وظایف روغنهای روانکار
خصوصیات فیزیکی روغنهای روانکار
ویژگی‌های روغنهای روانکار
روغنهای روانکار عمدتاً دارای منشأ معدنی هستند و از نفت خام تهیه می‌شوند. فرآیند تهیه روغنهای روانکار در پالایشگاه شامل دو مرحله تقطیر در فشار اتمسفر و تقطیر در خلاء است که نهایتاً برش روغنی به عنوان یکی از محصولات تقطیر در خلاء و ماده اولیه واحدهای روغن سازی وارد پالایشگاه روغن‌سازی میشود. برش روغنی سپس تحت یک عملیات پالایش به روغن پایه تبدیل می‌گردد. روغن پایه تولید شده واجد خصوصیات لازم برای تأمین شرایط مناسب روانکاری در بسیاری از حالتها نمیباشد، به همین منظور جهت کاربردهای مختلف از مواد افزودنی (ادتیو) مناسب استفاده می‌گردد.
ماده افزودنی ویژگی‌ها
الف) روغن موتور
روغن موتور با استفاده از روغن پایه و مواد افزودنی لازم تهیه می‌گردد. در تولید روغن موتور مواد افزودنی لازم برای ایجاد خواصی چون پاک کنندگی کافی، جلوگیری از سائیدگی، خوردگی شیمیایی، کف نکردن و پایداری روغن در برابر اکسیداسیون، حرارت و تغییرات گرانرولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مواد افزودنی (نوع و میزان آنها) بر حسب موارد کاربرد روغن موتور (موتور بنزینی، دیزلی، راهسازی، دریایی و غیره) متفاوت می‌باشند.
طبقه‌بندی روغنهای موتوری
برای انتخاب مناسب روغنهای موتوری از دو سیستم طبقه‌بندی استفاده می‌گردد.
1- طبقه‌بندی روغنهای موتوری براساس گرانروی - درجه SAE
انجمن مهندسین خودرو - SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS - به دلیل اهمیت گرانروی، اساس طبقه‌بندی خود را بر این ویژگی بنا نهاده است، به طوری که در این سیستم دو گروه از درجات گرانروی مورد تعریف قرار می‌گیرند. گروه اول روغنهای تک درجه‌ای (مونو گرید) هستند که برای استفاده در موتورهای در حال کار در یک شرایط آب و هوائی یکسان (مثل ژنراتورها و یا تجهیزات معادن و راهسازی و ...) مناسب هستند و درجه گرانروی آنها با یک شماره نشان داده میشود نظیر روغنهای SAE 10, SAE 30, SAE 40 , SAE 50
گروه دوم در این سیستم طبقه‌بندی روغنهای چند درجه‌ای (مالتی گرید) هستند که آنها را به صورت دو درجه نمایش می‌دهند که درجه سمت چپ با حرف W معیاری از گرانروی روغن در دماهای پایین و درجه سمت راست گرانروی در ماهای بالا (100 درجه سانتی‌گراد) می‌باشد. مثل روغن 20W-50
2- طبقه‌بندی روغنهای موتوری براساس سطوح کیفیت
1-2- انجمن نفت آمریکا (API) روغنهای موتوری را بر حسب کارایی آنها طبقه‌بندی کرده است، این سیستم طبقه‌بندی براساس قابلیت سرویس‌دهی به خودروهای بنزینی و دیزلی تعریف شده است که شامل محدوده وسیعی از شرایط آسان تا بسیار سخت می‌باشد. انجمن نفت آمریکا، روغنهای موتوری بنزینی را با حرف S (معرف Service Station) یعنی ایستگاه‌های تعویض روغن و روغنهای دیزلی را با حرف C (معرف Commercial) یعنی وسایل نقلیه تجاری مشخص نموده است و سطوح کیفیت هر یک از روغنهای این دو گروه را به وسیله حروفی که بعد از S یا C نوشته میشود، مشخص می‌کند. بدین ترتیب هرچه از A به سمت حروف بعدی پیش برویم، سطح کیفیت روغن بالاتر می‌رود. مثالهای زیر معرف سطوح کیفیتی متداول هستند :
API CD, API CH4, API SL/CF, API SN/CF, API SJ/CF4, API SF/CD
2-2- سایر طبقه‌بندی‌های مهم : ارتش آمریکا سطوح کیفیت روغن را با شماره‌های ویژه‌ای که به دنبال حرف (MILITARY LUBRICANT) MIL-L می‌آیند طبقه‌بندی کرده است. وزارت دفاع انگلستان، سازندگان خودرو بازار مشترک اروپا با علامت مخفف CCMC که اخیراً ACEA تبدیل شده است، همچنین سازندگان معتبر خودرو در آمریکا، اروپا و ژاپن سطوح کیفیت ویژه‌ای را برای روغنها تدوین کرده‌اند.
