روانکارهای صنعتی

 روانکارهای صنعتی

روان کننده های صنعتی روغن ها، سیالات، گریس ها و سایر ترکیباتی هستند که اصطکاک، اتصال، سایش یا حذف رطوبت را کاهش می دهند. وظیفه اصلی آنها جابجایی سطوح جامد با یک فیلم سیال است. در غیر این صورت از آنها برای اصلاح خواص سطح، تنظیم دما یا حذف زباله استفاده می شود. روان کننده ایده آل تماس جامد به جامد را به حداقل می رساند و هر مقدار اصطکاک را که در غیر این صورت مانع حرکت و القای سایش می شود را کاهش می دهد.

رژیم های روغن کاری

ضخامت یک فیلم سیال به ویسکوزیته سیال، بار بین سطوح جفت گیری و سرعت حرکت آن سطوح نسبت به یکدیگر بستگی دارد. چهار رژیم روانکاری وجود دارد که به آنها حالتهای روانکاری نیز گفته می شود که با ضخامت فیلم سیال به شرح زیر تعریف می شوند:

رژیم های روانکاری هیدرودینامیکی زمانی وجود دارد که فیلم سیال بار را پشتیبانی می کند و تمام فعل و انفعالات سطح جامد را حذف می کند. این رژیم روانکاری زمانی وجود دارد که هندسه، حرکت سطح و ویسکوزیته سیال فشار سیال کافی برای ایجاد لیفت هیدرودینامیکی ایجاد کند.

رژیم های روانکاری الاستو هیدرودینامیک زمانی تشکیل می شوند که بارهای بیشتری وجود داشته باشد یا زمانی که تماس غیر منطبق بین سطوح روغن کاری شده وجود دارد. این باعث ایجاد یک ناحیه باربر موضعی می شود که مقداری کرنش الاستیک را بر روی سطوح جامد تحمیل می کند. فشارهای شدید تجربه شده بر ویسکوزیته روان کننده تأثیر می گذارد. این تغییر در ویسکوزیته به سیال اجازه می دهد تا بار را تحمل کند و به طور موثر کنتاکت های نقطه ای را در کاربردهایی مانند بلبرینگ و رولبرینگ روان کند.

رژیم های روغنکاری مختلط سطوح جامد را به اندازه کافی جدا نمی کند و اجازه می دهد مقداری از تعامل سطح جامد را فراهم کند. همانطور که از نام آن پیداست یک فیلم سیال فعال وجود دارد که سطح را روان می کند در حالی که ناهمواری ها که بی نظمی های سطحی هستند باعث چیزی می شوند که می توان از آن به عنوان روانکاری میکروالاستو هیدرودینامیک نام برد.

رژیم‌های روغنکاری مرزی اجازه می‌دهند که ناهمواری‌ها بار را تحمل کنند، زیرا زبری سطح از ضخامت لایه سیال بیشتر است. در این شرایط روان کننده دیگر مستقیماً برای محدود کردن اصطکاک عمل نمی کند. برای روانکاری موثر سطوحی که رژیم روغن کاری مرزی را تجربه می کنند، می توان از مواد افزودنی با فشار شدید (EP)، افزودنی های مرزی یا روان کننده های جامد برای کاهش اثرات منفی تماس سطح جامد استفاده کرد.

منحنی استریبک

منحنی stribeck نمایشی گرافیکی از نحوه ارتباط اصطکاک با ویسکوزیته، بار و سرعت سیال است. برای نشان دادن ضریب اصطکاک در شرایط عملیاتی مختلف استفاده می شود. پارامتر روانکاری که مستقیماً با ضخامت فیلم سیال مرتبط است، تابعی از سرعت، بار و ویسکوزیته است و در محور x نشان داده می شود. افزایش ویسکوزیته، کاهش بار، یا افزایش سرعت، هر کدام منعکس کننده ضخامت لایه سیال بزرگتر و پارامتر روانکاری بزرگتر هستند. ضریب اصطکاک دارای افت شدیدی بین رژیم‌های روغن‌کاری مرزی و مخلوط است، مقداری حداقلی با ورود به رژیم‌های روان‌کاری هیدرودینامیکی، و پس از آن به دلیل اثرات منفی کشش سیال شروع به افزایش می‌کند.

معیارهای انتخاب

روان کننده های صنعتی در اشکال مختلف، ترکیبات، ویسکوزیته و ممکن است کاربرد خاصی داشته باشند.

انواع محصول

روان کننده های صنعتی شامل روغن های با ویسکوزیته کم، روغن های با ویسکوزیته بالا، گریس ها و روان کننده های جامد هستند.

روغن های با ویسکوزیته پایین کمترین مقاومت را در برابر حرکت دارند. تنش برشی کاهش یافته اصطکاک را به حداقل می رساند. قابلیت تحمل بار و ضخامت فیلم سیال نیز کاهش می یابد. روغن‌های با ویسکوزیته پایین ممکن است حاوی مواد افزودنی برای جلوگیری از خرابی روانکاری در دوره‌های بار بالا یا در سرعت‌های پایین باشند.

