TEHNIČKI MATERIJALI mr Aleksandra Boričić
Maziva Osnovni procesi koji se javljaju pri relativnom kretanju dva čvrsta tela su trenje na dodirnim površinama i habanje dodirnih površina. Usled pojave trenja dolazi do gubitka mehaničke energije pri radu mehaničkog sistema. Zbog pojave habanja dolazi do promena površina mašinskih delova tokom eksploatacije.
Pojam MAZIVA podrazumeva gasovite, tečne i čvrste materijale koji se koriste za smanjenje trenja između spregnutih radnih površina koje se nalaze u relativnom kretanju. Osim toga koriste se i za prenos snage, prenos toplote, hlađenje, zaštitu od korozije itd. Najširu primenu u praksi imaju maziva ulja i mazive masti.
Maziva ulja i mazive masti
Maziva ulja i mazive masti su konstrukcioni elementi mehaničkih sistema. Sa razvojem mehani čkih sistema, proizvođači maziva moraju da prate tehnološki i tehni čki trend razvoja. Pravilna primena maziva osigurava siguran i ekonomi čan rad, a osim toga obezbeđuje i duži vek mehani čkih sistema.
Maziva ulja sadrže dve osnovne grupe komponenata: bazna ulja i aditive različitih funkcija. Mešanjem baznih ulja odre đenih viskoznih gradacija i razli čitih grupa aditiva, dobija se široka paleta mazivih ulja koja se me đusobno mogu razlikovati po nameni i
drugim radnim osobinama.
BAZNA ULJA + ADITIVI = MAZIVA ULJA Mazive masti se mogu definisati kao čvrsta ili polučvrsta maziva, nastala dispergovanjem odgovaraju ćeg ugušćivača u mazivom ulju. Svojstva mazivih masti zavise uglavnom od vrste uguš ćivača
koji mogu biti sapunskog i nesapunskog porekla.
BAZNA ULJA + ADITIVI + UGUŠ ĆIVAČI = MAZIVE MASTI
Bazna ulja Mineralna (konvencionalna) bazna ulja:
- Rafinati - Rerafinati
a – Bazna ulja – mineralna ili sinteti čk čine osnovu svih maziva – mazivih ulja i mazivih masti i bitno utiču na njihove osnovne osobine.
Sinteti č ka (nekonvencionalna) bazna ulja:
- Hidrokrekovana ulja (HC) - Sintetički ugljovodonici - Sintetički estri - Poliglikoli Biljna ulja:
- Repičino ulje
Mineralna se proizvode preradom nafte, a sinteti č ka hemijskom sintezom iz različitih komponenata.
Mineralna bazna ulja (rafinati) U novije vreme nazivaju ih još i konvencionalnim. Sastoje se od ugljovodonika - jedinjenja ugljenika (C) i vodonika (H). Molekulske mase im se kreću u rasponu C20 – C35. Njihove strukture i ostale osobine zavise od prirode i karakteristika sirove nafte iz koje se dobijaju ali i od daljih postupaka dorade. Preradom parafinskih nafti dobijaju se mineralna bazna ulja parafinske osnove. Koriste se za proizvodnju motornih, transmisionih, reduktorskih, hidrauličnih i kompresorskih ulja. Dobre osobine su im: visoke tačke paljenja, visoka oksidaciona i termička stabilnost, visoki indeksi viskoznosti. Od lošijih osobina ističu se visoke tačke tečenja, ali se one poboljšavaju postupkom deparafinacije i aditivima.
Preradom naftenskih nafti dobijaju se mineralna bazna ulja kod kojih su dominantni konstituenti cikloparafini ili nafteni . Dobra osobina im je niska tačka tečenja, a nepoželjne su znatno niža oksidaciona stabilnost i niski indeksi viskoznosti. Zbog toga se naftenska bazna ulja mogu koristiti samo za proizvodnju trafo ulja i ulja za mehaničku obradu metala.