توضیح اینکه برای رسیدن به یک سطح کیفیتی مشخص، مقادیر متفاوتی از ادتیوهای مختلف با خواص و کاربردهای متنوع مورد نیاز است که آگاهی از آنها مستلزم دانش فنی و اطلاعات تخصصی و تجربی ذی قیمتی است که در دسترس همگان نمیباشد. بدین سبب اغلب تولید کننندگان روغنهای موتور و صنعتی از مخلوطهای آماده و فرموله شده (توسط شرکتهای معتبر بین المللی) از ادتیوهای تخصصی با کاربردهای معین تحت عنوان Package Additive استفاده میکنند. سازندگان این پکیج‌ها در بروشور و مستندات فنی آنها به مقادیر مصرف (بصورت درصد وزنی در محصول نهائی) جهت رسیدن به یک سطح کیفی مشخص اشاره کرده اند. ارزش افزوده حاصل از ترکیب ادتیوهای متنوع و تولید یک پکیج ادتیو موتوری و یا صنعتی بسیار بالا است و البته دلیل اصلی آن هم دانش فنی و تخصصی لازم است.
در طرح پیشنهادی مصمم به تولید پکیج ادتیو با استفاده از آمیزه سازی ادتیوهای متنوع و عرضه آن به سایر تولیدکنندگان روغن موتور و صنعتی میباشیم.
ب) روغن دنده
امروزه روغنهای دنده از نظر سرعت و نوع کاربرد، مواد بکار رفته در تولید آنها، تحمل فشار و زمان کاری مجاز و شیوه‌های بکارگیری روان سازها از یکدیگر متمایز می‌شوند. این روان سازها قادرند در دماهای بالا بدون آن که ایجاد رسوب یا لجن نمایند به کار گرفته شوند.
ج) روغنهای صنعتی
روغنی است که عملیات پالایش به دقت روی آن انجام میشود و حاوی مواد افزودنی ضد خوردگی، ضد اکسیداسیون، ضد زنگ، ضد فرسودگی و ضد کف می‌باشد. ویژگی‌های آن قابلیت تحمل بار و فشار زیاد و پایداری حرارتی و شیمیایی می‌باشد. از این روغن در جعبه دنده‌های صنعتی، سیستم‌های هیدرولیک، ماشین‌آلات کشاورزی، تولید رزوه‌های پیچ و مهره، سنگ زنی و ایجاد سوراخ در اجسام سخت و نیز سیستم‌های تبادل حرارت استفاده میشود. البته روغنهای دنده را نیز می‌توان به نوعی جزء دسته روغنهای صنعتی محسوب نمود.
د) گریس
گریس مخلوطی ژلاتینی است که از یک سیال روان ساز (روغن) و یک ماده غلیظ کننده (Tickener) و مواد افزودنی خاص ساخته میشود. گریسها دارای انواع متفاوت و با کاربردهای متفاوت می‌باشند که از جمله می‌توان به گریس‌های کلسیمی، گریس‌های نسوز، گریس ضد آب، گریس‌های کمپلکس، گریس‌های فیلردار و غیره اشاره کرد.
