какая смазка стойка в парах кислот
15. Смазки
Смазывающие материалы должны подбираться таким образом, чтобы они в рассматриваемых условиях работы обеспечивали сохранение жидкой прослойки, не выдавливались, были бы физически и химически стабильными.
Смазки подразделяются на следующие группы:
а) по основному назначению: антифрикционные, защитные и уплотняющие;
б) по основным свойствам: низко-, средне-, тугоплавкие (с температурой каплепадения соответственно до 65, 100 и свыше 100° С); водостойкие (не растворяющиеся в воде); морозостойкие (сохраняющие работоспособность при температуре ниже —30° С); активированные (для особо высоких нагрузок); защитные от коррозии, не растворяющие резину и кислотоупорные.
Для различных деталей арматуры используются следующие смазочные материалы.
1. Для редукторов приводов (подшипники, зубчатые и червячные передачи и др.) применяются индустриальные масла, широко используемые в машиностроении, или автол 6.
2. Для резьбовых пар шпиндель — ходовая гайка смазка должна удовлетворять следующим требованиям: не стекать после нанесения на резьбу, выдерживать большие контактные давления, по возможности не растворяться в атмосферных осадках, быть стойкой при заданной температуре. При нормальной температуре для этой цели подходит также солидол, состоящий в основном из вязкого минерального масла, загущенного кальциевым мылом жирных кислот. Он предназначен для работы при больших нагрузках, небольших скоростях скольжения и температуре до 55° С. При повышенных температурах следует применять более тугоплавкие смазки.
При высоких температурах в состав смазки обычно вводится в качестве компонента чешуйчатый или коллоидный графит, оказывающий хорошее смазывающее действие в трущихся парах, однако в присутствии кислорода и воды графит работает как абразив. Кроме того, на аустенитных сталях и стали 3X13, где много хрома, графит при высокой температуре образует карбиды хрома и создает точечную (язвенную) коррозию. Карандашный мелкозернистый графит с малой зольностью для смазок лучше чешуйчатого, и наилучшим является дисперсный графит, оба они не дают язвенной коррозии.
3. Для узлов трения без воды при температуре до 115° С широко применяется универсальная тугоплавкая смазка УТ-1 по ГОСТ 1957—73 (консталин жировой), а при температуре до 135° С — смазка УТ-2.
4. Для ушютнительных поверхностей чугунных газовых кранов используется специальная кальциевая смазка на касторовом масле, применимая при температуре от —30 до +60° С. Уплотнительные поверхности кранов из цветных сплавов (бронзы и латуни) смазываются смазко» «Карбюр», пригодной для температур от —30 до +50° С.
5. Для уплотнительных поверхностей чугунных и стальных задвижек применяется синтетическая смазка типа 1-13С. Смазка пригодна для температур от —30 до +100° С.
6. При консервации деталей арматуры на время складского хранения наилучшую защиту обеспечивает пушечная смазка УНЗ по ГОСТ 3005—51, она, как правило, используется лишь для ответственных объектов.
Широкое применение имеют антифрикционные смазки ЦИАТИМ-201 и ЦИАТИМ-221. Смазка ЦИАТИМ-201 по ГОСТ 6267—59 представляет собой минеральное масло, загущенное литиевым мылом. Она может быть использована при температуре от —60 до +120° С. Смазка химически стабильна, но не рекомендуется для работы в контакте с цветными сплавами. Смазка ЦИАТИМ-221 по ГОСТ 9433—60 используется в широком диапазоне температур (от —60 до + 150° С) и представляет собой кремнийорганическую жидкость, загущенную литиевым мылом. Смазка не действует на резину, поэтому она может быть использована также для смазки резиновых манжет. Смазка ЦИАТИМ-221 стойка в парах кислот.
Большие перспективы для использования в арматуростроении имеет смазка, представляющая собой кремнийорганическую жидкость с дисульфидом молибдена — двусернистым молибденом 
. Дисульфид молибдена стоек в атмосфере азота, водорода, в серной, фосфорной и уксусной кислотах при температуре от —200 до +450° С, в окисляющих средах не стоек, так как окисляется содержащаяся в нем сера. Такая смазка может значительно улучшить работу кранов и резьбовых соединений шпиндель—ходовая гайка, уменьшить силы трения и износ деталей при температуре до +250° С, а для стали Х18Н10Т — до +350° С. Она может также улучшить условия работы уплотняющих поверхностей арматуры.
Некоторые смазочные материалы и область их применения приведены в табл. 1.44.
Исследования смазочных материалов последних лет выявили положительную роль некоторых вводимых в смазку металлических порошков, которые, осаждаясь на поверхностях трения, предохраняют их от износа и задирания и снижают силу трения в паре. Такие смазки получили название плакирующие. Так, присутствие свинца, олова и серебра в смазке снижает силу трения. Введение порошков меди и цинка увеличивает силу трения. Однако в обоих случаях задиры не появляются вплоть до контактных давлений, при которых происходит пластическая деформация стали, и температур, при которых начинает плавиться плакирующий металл. Применение таких смазок открывает широкие перспективы повышения допускаемых контактных давлений в парах шпиндель—ходовая гайка, зазор в которых, однако, не должен быть меньше 100 мкм (наибольший размер гранул порошка). Порошки вводятся в количестве 10% от веса смазки (10% порошка, 90% смазки) и перемешиваются механически.