Rerafinisana bazna ulja se dobijaju preradom korišćenih mazivih ulja u nekoliko faza. Prve su taloženje i filtracija, zatim slede atmosferska i vakuum destilacija i, na kraju, rerafinacija dobijenih destilata – najčešće je to obrada vodonikom. Kao sekundarna sirovina mogu se koristiti samo koriš ćena motorna, transmisiona, hidraulična i kompresorska ulja koja se proizvode isključivo od mineralnih baznih ulja parafinske osonove.
Sintetička bazna ulja Sinteti čk a bazna ulja proizvode se hemijskom sintezom iz različitih komponenata različitim tehnološkim postupcima. U novije vreme nazivaju ih nekonvencionalnim baznim uljima.
U odnosu na mineralna bazna ulja bolje osobine su im: visoka oksidaciona i termička stabilnost, vrlo visoki indeksi viskoznosti, dobre viskozno-temepraturske osobine, niska isparljivost, nizak sadržaj koksa. Potrošnja motornog ulja ogleda se, u prvom redu, isparavanjem koje je mnogo manje kod sintetičkog (7% – 8%) nego kod mineralnog ulja (13% - 15%). Osim toga, sintetičko ulje stvara manje taloga u motoru u odnosu na mineralno i na taj na čin motor ostaje čistiji i dugotrajniji. Nedostaci su im visoke cene i relativno lošija rastvorljivost konvencionalnih aditiva. U novije vreme sintetička bazna ulja se sve više koriste za proizvodnju najnovijih verzija motornih ulja, nekih specijalnih maziva i radnih fluida, a prema zahtevima konstruktora modernih vozila i industrijskih sistema.
Biorazgradiva bazna ulja
Poslednjih godina, zbog zahteva zaštite životne sredine, često se zahteva upotreba biološki razgradivih maziva. Proces razgradnje vrše mikroorganizmi koji u idealnom slučaju transformišu ulja u ugljen dioksid, vodu i belančevine. Mineralna ulja koja se proizvode iz nafte biološki su teško razgradiva. Razgradnja može trajati mesecima pa i godinama. Maziva, čija se razgradnja odvija mnogo brže od mineralnih ulja (za svega nekoliko nedelja), nazivaju se biološki brzo razgradivim. Biološka razgradnja je moguća uvek kada su ispunjeni slede ći preduslovi: · prisustvo mikroorganizama, · prisustvo kiseonika za disanje mikroorganizama, · prisustvo azota i fosfornih jedinjenja za ishranu mikroorganizama, · odgovarajuća temperatura, jer se biološka razgradnja brže odvija u toploj sredini nego u hladnoj, · mazivo ne sme biti zagađeno materijama koje ubijaju mikroorganizme ili ih čine neefikasnim.
U poslednje vreme, zahtevi zaštite životne sredine, nameću proizvođačima maziva zadatak da intenziviraju razvoj biološki brzo razgradivih maziva. S obzirom da samo 1 litar mineralnog ulja zagadi oko 1.000.000 litara vode, dovoljan je razlog za sve ve ćom primenom biološki brzo razgradivih ulja
Trendovi u korišćenju baznih ulja Trenutno se najviše koriste mineralna bazna ulja. Prvo, zbog toga što su jeftinija od sinteti čkih i drugo, što se najnovijim tehnološkim postupcima ostvaruju visoki nivoi kvaliteta koji zadovoljavaju strožije zahteve proizvo đača maziva i konstruktora motora. Sve veći značaj dobijaju hidrokrekovana bazna ulja, koja su po traženim karakteristikama vrlo bliska sintetičkim, ali su im cene znatno niže.
