Basisprincipes van tribologie

Basisprincipes van tribologie

Uitgaven voor bewaking en onderhoud van de machineconditie vormen een aanzienlijke kostenpost in een staalfabriek. Tribology helpt bij het verminderen van deze uitgaven. Tribologie is een nieuw woord dat in 1966 in Engeland werd bedacht door Dr. H. Peter Jost. 'The Jost Report', verstrekt aan het Britse parlement - Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen, gaf aan 'Potentiële besparingen van meer dan £ 515 miljoen per jaar voor de industrie door betere toepassing van tribologische beginselen en praktijken'. Maar tribologie is geen nieuw vakgebied.

Tribologie komt van het Griekse woord 'tribos', wat wrijven of wrijven betekent. En van het achtervoegsel betekent "ologie" de studie van. Daarom is tribologie de studie van 'wrijven', of 'de studie van dingen die wrijven'.

Tribologie is de wetenschap en technologie van op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging. Het is de studie (Fig 1) van (i) wrijving, (ii) slijtage en (iii) smering.

Fig 1 Studie van tribologie

Tribologie is de wetenschap en technologie van op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging en is algemeen bekend als de studie van wrijving, slijtage en smering. Het is de wetenschap en technologie van wrijvingssmering en slijtage en is van groot belang bij materiaal- en energiebesparing. Het is een oude kennis van groot belang als het gaat om alles wat in beweging is, maar als wetenschappelijke discipline is tribologie vrij nieuw.

Tribologie, hoewel een van de oudste technische disciplines, is tot op heden een van de minst ontwikkelde klassieke wetenschappen. De reden is dat tribologie niet echt een enkele discipline is en ook niet goed wordt vertegenwoordigd door steady-state-processen. Het omvat alle complexiteiten van materialen.

Tribologie is multidisciplinair van aard en omvat werktuigbouwkunde (met name machine-elementen als glij- en rollagers en tandwielen), materiaalkunde, met onderzoek naar slijtvastheid, oppervlaktetechnologie met oppervlaktetopografie-analyse en coatings, en de chemie van smeermiddelen en additieven. De relatief jongere disciplines van de tribologie zijn namelijk (i) bio-tribologie, die (onder andere) slijtage, wrijving en de smering van totale gewrichtsvervanging omvat, en (ii) nano-tribologie, waar wrijving en slijtage worden bestudeerd op de micro- en nanoschalen.

In elke machine zijn er veel onderdelen die werken door tegen elkaar te wrijven (lagers, tandwielen, nokken, banden, remmen, zuigerveren enz.). Soms is het wenselijk om lage wrijving te hebben, om energie te besparen, of hoge wrijving, zoals bij remmen. Tribology vindt toepassingen in alle industriële sectoren, inclusief de staalindustrie.

Door de technologische vooruitgang wordt materiaal- en energiebesparing steeds belangrijker. Slijtage is een belangrijke oorzaak van materiaalverspilling, dus elke vermindering van slijtage kan aanzienlijke besparingen opleveren. Wrijving is een belangrijke oorzaak van energiedissipatie en aanzienlijke besparingen zijn mogelijk door verbeterde wrijvingscontrole. Smering is de meest effectieve manier om slijtage te beheersen en wrijving te verminderen.

Tribologie is de introductie van een stof tussen de contactoppervlakken van bewegende delen om wrijving te verminderen en warmte af te voeren. De selectie van het beste smeermiddel en het begrijpen van het mechanisme waarmee het werkt om oppervlakken in een lager of andere machinecomponenten te scheiden, is een belangrijk studiegebied in de tribologie.

Smering wordt gedaan om wrijving tussen twee op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging te minimaliseren. Wrijving treedt op omdat een vast oppervlak nooit microscopisch glad is. Zelfs het best bewerkte oppervlak heeft pieken en dalen die 'ruwheid' worden genoemd. Wanneer twee van dergelijke oppervlakken met elkaar in contact komen, zijn het alleen de pieken op de oppervlakken die daadwerkelijk contact maken. Deze contacten dragen de normale belasting en vervormen plastisch en worden koud gelast. Afhankelijk van de grootte van de normale belasting komen steeds meer hoge punten of pieken in contact en neemt het 'reële oppervlak' van contact toe in tegenstelling tot het 'schijnbare oppervlak', dat het geometrische oppervlak is van de contactoppervlakken. Dit fenomeen wordt adhesie genoemd.