1.44. Некоторые смазочные материалы и область их применения
Предельная температура, °С
Масло индустриальное; автол б
Консталин жировой УТ-1 и УТ-2
Консталин синтетический УТс-1 и УТс-2
Солидол жировой УС-1; УС-2; УС-3 и его заменитель — солидол синтетический УСс-1, УСс-2, УСс-3
ВНИИ НП-223; ВНИИ НП-228
Фторированная смазка 5-ОКФ; 10-ОКФ
Подшипники, механические передачи и др.
Узлы трения без контакта с водой
Заменитель жирового консталина
Узлы трения при контакте с водой
Узлы трения, работающие при повышенной влажности (смазка химически стабильна)
Узлы трения, работающие в контакте с агрессивными средами (смазка химически стабильна, водоупорна, не разрушает резину)
Узлы трения, работающие при повышенной температуре
Узлы трения, работающие в контакте с агрессивными средами
Герметизация арматуры на магистральных газопроводах
Смазка для штоков задвижки.
Запорные задвижки активно устанавливаются в трубопроводные системы различного типа и назначения. Главная цель их применения – возможность временного перекрытия и открытия движения потока в соответствии с техническими требованиями и производственными потребностями. Изделия отличает широкий диапазон рабочих диаметров прохода, который может составлять до 2-3 м. Они выдерживают высокий уровень давления (до 25 МПа) и могут работать в температурном диапазоне вещества выше 500◦ С.
Применение качественных надежных смазочных материалов помогает оптимизировать и повышать эффективность работы трубопроводной арматуры, а также предотвращает проблемы, риск появления которых возникает в ходе эксплуатации запорной арматуры (задвижек).
Смазка помогает:
Рис. 1 Устройство
Устройство запорных задвижек
Арматура запорного применения разнообразна модификациями и типами. Принцип устройства изделия можно рассмотреть на примере клиновой задвижки. Узловые элементу устройства располагаются в рабочей полости, образованной корпусом и крышкой изделия. Внутри нее происходит перемещение затворного механизма. Расположение уплотнительных поверхностей зависит от типа затвора, поэтому их смыкание может происходить параллельно друг другу или же под углом. Перемещение затвора выполняется перпендикулярно оси движения вещества в трубопроводе. Происходит это за счет вращения штока и резьбовой пары, которую составляют шпиндель и ходовая гайка. В качестве привода используется маховик (ручной способ управления) или электродвигатель (автоматическое управление). С противоположных сторон корпуса имеются два ходовых ответвления – соединительные узлы для фиксации на трубопроводе (с помощью фланцев, муфты или сварки).
Смазка для узловых механизмов и соединений
Исправная работа узловых элементов устройства становится возможной только при эксплуатации запорной арматуры в соответствии с требованиями руководящих документов. Использование смазки в паре шпиндель-ходовая гайка является необходимым условием, позволяющим существенно сократить износ.
Прежде, чем смазывать шток задвижки, важно учитывать:
Материал для смазки должен эффективно распределяться на поверхности деталей, сохранять должную физическую стойкость, не провоцировать нежелательных химических реакций с прокладками и металлическими элементами.
Критерии выбора
Среди значимых свойств, смазки для трубопроводной арматуры, следует выделять:
В зависимости от цели применения можно выделить смазки:
По уровню температуроустойчивости выделяются:
Практика использования смазочных материалов
В узлах трения, штока и резьбовой пары шпиндель-ходовая гайка, применяются смазки различного типа и состава.
ЦИАТИМ-201
Рис. 2 Смазка ЦИАТИМ 201
Смазочный материал выпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 6267-74.
Физико-химические свойства изделия характеризует таблица 1
Внешний вид продукта
Однородная кремообразная субстанция с характерным желтоватым или коричневатым оттенком
Вязкость (t +50C), Па·с
Предел прочности (t +50C), Па
Процент выделения масла (стабильность)
Коррозийное воздействие на металлы
Стабильность против окисления, мг на 1 г смазки
Основа средства – минеральное масло с добавлением литиевого масла в качестве загустителя. Смазка отличается химической стабильностью, предотвращает окислительные реакции на воздухе. Но при этом ее не рекомендуется использовать при высоких эксплуатационных нагрузках, а также нежелательным является контакт изделия со сплавами, содержащими цветные металлы.
ЦИАТИМ-221
Рис. 3 Смазка ЦИАТИМ 221
Смазка ЦИАТИМ-221 изготавливается по стандартам ГОСТ 9433-60
Внешний вид продукта
Однородная кремообразная субстанция с характерным желтоватым или коричневатым оттенком
Чем смазать шток задвижки? Эксплуатация и ремонт.