روغن‌های با ویسکوزیته بالا تنش‌های برشی بالاتر و لایه‌های سیال ضخیم‌تری از خود نشان می‌دهند. فیلم سیال ضخیم‌تر قادر به تحمل بارهای بیشتر و عملکرد در سرعت‌های پایین‌تر است، اگرچه مقاومت آن‌ها در برابر جریان میزان اصطکاک بین سطوح جفت‌گیری را افزایش می‌دهد.

گریس ها نیمه جامدی هستند که از پراکندگی یک عامل غلیظ کننده در یک سیال پایه تشکیل می شوند. عامل غلیظ کننده به عنوان یک ماتریس عمل می کند که روان کننده را در جای خود نگه می دارد و در عین حال مقداری محافظت از نفوذ را تامین می کند. روغن یا سیال پایه عامل روان کننده فعال است.

روان کننده های فیلم  جامد یا خشک،  پوششی را پراکنده می کنند که رطوبت را از بین می برد و اصطکاک را کاهش می دهد. روان کننده های جامد همچنین ممکن است حاوی بازدارنده های خوردگی باشند و عموماً در کاربردهایی با دمای بالا که روان کننده های مایع تجزیه می شوند استفاده می شوند.

ترکیب بندی

روغن های روان کننده اغلب از روغن های طبیعی، روغن های سیلیکون مصنوعی، ترکیبات نفتی یا ترکیبی با موم یا پراکندگی روان کننده جامد تشکیل شده اند.

روان کننده های نفتی و معدنی سیالاتی  کاربردی هستند که از نفت، یک سیال مبتنی بر هیدروکربن طبیعی با وزن های مولکولی مختلف به دست می آیند. روان‌کننده‌های نفتی نسبت به روان‌کننده‌های مصنوعی یا جامد، چسبناک‌تر، حساس‌تر به دما و دمای تجزیه کمتری دارند. فرآورده های نفتی از یک استوک پایه که منشاء آن معطر، نفتنیک یا پارافینیک است، تصفیه می شود.

روان کننده های مصنوعی  حاوی پایه نفتی یا روغن معدنی نیستند، اما مقاومت استثنایی در برابر آتش و عملکرد خنک کنندگی را ارائه می دهند. آنها بر اساس ترکیبات مصنوعی مانند سیلیکون، پلی گلیکول، استرها، هاضم ها، کلروفلوئوروکربن ها (CFCs) و مخلوطی از مایعات مصنوعی و آب هستند. ویژگی ها، هزینه و عملکرد انتقال حرارت سیالات نیمه مصنوعی بین سیالات روغن مصنوعی و محلول قرار می گیرد.

روان کننده های جامد برای روانکاری موثر سطوح در محیط های با دمای بالا و فشار بالا استفاده می شود. گرافیت و دی سولفید مولیبدن (MoS 2 ) رایج ترین روان کننده های خشک هستند در حالی که نیترید بور، پلی تترا فلوراتیلن (PTFE)، تالک، فلوراید کلسیم، فلوراید سریم و دی سولفید تنگستن نیز استفاده می شود.

کاربردها

روان کننده ها برای ایجاد اثر مطلوب در شرایط عملیاتی شناخته شده طراحی شده اند. آنها اغلب کاربرد خاصی دارند زیرا هر برنامه کاربردی تحت شرایط محیطی متنوع به خواص منحصر به فردی نیاز دارد.

مشخصات فنی

خواص مهم روانکارهای صنعتی شامل ویسکوزیته سینماتیکی، شاخص ویسکوزیته، نقطه ریزش، نقطه اشتعال، دمای اشتعال خودزا (AIT) و ویژگی های خاص است.

خواص روان کننده ها

• ویسکوزیته سینماتیکی زمان مورد نیاز برای جریان یافتن مقدار ثابتی از سیال در لوله مویین تحت نیروی گرانش است.

• مقیاس شاخص ویسکوزیته تغییر ویسکوزیته را در دو درجه حرارت توصیف می کند: 210 درجه فارنهایت (98.9 درجه سانتیگراد) و 100 درجه فارنهایت (37.8 درجه سانتیگراد).

• نقطه ریزش ، پایین ترین دمایی که سیال در آن جریان دارد، معمولاً 15 درجه فارنهایت تا 20 درجه فارنهایت کمتر از پایین ترین دمای مصرف نهایی است.

• نقطه اشتعال پایین ترین دمایی است که در آن یک مایع می تواند بخارات کافی برای تشکیل مخلوط قابل اشتعال در هوا در نزدیکی سطح مایع ایجاد کند.

• دمای احتراق خودزا (AIT) دمایی است که در آن اشتعال خود به خود اتفاق می افتد.

قابلیت ها

افزودنی‌های فشار شدید (EP) شامل عوامل شیمیایی فعال (گوگرد، فسفر، ترکیبات کلردار) هستند که واکنش‌پذیر هستند و فیلمی را تشکیل می‌دهند که از تشنج، چسبندگی یا چسبندگی سطحی در کاربردهای فشار بالا جلوگیری می‌کند.