مشخصات ذکر شده در ذیل مزایای برتر کاربرد گریس نسبت به روغنهای روانکار می‌باشد، ولی دو نقطه ضعف عمده یعنی عدم خنک کنندگی و همچنین نداشتن خاصیت پاک کنندگی باعث محدودیت در بکارگیری گریسها می‌گردد.
- تعداد دفعات روانکاری کمتر با استفاده از گریس
- راحتی استفاده و بکارگیری گریس
- منتفی شدن چکه و نشتی از قطعات
- راندمان بالاتر در شرایط دما و فشار بالا
- روانکاری ساده‌تر دستگاه‌ها با گریس
تنوع روغن و ماده تغلیظ کننده باعث شده است تا انواع مختلف گریس با کارآیی‌های گوناگون ساخته و عرضه گردد. به طور کلی گریسها را می‌توان براساس نوع روغن به کار رفته در آنها به دو دسته معدنی و سنتزی تقسیم‌بندی کرده و مجدداً هر دسته را می‌توان براساس نوع تغلیظ کننده به شرح ذیل تقسیم‌بندی نمود.
انواع گریس، براساس نوع تغلیظ کننده
پایه صابونی پایه غیرصابونی
ساده مخلوط کمپلکس معدنی آلی
گریس‌های صابونی :
گریس با صابونهای ساده : تغلیظ کننده این گریسها عموماً صابونهای اسیدهای چرب با پایه‌های کلسیم، سدیم، لیتیم، آلومینیوم می‌باشند که نوع صابون اثر قابل ملاحظه‌ای در مشخصات گریس دارد.
گریس با صابونهای مخلوط : تغلیظ کننده این گریسها مخلوطی از صابونهای ساده مختلف می‌باشد. استفاده از این مخلوط باعث ارتقاء کیفیت گریسها می‌گردد.
گریس با صابونهای کمپلکس : تغلیظ کننده گریس‌های کمپلکس عبارت است از یک صابون ساده و نمک یک اسید با وزن مولکولی کم تا متوسط، این کمپلکس باعث ایجاد برخی مشخصات بارز مانند افزایش نقطه قطره‌ای شدن می‌گردد.
گریس‌های غیرصابونی :
به آن دسته از گریس‌هایی گفته میشود که تغلیظ کننده آنها از ترکیبات معدنی فعال شده مانند خاک فعال یا مواد آلی (پلی اوره) به وجود آمده باشد.
اصطلاحات
اصطلاحاتی که در بررسی و توضیح گریسها به کار برده می‌شوند:
1- نفوذپذیری و قوام Penetration and Consistency : نفوذپذیری معیاری نسبی از سفت بودن گریس است. این آزمون اغلب پس از وارد کردن فشار و ضربه به گریس انجام میشود و نتیجه به عنوان نفوذ پس از کار خوانده میشود، چون قوام گریس در موقع کار به دلیل خرد شدن الیاف از بین می‌رود و گریس نرم می‌گردد در نتیجه نفوذپذیری آن زیاد میشود، این اصطلاح برای تقسیم‌بندی گریسها از حالت مایع به جامد طبق جدول شماره 1 به کار می‌رود.
2- نقطه قطره‌ای شدن Drop Point : نمایانگر درجه حرارتی است که الیاف گریس به تدریج ذوب شده و گریس حالت نیمه جامد خود را از دست داده و با بالا رفتن درجه حرارت تبدیل به مایع می‌گردد.
3- بافت Texture : گریسها را براساس طول و ضخامت الیاف آنها به چند دسته کره‌ای (Buttery)، نرم (Soft)، کوتاه (Short)، بلند (Long)، و ریش ریش (Stringy) تقسیم‌بندی میکنند که هر یک کاربرد ویژه‌ای دارند.