Za najnovije modele motora i vozila, a prema najnovijim specifikacijama kvaliteta motornih ulja, traže se bazna ulja sa znatno poboljšanim karakteristikama i to: •
• •
•
zbog povišenih radnih temperatura motora i zbog zahteva za sve dužim intervalima upotrebe motornih ulja, traži se vrlo visoke termička i oksidaciona stabilnost baznih ulja; za lakše startovanje hladnog motora uz optimalno podmazivanje, kao i zbog uštede goriva, traže se ulja niže viskoznosti; za bolje podmazivanje motora u različitim temperatursim uslovima, traže se ulja sa što nižim tačkama tečenja i sa što višim indeksom viskoznosti, odnosno, ulja čija se viskoznost vrlo malo menja sa promenama temperature; iz ekoloških razloga, a i zbog zahteva za što dužim inetrvalima upotrebe, traže se ulja sa što manjom isparljivoš ću.
ADITIVI I NJIHOVA ULOGA Aditivi su materije koje se dodaju mazivima u cilju poboljšanja ili donošenja nekih novih osobina mazivima, čime se povećavaju njihova eksploataciono-tehnička svojstva. To su sintetičke materije koje su rastvorljive u baznom ulju, termički stabilne i vrlo niske isparljivosti.
S obzirom na mehanizam delovanja mogu se podeliti u tri osnovne grupe: •
aditivi koji poboljšavaju fizička svojstva maziva: depresanti tačke tečenja, impruveri indeksa viskoznosti, aditivi protiv penušanja i aditivi za poboljšanje otpornosti na opterećenje,
•
aditivi koji poboljšavaju hemijska svojstva maziva: antioksidanti,
•
aditivi koji štite mašinske elemente od štetnih materija nastalih u ulju: aditivi protiv korozije, disperzanti i deterdženti.
U zavisnosti od upotrebe mazivih ulja, odnosno mazivih masti tokom procesa proizvodnje dodaju im se različiti aditivi. Aditivi mazivih ulja:
Aditivi mazivih masti:
- Deterdženti - Disperzanti - Za zaštitu od habanja - Za zaštitu od visokih pritisaka (EP) - Inhibitori r đe i korozije - Modifikatori trenja - Depresanti tačke tečenja - Impruveri indeksa viskoznosti (VI) - Omekšivači elastomera - Inhibitori oksidacije ulja - Inhibitori pene - Deaktivatori metala
- Za zaštitu od habanja - Za zaštitu od visokih pritisaka - Inhibitori r đe i korozije - Inhibitori oksidacije - Čvrste materije za poboljšavanje svojstva podmazivanja (grafit, molibdendisulfid)
UGUŠĆIVAČI ZA MAZIVE MASTI Ugušćivači su supstance koje tokom procesa proizvodnje mazive masti, pod određenim uslovima stvaraju u ulju strukture međusobno isprepletanih vlakana formirajući sunđerastu strukturu i tako pretvaraju ulje u mazivu mast. Sapuni na sebe vežu od 80-95% baznog ulja. Ugušćivači mogu biti sapunski (kalcijumovi, natrijumovi, litijumovi, barijumovi, aluminijumovi itd.), kompleksni sapuni i nesapunski (gel, bentonit).
OSOBINE MAZIVA
Osobine maziva su odre đene osobinama baznih ulja i aditiva. Sve osobine maziva se mogu podeliti na: fizi čke, hemijske i eksploatacione.
U fizi čk e osobine spadaju: gustina, viskoznost, indeks viskoznosti, tačka paljenja, tačka tečenja, isparljivost, emulzivne osobine, sposobnost rastvaranja gasova i izdvajanja gasova, stvaranje pene, konzistencija i penetracija masti, tačka kapanja, izdvajanje ulja iz masti, boja, specifična toplota i toplotna provodljivost i druge.
U hemijske osobine spadaju: oksidaciona stabilnost, termička stabilnost, vodootporne osobine, neutralizacioni broj, sadržaj pepela, sadržaj koksa, sadržaj vode, saponifikacioni broj i druge.
U eksploatacione osobine spadaju: EP svojstva (otpornost na ekstremne pritiske) i otpornost na habanje, otpornost mazivog filma, antihabajuća svojstva maziva kod zupčanika, antihabajuća svojstva hidrauličnih ulja itd.