میکرو پراکندگی ها روغن ها یا سیالات روان کننده ای هستند که حاوی پراکندگی ذرات روان کننده جامد مانند پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE)، گرافیت، دی سولفید مولیبدن یا نیترید بور (BN) در پایه های معدنی، نفتی یا روغن مصنوعی هستند.

افزودنی های کم کف یا بدون کف، هوای به بیرون را می شکنند. هوای وارد شده می تواند باعث آسیب پمپ به دلیل کاویتاسیون شود. کف کردن همچنین می تواند توانایی خنک کنندگی و مدول حجمی (یا سفتی) سیال را کاهش دهد.

سیالات با محتوای آب بالا (HWCF) روغن‌های طبیعی، سیالات محلول در آب، مجتمع‌های صابون یا موم‌هایی هستند که مقاومت استثنایی در برابر آتش دارند. 

گریس های دی الکتریک و سیالات عایق روغن های عایق، گریس ها، روغن های ترانسفورماتور و سیالاتی هستند که قدرت دی الکتریک بالایی دارند و در ترانسفورماتورها، خازن ها، ماشینکاری EDM و سایر کاربردهای دستگاه های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند.

استانداردها

ISO 3448 سیستمی را ایجاد می کند که برای طبقه بندی روانکارهای صنعتی بر اساس ویسکوزیته استفاده می شود. روانکارهای صنعتی و سیالات مرتبط از جمله روغن های معدنی، سیالات هیدرولیک، روغن های دی الکتریک و سایر سیالات صنعتی را پوشش می دهد، اما ممکن است مواد شیمیایی خالص و محصولات طبیعی را پوشش ندهد.

SAE J306 یک استاندارد ویسکوزیته روغن موتور خودرو است. برای نشان دادن محدودیت هایی که بر اساس آن روان کننده ها بر اساس رئولوژی طبقه بندی می شوند، استفاده می شود. عدد ارجاع شده به عنوان وزن روغن، درجه ویسکوزیته را مشخص می کند. پسوند "W" نشان دهنده درجه های زمستانی است و ویسکوزیته در شروع سرد اندازه گیری می شود. روغن‌های تک درجه بر اساس ویسکوزیته در دمای ثابت طبقه‌بندی می‌شوند در حالی که روغن‌های چند درجه در دماهای پایین و بالا با طیف وسیعی از درجه‌های ویسکوزیته آزمایش می‌شوند. به عنوان مثال 5W-30.

محصولات و خدمات مرتبط

• گریس های دی الکتریک و سیالات عایق

  گریس‌های دی‌الکتریک و سیالات عایق به پایانه‌های الکتریکی در تجهیزات ولتاژ بالا اعمال می‌شوند تا تخلیه‌ها را به حداقل برسانند، سطوح غیررسانا را عایق و روان کنند، رطوبت را از بین ببرند و گرما را هدایت کنند.

• سیالات انتقال حرارت و روغن های حرارتی

  سیالات انتقال حرارت، روغن‌های حرارتی، خنک‌کننده‌های در گردش و مایعات بخاری برای حمل انرژی حرارتی در کاربردهای گرمایش فرآیند و سرمایش ماشین استفاده می‌شوند.

• روغن های هیدرولیک و سیالات انتقال

  روغن های هیدرولیک و سیالات انتقال نیرو برای انتقال نیرو در تجهیزات هیدرولیک و کاربردهای انتقال نیرو استفاده می شود.

• گریس های صنعتی

  گریس های صنعتی ژل های غلیظ شده ای هستند که از مواد طبیعی، مصنوعی یا نیمه مصنوعی تشکیل شده اند. آنها از سطوح خارج نمی شوند و در انواع کاربردهای روانکاری، آب بندی و حذف استفاده می شوند.

• انتشارات قالب و عوامل رهاسازی

  مواد رهاسازی و رهاسازی قالب، روغن‌های روان‌کننده، روان‌کننده‌های جامد، موم‌ها، مایعات یا پوشش‌هایی هستند که از چسبیدن یا چسبیدن سایر مواد به سطح زیرین جلوگیری می‌کنند.

• روان کننده های فیلم جامد و خشک

  روان کننده های فیلم جامد و خشک یک لایه یا پوشش خشک تشکیل می دهند که رطوبت را از بین می برد و اصطکاک، اتصال و سایش را کاهش می دهد. آنها اغلب حاوی مواد افزودنی مانند خوردگی، اکسیداسیون و بازدارنده های زنگ هستند.

• روغن های مصنوعی، گریس ها و روان کننده ها

  روغن های مصنوعی، گریس ها و روان کننده ها بر اساس ترکیبات مصنوعی مانند سیلیکون، پلی گلیکول، استرها، هاضم ها، کلروفلوئوروکربن ها (CFC) و مخلوطی از مایعات مصنوعی و آب هستند. 

• منابع

• مبانی روانکاری

• خصوصیات روانکارها برای تحقیق و توسعه، کنترل کیفیت و مهندسی کاربرد  

• خواص عمومی یک روغن روان کننده

• اصول اولیه گریس روانکاری  

• https://www.globalspec.com/