4- رنگ COLOR : رنگ گریسی ناشی از رنگ روغن به کار رفته در آن یا مواد افزودنی می‌باشد که در هر صورت به کیفیت محصول ارتباطی ندارد.
5- پرکننده Filler : پرکننده‌ها موادی هستند جزء روانکارهای جامد با اندازه خیلی ریز که در برخی از گریسها برای ایجاد کاربردهای ویژه به کار می‌روند.
6- عمر سرویس Service Life : طول عمر مؤثر گریس و فواصل زمانی که بایستی نسبت به تعویض گریس در شرایط ویژه عملیاتی اقدام نمود.
7- مقاومت مکانیکی در دمای محیط Resistance to softening at Room Temperature : این اصطلاح تا حدود زیادی نشان دهنده عمر گریس در درجه حرارتهای معمولی بوده و میزان مقاومت در حفظ ساختار ژلاتینی را نشان می‌دهد.
8- مقاومت در برابر آب Water Resistance : گریسها در برابر آب رفتارهای متفاوتی دارند چنانچه برخی از گریسها در حضور آب و یا در محیط‌های مرطوب در حین کار تشکیل امولسیون می‌دهند و کلیه خواص روانکاری خود را از دست می‌دهند. در صورتی که برخی دیگر در برابر آب کاملاً مقاوم بوده و برای روانکاری در محیط‌های مرطوب مناسب می‌باشند.
9- حداکثر دمای عملیاتی مجاز در دستگاه (درجه سانتی‌گراد) Max Continuous Usable Temperature : بیشترین درجه حرارتی که می‌توان گریس را به طور مداوم به کاربرد که در واقع نشانگر حداکثر کارایی گریس در بالاترین دمای قابل تحمل می‌باشد.
10- قابلیت حفظ ساختار در مقابل گرم و سرد شدن متوالی Reversibility Respect To Temperature Fluctuations : این اصطلاح نشان دهنده میزان برگشت پذیری گریس به حالت ژلاتینی اولیه خود، نسبت به تغییرات درجه حرارت و یا ذوب و انجماد مکرر است. برخی از گریسها، به ویژه گریس کلسیم با بالا رفتن دمای عملیاتی دستگاه و نزدیک شدن به نقطه ذوب متلاشی و از هم پاشیده می‌گردد. در این شرایط بایستی بی‌درنگ اقدام به تعویض گریس نمود اصطلاحاً چنین گریس‌هایی را برگشت ناپذیر می‌خوانند. گریس‌هایی که مجدداً حالت ژلاتینی خود را به دست می‌آورند مانند گریس ماهان، برگشت‌پذی می‌نامند.
11- قابلیت پمپ شدن در سیستم‌های مرکزی Pumpability : اگر گریس در دمای پایین خیلی چسبنده و سفت گردد سیستم‌هایی که به صورت مرکزی گریس را به ماشین‌آلات پمپ میکنند با مشکل مواجه می‌شوند.
12- مقاومت در برابر فشار بالا (EP) Resistance To Extreme Pressure : اصولاً با افزایش بار و فشار، گریس خود را از بین قطعات فلزی کنار کشیده و اجازه می‌دهد دو قطعه فلزی با هم تماس پیدا کنند. این مسئله توأم با جوش خوردگی‌های موقت و جدا شدن‌های متوالی باعث فرسایش شدید قطعات می‌گردد. لذا از مواد افزودنی خاص برای افزایش مقاومت گریس در برابر فشار استفاده میشود، تا با تشکیل لایه‌های مقاوم از سایش جلوگیری گردد.
13- سازگاری گریسها Grease Compatibility : انواع گریسها به دلیل دارا بودن ماده تغلیظ کننده متفاوت معمولاً با هم سازگاری ندارند بدین معنی که نمی‌توان از آنها همزمان با هم استفاده نمود مانند گریس‌های بنتونیت و لیتیمی.