Смазка штока и других элементов задвижек – обязательная процедура для поддержания запорной арматуры в работоспособном состоянии, согласно сроку и количеству рабочих циклов, указанных в паспортной документации. Важную роль играет периодичность обслуживания и использование смазочного материала.а
Общее устройство задвижек
Подбор смазочных материалов определяет принадлежность задвижек, внешних условий и состава рабочей среды. В производственной сфере предусмотрено применение следующих разновидностей коммутирующих устройств на трубопроводах:
Конструктивно запорная арматура состоит из таких элементов:
Кроме ручного, также применяют механизированный привод (электрифицированный, гидравлический или пневматический). Зазоры на штоке герметизируют сальниковым уплотнением, между крышкой и на соединительных фланцах – прокладками из паронита или технического картона.
Задвижки применяют на магистралях:
Смазку подбирают, исходя из интенсивности эксплуатации, рабочих характеристик, влияния рабочей среды.
Виды смазок
Смазочные материалы, образуя пленку на поверхности взаимодействующих элементов, снижают трение, уменьшая износ, тепловой нагрев, предотвращают коррозионные процессы и воздействие колебаний температуры.
Применяют такие виды указанных составов:
Из пластичных средств чаще используют минеральные масла, с загустителями мыльного или немыльного характера органического или синтетического происхождения. Свойства смазочных составов изменяют внесением добавок.
С учетом назначения смазки могут быть:
Назначение смазочного материала определяет химический состав и заданные свойства.
Назначение
При работе трубопроводной арматуры, наиболее нагруженные детали подвержены следующим видам износа:
химическому – в связи с реакцией материала с рабочей или окружающей средой; защищают нанесением твердых, пластичных покрытий, нейтральных в химическом отношении. 
Рис. 2. Последствия воздействия внешних факторов на задвижку
Детали задвижек смазывают до начала ввода в эксплуатацию, нанося консервационные составы. При пуске в работу, применяют смазочные средства, исходя из предполагаемых условий.
Характеристики смазок
Заданные функции достигаются такими свойствами смазочных материалов:
Чем смазать шток задвижки?
Для смазки узла взаимодействия штока с ходовой гайкой используют различные смазочные материалы по составу, заданным свойствам, с учетом условий эксплуатации. Представлены средства российского и зарубежного производства, с разной ценой и характеристиками.
ЦИАТИМ-201
Минеральная смазка с литиевым загустителем. Химически стабильна. Снижает окисляющее действие воздуха окружающей среды на материал арматуры. Не подходит для использования при высокой эксплуатационной нагрузке или деталей из цветных сплавов.
Рис. 3. Смазка ЦИАТИМ-201
Характеристики приведены в таблице:
Как выглядит продукт
В виде однородной кремовой субстанции характерного желтоватого или коричневатого оттенка
Показатель вязкости при температуре +50 градусов
Величина предела прочности при +50 градусах
Температурный диапазон использования
Выделение масла (стабильность)
Способность вызывать коррозию металла
Показатель стабильности окисления
ЦИАТИМ-221
Смазочное средство из кремнийорганической жидкости, загущенной литиевым маслом. Выдерживает контакт с кислотами, не разрушает резиновые элементы. Применяют при эксплуатации в агрессивной среде.
Рис. 4. Смазка ЦИАТИМ-221
Внешним видом сходно с предыдущей смазкой, при таких физико-химических свойствах:
Величина вязкости при нагреве до +50 градусов
Значение предела прочности при аналогичной температуре
Температурный показатель применения
Температурное значение каплепадения
Выделение масла (стабильность)
Вызывает ли коррозию металла
Показатель стабильности при окислении
Солидол
Одна из наиболее популярных пластичных смазок. Характеризуется такими свойствами:
Графитовые смазки
Применяют в условиях высокой температуры эксплуатации, с исключением воздействия воды и кислорода, вызывающего абразивность материала.
Рис. 6. Графитовая смазка
Плохо сочетаемы с металлом при хромированном покрытии, вступая в химическую реакцию. Это приводит к выделению карбида, с интенсивным точечным коррозионным износом.
Консталин
Используют при температуре от +120 до +150 градусов. Хорошо выдерживает тепловой нагрев. Минус – растворим в воде.
Рис. 7. Смазка консталин
Пушечная смазка УЗН
Уменьшает трение сопрягаемых элементов, предотвращая нагрев и механический износ. Выполнена на основе двусернистого молибдена с формулой МоS2, при температуре применения от +250 до +350 градусов.
Рис. 8. Пушечная смазка
Средство с водостойкими свойствами, устойчиво при контактах с уксусной и серной кислотами, газовых сред. По большей части применяют в качестве консервационных составов.
Смазка для различных моделей задвижек
Далее приведен краткий обзор смазочных материалов, применяемых для разных моделей запорной арматуры, согласно условиям изготовителей, изложенных в руководствах по эксплуатации.
30с41нж
Не предполагает регулирующую функцию.
Шпиндель смазывают составом ЦИАТИМ-221. Для консервации используют средством НГ-203.
