обычной температуре находятся в мазеобразном состоянии, при нагревании переходят в жидкое состояние. Они представляют собой сложные коллоидные системы, твердую фазу которых составляет загуститель (иногда и наполнитель), жидкую — минеральные масла.
Важнейшими свойствами (качественными характеристиками) консистентных смазок являются: пенетрация (консистенция) — степень густоты смазки (измеряется с помощью пенетрометра посредством погружения в смазку конуса, оценивается числом пенетрации, выраженным в десятичных долях миллиметра); температура каплепадения (плавления), при которой смазка переходит в жидкое состояние, характеризует верхний предел рабочей температуры смазки; химическая и механическая стабильность; коллоидная стабильность — стойкость смазок против распада на жидкую и твердую фазы; термическая стабильность — способность сохранять свою структуру и свойства при длительном нагревании.
Наиболее известные консистентные смазки — солидол, графитная смазка, литол и др.
По типу основы пластичные смазки могут быть:
• на нефтяных маслах — полученные переработкой нефти; на синтетических маслах — синтезированные;
• на растительных маслах — полученные переработкой натуральных продуктов;
• на смеси нефтяных и синтетических масел.
По природе загустителя пластичные смазки классифицируются следующим образом:
• мыльные. Для их производства в качестве загустителя применяют мыла. Они подразделяются на натриевые, кальциевые, алюминиевые, литиевые, комплексные. Составляют более 80 % всего производства смазок;
• углеводородные. Для их производства в качестве загустителя используют парафин, церезин, петролатум;
• неорганические. Для их производства в качестве загустителя используют силикаты;
• органические. Для их производства в качестве загустителя используют сажу и полимеры.