30ч6бр
Запорная арматура аналогичной конструкции и назначения, с чугунным корпусом. Для смазки резьбовой части шпинделя также применяют ЦИАТИМ-221.
30с941нж
Для смазки также применяют ЦИАТИМ-221.
Ремонт и техническое обслуживание
Запорную арматуру в процессе эксплуатации подвергают техническому обслуживанию с периодичностью, установленной графиком, разработанным на предприятии. Уход за задвижками включает:
При выявлении неисправностей, препятствующих эксплуатации устройства (потере герметичности, заеданиях и других дефектах) выполняют ревизию, с полной разборкой и сборкой узла.
Работы выполняет аттестованный персонал, прошедший инструктаж мер безопасности, знакомый с устройством элементов. Задвижку разбирают в таком порядке:
1) перекрывают поступление рабочей среды на ремонтируемый участок;
2) сбрасывают давление, открывая соответствующие сбросные вентили;
3) очищают устройство от наружных загрязнений;
4) демонтируют маховик, выкрутив ходовую гайку;
5) вывинчивают стопорные болты сальниковой крышки; если неисправность в узле уплотнения, дальнейший демонтаж не нужен – удаляют старый сальник, устанавливают новый;
6) после того, как сальник демонтирован, разбирают фланец стыка корпуса с крышкой, рассоединяя болтовые соединения;
7) снимают крышку со шпинделем и запорным элементом.
Рис. 12. Внешний вид корпуса разобранной задвижки
В разобранном состоянии проводят ревизию зеркал, удаляют посторонние частицы из сопрягаемых узлов, очищают поверхности седел, смазывают сопрягаемые. Заменяют изношенные детали. Сборку выполняют в обратной последовательности.
Работы соблюдают, выполняя нормы безопасности, условия, установленные заводом-изготовителем, с должным инструментом и приспособлениями. Ключи применяют, подходящие по размерам крепежных элементов. Перед запуском в работу, вновь установленную или подвергнутую ремонту задвижку подвергают опрессовке под давлением не менее 1,1 номинального.
При дефектах и повреждениях корпуса, задвижку полностью меняют, с установкой запорного элемента с аналогичными характеристиками и установочными размерами.
Запорная арматура прослужит срок, предусмотренный изготовителем, при соблюдении надлежащих условий эксплуатации, своевременной смазке и техническом обслуживании, с правильным применением смазочных материалов.
В разобранном состоянии проводят ревизию зеркал, удаляют посторонние частицы из сопрягаемых узлов, очищают поверхности седел, смазывают сопрягаемые. Заменяют изношенные детали. Сборку выполняют в обратной последовательности.
Работы соблюдают, выполняя нормы безопасности, условия, установленные заводом-изготовителем, с должным инструментом и приспособлениями. Ключи применяют, подходящие по размерам крепежных элементов. Перед запуском в работу, вновь установленную или подвергнутую ремонту задвижку подвергают опрессовке под давлением не менее 1,1 номинального.
При дефектах и повреждениях корпуса, задвижку полностью меняют, с установкой запорного элемента с аналогичными характеристиками и установочными размерами.
Запорная арматура прослужит срок, предусмотренный изготовителем, при соблюдении надлежащих условий эксплуатации, своевременной смазке и техническом обслуживании, с правильным применением смазочных материалов.
Смазочные истории. Основа и загуститель.
В предыдущей части (Смазочные истории. Базовая вязкость. мы рассмотрели те основные параметры смазки, которые можно увидеть в ее паспорте (TDS). На самом деле, смазки к которым нет TDS, или он очень урезанный — должны вызывать подозрения. Потому что либо производитель не озаботился провести тесты (и тогда вообще непонятно что он бодяжит), либо результаты тестов весьма печальны.
Иногда отсутствует только один параметр. Например минимальная температура. Обычно, за этим скрывается тот факт, что эта температура провальна. В общем, чем более подробный TDS у смазки, тем понятнее куда ее пихать, и стоит ли ее вообще брать.
Но мы немного отклоняемся от темы нашего сегодняшнего занятия. Желание ускорится в его написании у меня возникло после недавнего перла от моего одного подписчика, который вкратце звучал так — купишь эту вашу хваленую NGLI-2 смазку, а она мерзнет. И вообще, все эти литиевые смазки мерзнут.
И тут я понял — “братан, это фиаско”.
Что является основой любой консистентной смазки?
Это, конечно, некое масло. Так сказать — базовое масло.
Количество базовых масел на самом деле велико. Это и минеральные масла, и растительные, и неорганические.
Базовое масло очень важно для смазки. Именно характеристики базового масла, в основном, определяют такие параметры как вязкость (не консистенция), нижний температурный предел (сверху может быть ограничен загустителем). Базовое масло, во многом, определяет нагрузочную способность смазки.
Значительная часть смазок, исторически, базируется на минеральных маслах. Это либо парафиновые масла или нафтеновые. Но не следует также забывать про растительные масла. У них много достоинств, но есть недостаток, который для автотехники критичен — скорость окисления. Именно по этой причине касторовое масло так недолго “служило” в авиации.
Со временем, развитие технологий добавило к этим базовым маслам синтетические масла.
Основные цели получения новых базовых масел — это борьба за живучесть (против окисления и деградации) и расширение характеристик. Соответственно, эта борьба отражается и на смазках.
Посмотрим, какие же пределы выставляют разнообразные базовые масла, например, в разрезе температурных характеристик:
Парафиновое от — 12 до 140° C
Нафтеновое от — 35 до 120° C
Рапсовое от — 20 дo 80° C
Подсолнечное от — 18 до 110° C
Синтетические эфиры от — 30 до 177° C
Диэфир от — 73 to 204° C
Полиолэфир от — 46 to 204° C
Синтетический углеводород (PAO) от — 62 дo 177° C
Полиалкилен гликоль от — 40 дo 177° C
Силиконовое от — 73 дo 232° C
Флюорокремниевая от — 46 дo 232 ° C
Перфлюоринированные полиэфиры дo 315° C
Далее, чаще всего именно базовое масло определяет, к каким пластикам и эластомерам будет агрессивна итоговая смазка. Дело в том, что практически все смазки имеют то или иное маслоотделение, а выделившееся масло ведет себя по своему с разными типами резин. Более подробно мы это рассмотрим в отдельной статье. Сейчас вкратце отметим, что ряд эластомеров чувствительны к минеральным маслам. Попадание на них парафиновых или нафтеновых масел вызывает реакцию либо набухания (впитывания) с ухудшением эластомерных показателей — меньшая упругости и стойкость на разрыв, либо наоборот усадку.
Основное влияние на степень набухания резины оказывает химический состав масла — парафиновые дистилляты с высоким индексом вязкости обычно вызывают усадку резины, нафтеновые дистилляты — ее набухание. В значительно большей степени набухание резины зависит от содержания в масле ароматических углеводородов — чем ниже анилиновая точка масла, тем сильнее увеличивается в объеме резина, омываемая этим маслом. Масло и резина хорошо совмещаются между собой, если после выдерживания в масле при 140° С в течение 10 суток резина увеличивается в объеме (набухает) не более чем на 6—8%. Меньше других набухают в минеральных маслах уплотнения, изготовленные из силиконового каучука.
Синтетика также не является панацеей. Ниже давайте рассмотрим влияние синтетических масел на различные пластики и эластомеры.
Вот например условная таблица совместимости основных пластиков с рядом распространенных синтетических базовых масел
Как можно видеть, отличная совместимость с пластиками есть у двух синтетических масел — силиконовое и PFPE (перфторполиэфиры). Но у них, естественно, есть и недостатки — силиконовые масла в общем имеют слабую нагрузочную способность, так сказать “убегают” из пятна контакта. При этом смазки на их основе, с качественными загустителями имеют большую цену.
Перфторполиэфиры же хороши со всех сторон кроме цены. Думаю что ценник в 2-3 тысячи рублей за маленькую 10граммовую баночку никого не порадуют.
Широко распространены синтетические углеводороды и полиальфаолефины. У них тоже неплохая совместимость с большинством пластмасс. Существенно хуже ситуация у поликликолевых масел и эстеров. Это обязательно надо иметь в виду при применении таких смазок.
Если мы посмотрим еще влияние синтетики на эластомеры, мы увидим, что опять же, лидируют по совместимости силиконовое масло (кроме, что логично, силиконовых эластомеров) и PFPE.
В случае же синтетики с ПАО и эстерами и полигликолем ситуация куда как печальнее, и это надо иметь в виду.
Особенно уязвимы бутадиенстирольный каучук, бутилкаучук, натуральный каучук, неопрены.
При этом первый является одним из наиболее распространенных эластомеров, что обусловлено его невысокой ценой и качеством. Второй — для производства антикоррозионных, герметезирующих, гидроизолирующих покрытий, мастик, паст, клеёв.
Натуральный каучук также широко распространен в производстве резинотехнических изделий, а если вам в руки попало что-то пористое, то это почти однозначно неопрен.
В общем, ПАО как правило “сушит” резинки — вот кстати почему при заливке в походивший двигатель хорошего синтетического масла на ПАО начинают потеть и лить сальники. Эстеры же наоборот вызывают разбухание. Но надо понимать, что чрезмерно разбухшая резинка быстрее снашивается.
Подобные ограничения, естественно, очень плохо сказываются на применимости смазок на синтетических основах в смешанных местах трения (металл — пластик, металл — резина, резина-пластик). В части случае с подобными эффектами борются присадками или качествами загустителя, но это естественно сказывается на цене.
Так как производители узлов автомобиля могут преследовать определенные цели (особые характеристики применяемого эластомера, или, к сожалению, банальное сокращение себестоимости), бесконтрольное необдуманное применение смазок может привести к деградации и разрушения эластомеров (и пластиков) в смазываемом узле со всеми вытекающими (в прямом смысле) последствиями.
К сожалению, очень сложно или почти невозможно получить точную информацию о примененном в конкретном узле пластике или эластомере. Пыльник на ШРУС может оказаться как вариантом пластика, так и банальной бутастирольной резиной. Предполагается, что смазка которую поставляет производитель узла или отдельного пыльника совместима с примененным материалом. В случае же если мы, считая что тиграм не докладывают мяса, вносим свою смазку, мы вынуждены искать максимально нейтральные смазки (которые дороже). Другой вариант — проведение тестов на конкретных узлах и смазках. Но ведь не все готовы покупать запасной ШРУС чтобы его вымачивать в смазке?
Итак, с влиянием базового масла на совместимость с материалами мы разобрались. Теперь мы можем перейти к второй ключевой составляющей смазки — загустителю.
Исторически, большую распространенность получил загуститель на так называемом литиевом мыле. Смазки на таком загустителе получили упрощенное наименования литиевыми. На самом деле, правильно именовать литиевыми только смазки представляющие комбинацию нефтяных масел загущенных литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты. Мыло и масло образуют эмульсию в виде стабильного вязкого геля. Литиевый загуститель придает смазке термостойкость и вязкость, она хорошо прилипает к металлам и не вызывает коррозии.
Первый патент на смазки с содержанием литиевых солей датируется 1942 годом, получил его американский инженер-химик Кларенс Э.Эрл.
При этом надо понимать, что литиевое мыло является, на текущий момент, одним из наиболее простейших загустителей, который придает смазке весьма посредственные показатели. А в комбинации с минеральными маслами еще и очень посредственные температурные характеристики. Именно с этим связано мое немного “презрительное” отношение к многочисленным примерам употребления Литол-24 на хлеб и для интимной гигиены некоторых публикаторов на Драйв. Сам по себе литол (и литолообразные разноцветные аналоги мировых производителей и ВМП) вполне имеет свою нишу для применения — разнообразные узлы, пригодные для вязкости конкретного “литолообразного”, которые не подвергаются воздействию низких температур, нет высоких температур, нет активного воздействия влаги, легко доступны для пересмазывания. Даже большое количество присадок, на которые упирают некоторые производители, не в силах существенно исправить природные недостатки такой комбинации базовых масел и примененного загустителя. Тем более, что значительная часть производимых сейчас мазей под маркой Литол-24 не соответствуют даже оригинальному ГОСТ на его производство.
В настоящее время их обычно изготавливают путем взаимодействия порошкообразного или растворенного в воде гидроксида лития с 12-гидроксистериновой кислотой или ее глицеридом в минеральных или синтетических маслах. На выбор реагента — свободной кислоты или ее глицерида — влияет соотношение затрат и рабочих характеристик. Температура реакции составляет от 160 до 250 °С и зависит от базового масла и типа используемого реактора. Температура каплепадения смазки на основе минерального масла NLGI2 находится в интервале от 185 до 195 °С. Требуемое содержание мыла в подобной многоцелевой смазке составляет около 6 % масс. при использовании нафтенового масла, около 9 % масс. — при использовании парафинового масла и около 12 %масс. — при использовании ПАО; кинематическая вязкость составляет около 100 мм-2с-1 при 40 °С, загущающий эффект зависит не только от распределения углерода в базовом масле, но также и от его вязкости.
Нижний температурный предел применения пластичной смазки, загущенной литиевым мылом, так же как и для всех прочих пластичных смазок, зависит главным образом от физических характеристик базового масла. Верхний температурный предел определяют испытанием с постепенным повышением температуры на испытательной установке FAG FE 9 согласно DIN 51 821 и DIN 51 825. И вновь, в зависимости от свойств базового масла, верхний предел попадает в интервал между 120 и 150 °С. Очевидно, что интервал между температурой каплепадения и верхней предельной температурой применения может составлять от 60 до 100 °С.
В одном ряду стоят также смазки на кальциевом мыле, которые появились даже раньше смазок на литиевом мыле. В простонародье их именуют солидолы.
Солидо́л (от лат. solidus — плотный и oleum — масло, ранее назывался «тавот») — пластичная смазка, получаемая загущением индустриальных масел средней вязкости кальциевыми мылами высших жирных кислот.
Кальциевые мыла, изготовленные из 12-гидроксистеариновой кислоты, называют также безводными кальциевыми мылами. Аналогично соответствующим литиевым мылам они содержат до 0,1 % масс. воды, которая присутствует не в качестве кристаллизационного компонента, как в мылах на основе стеариновой кислоты, хотя технические 12-гидроксистеараты содержат до 15% стеариновой кислоты вес/вес. Кальциевые смазки подобного типа изготавливают тем же способом, что и смазки на литиевой мыльной основе, но при температуре от 120 до 160 °С.
Кальциевые соли на основе стеариновой, пальмитиновой или олеиновой кислоты также называют кальциевыми мылами. Цена исходных материалов для изготовления смазок на данной основе является самой низкой, но они обладают наихудшими рабочими характеристиками. В отсутствие воды структура смазки разрушается. Поэтому температура каплепадения для смазок такого типа составляет всего лишь от 90 до 110 °С, а верхний температурный предел применения — лишь 80 °С
Основное преимущество солидола в смазках нижнего ценового диапазона — это значительная устойчивость кальциевого загустителя к воздействию влаги. Там где литиевая смазка быстро набирает воду, теряет связность и вымывается, кальциевая смазка воздействию воды практически не подвергается.
Но тут сразу надо упомянуть родовое проклятие смазок на кальциевых мылах — очень низкую температуру каплепадения. Грубо говоря, уже в районе 65 градусов солидолы разжижаются, и начинают утекать. Соответственно, горячая вода для них, пожалуй, даже смертельнее чем для литолов. На текущий момент область применения солидолов на кальциевом мыле — консервационные смазки в умеренных широтах, смазка автотракторной техники в водных условиях с регулярной заменой смазки.
Еще раз, солидол не литол ))).
Идея мыльных смазок длительное время доминировала в производстве — появлялись смазки на калиевом мыле, бариевом мыле, натриевом мыле и даже на алюминиевых мылах.
Но у них у всех были свои недостатки. Широко известными до сих пор являются только смазки для шаровых узлов на бариевой основе — например ШРБ-4, характеризующаяся высокой липкостью и адгезией, нейтральностью к простым дешевым эластомерам и хорошей стойкостью в воде (но при этом изрядно ядовитой).
Также в широком употреблении была смазка N158 — на литиево-калиевом мыле в качестве загустителя.
Смазки на натриевых мылах имели еще меньшую водостойкость чем литиевые
Но все же смазки на литиевой и кальциевой основе оставались наиболее выгодными в производстве и простыми в эксплуатации, и вставал вопрос, как улучшить их загущающие качества. Причем первые шаги в этом направлении (теоретические) были осуществлены сразу же — в 1947 году Лестер У. Маккленнан получил патент на смазку на сложном загустителе — литиевом мыле с добавлением еще одного элемента — комплексообразователя. Правда, тем не менее, вплоть до середины 80х годов простые мыльные смазки лидировали в производстве. Как, впрочем, и сейчас, народ массово тарит смазки на литиевом мыле и не парится возможными недостатками, главное набить побольше.
Ключевые отличия комплексов от простых мыл — улучшение таких характеристик, как температура каплепадения (растет), механическая стабильность (устойчивость к сдвигу) — растет, устойчивость к вымыванию — растет. Коллоидная стабильность — растет. А это значит меньшее маслоотделение при хранении и эксплуатации — больший интервал между заменами.
Вообще, за простым словом “комплексная” в случае лития и кальция может скрываться совершенно разный состав, зачастую в комплекс входит не одна добавка, а несколько, которые положительно влияют на изменение разнообразных качеств. При помощи же разных комплексов добиваются и особых, специализированных смазок.
К сожалению, поэтому, если вы в описании загустителя видите слово “комплексный” — для вас это не проясняет, насколько это продвинутый состав, и все равно придется смотреть все параметры в TDS.
Из многих существующих составов для литиевых комплексных смазок наиболее распространены композиции на основе 12-гидроксистеариновой и азелаиновой кислот. Этот комплекс был предложен в 1974 г. Первый комплекс на основе 12-гидроксистеариновой и уксусной кислот был запатентован еще в 1947 г. Комплексные литиевые мыла с наилучшей несущей способностью содержат борную или фосфорную кислоту.
Все кальциевые комплексные смазки содержат уксусную кислоту в качестве дополнительной кислоты. Комплекс данного типа впервые был описан в 1940 г. Кальциевые комплексные смазки обладают высокой прочностью на сдвиг и водостойкостью, низким уровнем маслоотделения и хорошим уровнем допустимой нагрузки. Верхний температурный предел применения составляет 160 °С. Из-за образования кетонов, описанного в традиционных методиках органического синтеза, при температуре выше 120 °С возможно выраженное уплотнение. Тем не менее, процесс уплотнения смазки можно замедлить при помощи полимерных модификаторов структуры.
Постоянный рост потребности мировой общественности в литии — в частности, производителей литий-ионных батарей вызвал увеличение цен, и стал провоцировать на увеличение смазок на других загустителях, или на их смесях с литиевым.
На самом деле, смазки на смешанных основах имели место даже в советском союзе. Так, в частности, один “персонаж” с драйва, большой любитель литола, неоднократно тыкал во всех инструкцией к ВАЗ в которой для направляющих упоминался созвучный с Литолом Униол. Но Униол совсем не Литол, примененный в нем загуститель включает в себя и кальций, что влияет на поведение смазки. Кроме того, последние десятилетия массово применяется EPDM резина, которая, по сути, уязвима ко всему — но стойка к тормозным жидкостям. И из всех распространенных масляных основ к EPDM резине нейтральна только полигликолевая базовая основа.
Поэтому отсылки к литолу в данном контексте абсурдны.
Итак, вдобавок к мыльным загустителям, у нас появились комплексные загустители. И мы хотим заместить литиевые загустители. По сути, эта задача привела к появлению и широкому внедрению загустителя Сульфоната Кальция.
Сульфонат кальция — набирающий значение загуститель, имеющий следующие положительные черты — устойчивость к воде, антикоррозионное воздействие (которое в случае смазок на других загустителях достигается за счет присадок), существенное улучшение нагрузочной способности. Следует отметить, что сульфонат-кальций, в определенном смысле, даже лучше чем соединения бария в области противокоррозионной защиты. Также, смазки на сульфонате кальция (водном) легче сделать применимыми в пищевом оборудовании и производстве.
Первые конкурентоспособные смазки на этом загустителе появились в середине 80х годов прошлого тысячелетия.
Отдельно стоят немыльные органические загустители. Например целое смейство полимочевинных загустителей. Полимочевина обладает определенными выдающимися характеристиками.
Так, например, отличные антиокислительные качества, это защищает смазку от старения при высоких температурах. Соответственно, при прочих равных, там где литиевая смазка уже деградирует от температур близких к ее пределу, полимочевина сохранит работоспособность. Также, полимочевина не коксуется и не дает зольных отложений. Полимочевина, как загуститель, весьма устойчива к воздействию воды и к химически активным средам — кислотам и щелочам. Как итог — полимочевина и смазки с ее участием годятся в любые подшипники, работающие в условиях высоких температур и возможного попадания воды (в умеренных количествах).
Полимочевинные комплексные смазки называют также полиуретановыми смазками, или полиуретановыми комплексными смазками, однако эти названия следует зарезервировать для полимочевинных смазок, в которых амины частично замещены спиртами. В 1995 г. был представлен волокнистый продукт.
Основной потребительский недостаток полимочевинной смазки — почти полная несовместимость с другими смазками. Соответственно, чтобы применить ее в том или ином узле, нужно гарантировать отсутствие там каких либо других смазок и их следов.
Также, к органическим загустителям относится и измельчаемый до микронных размеров порошкообразный политетрафторэтилен (ПТФЭ) — это обычно используют в качестве загустителей для смазок, применяемых при температурах свыше 220 °С с верхним рабочим температурным пределом около 270 °С. Для подобных областей применения в качестве базовых масел следует выбирать их жидкие олигомеры или, предпочтительнее, соответствующие перфторалкиленовые эфиры. Такие полимеры, как полиамиды или полиэтилены, применяют главным образом в качестве присадок. Отметим, что ПТФЭ часто добавляют в смазки на других загустителях как присадку, улучшающую противоизносные характеристики.
Не будем забывать и про неорганические загустители — глины (точнее, бентонитовые алюмосиликаты, главным образом смектиты, монтмориллонит и гекторит) являются важнейшими неорганическими загустителями.
Также к неорганическим загустителям относится и высокодисперсная кремниевая кислота.
Одним из преимуществ данных продуктов является малая зависимость их консистенции от температуры. Вместе с подходящими базовыми маслами и активаторами они образуют гели (от белых до прозрачных), применяемые в медицине и пищевой промышленности.
В общем, как вы видите, количество загустителей весьма велико. И у каждого из них есть своя точка применения и экономическая целесообразность. Поэтому нужно отдаваться себе отчет в том, какие условия в том узле, где вы планируете применить смазку, и подбирать смазку по конкретным параметрам и ценовому диапазону. Также, большую роль играет процентное соотношение примененного загустителя. Это влияет как на консистенцию итоговой смазки, так и характеристики
Вот небольшая таблица, в общих чертах показывающся основные показатели загустителей по ключевым параметрам.
В принципе, мы можем зачастую увидеть совершенно неожиданные характеристики в описании смазки, не согласующиеся с указанным базовым маслом, и примененным загустителем. Это — результат применения присадок. К сожалению, если производители еще указывают базовые масла (общим словом, минеральные, синтетические и т.д.) и загуститель, то вопрос присадок обходит стороной. Это порождает, зачастую, нездоровые спекуляции, в духе производителей типа ВМП — “как вы получили на мыле лития такой показатель? — это все присадки, все наши уникальные присадки”. Но при прочих равных, очевидно, что смазки насыщенные присадками не будут особо дешевы. Но к сожалению, и высокая цена не гарантия того, что вам впарили раскрашенный литол. Позднее, если будет интерес, мы посмотрим, по каким международным стандартам могут быть сертифицированы смазки.
Глубокомысленные же размышления что “солидол это тот же литол” или “ох все эти NGLI-2 непонятное говно” или “все литиевые смазки неморозостойкие” предлагаю оставить неграмотным людям, к которым читатели моего блога с текущего момента не относятся.
Засим, как всегда, за рулем не бухаем. Дома не сидим.
Надеюсь, было понятно изложено.
Попозже будем смотреть, какие конкретно комбинации базовых масел и загустителей для чего хороши.
ЗЫ. Некоторые, у кого возникают нездоровые идеи “да он барыга, нам впаривает смазки” — посмотрите записи до этого. С таким же успехом, я впариваю вам фонарики, нефтяные фьючерсы и нездоровые политические настроения, а также любовь к путешествиям.