Er wordt aangenomen dat wrijving wordt veroorzaakt door deze hechting. Wanneer twee van dergelijke oppervlakken ten opzichte van elkaar moeten worden bewogen, is enige kracht nodig om deze contacten te verbreken. Deze kracht wordt wrijvingskracht genoemd. Tribology helpt bij het conceptueel beter visualiseren van de problemen van wrijving, slijtage en smering die betrokken zijn bij relatieve beweging tussen oppervlakken.

Tribologie is een complexe wetenschap met kleine mogelijkheden tot theoretische berekeningen van wrijving en slijtage. Daarom wordt tribologie sterk geassocieerd met praktische toepassingen die gedetailleerd werk en empirische ervaring waardevol maken. De tribologische eigenschappen zijn van het grootste belang voor de materialen die in contact komen en het systeem is gevoelig voor bedrijfsomstandigheden en omgeving. Om het tribologische gedrag te begrijpen, is kennis van natuurkunde, scheikunde, metallurgie en mechanica noodzakelijk, wat de wetenschap interdisciplinair maakt. Door de wrijving en slijtage in technologische toepassingen, zoals machinecomponenten of in metaalbewerkingssystemen te optimaliseren, kan zowel op het milieu als op de kosten worden bespaard.

Wrijving

Wrijving kan worden gedefinieerd als de weerstand tegen beweging van een lichaam tegen een ander en is van het grootste belang bij metaalbewerkingen. Wrijving is geen materiële parameter, maar een systeemreactie in de vorm van een reactiekracht. Het hangt af van bijv. temperatuur, vochtigheid, belasting, mechanische eigenschappen en oppervlaktetopografie. Over het algemeen beschrijft de wrijvingswet, bekend als de wet van Amonton-Coulomb, de wrijvingscoëfficiënt (M) als de relatie tussen de wrijvingskracht Ft (tangentiale kracht) en de normaalkracht Fn (belasting).

M =Ft/Fn

Deze wet wordt verondersteld accuraat te zijn in tribologische contacten met gewone contactdrukken (zoals de meeste contacten in de buurt zijn) en wordt vaak de wrijving van Coulomb genoemd. Tijdens het contact kan wrijving in het algemeen in twee componenten worden verdeeld, namelijk (i) de lijmcomponent (Ma) en de ploegcomponent (Mp).

M =Ma + Mp

De adhesieve component is gerelateerd aan de materialen die in contact komen en wordt gecontroleerd door de adhesiekracht die werkt op de gebieden van echt contact, d.w.z. de oneffenheden op de oppervlakken. De kleefkracht is afkomstig van de kracht die nodig is om de verbindingen tussen de oppervlakken te verbreken wanneer de oppervlakken tegen elkaar schuiven. Daarom is de adhesie van de twee vaste stoffen in contact belangrijk en hangt deze af van de chemie van de tribo-oppervlakken in het glijdende grensvlak.

De ploegcomponent is afkomstig van de vervormingskracht die inwerkt tijdens het ploegen van het zachtste materiaal dat in contact komt met de oppervlakte-oneffenheden van het hardere materiaal en is gerelateerd aan de oppervlaktetopografie. Ook door vervorming geharde slijtagedeeltjes die in het grensvlak zijn bevestigd, werken op een ploegende manier.

Een bijkomend onderdeel van de ploegcomponent is de oneffenheidsvervorming die verband houdt met de vervorming van de oneffenheden op microniveau.  

Slijtagemechanismen

Bij tribologische contacten treedt slijtage op als gevolg van de interactie tussen de twee contactoppervlakken en impliceert geleidelijke verwijdering van de oppervlaktematerialen, d.w.z. materiaalverlies. Slijtage van de materialen in contact is, net als wrijving, een systeemparameter. De van belang zijnde slijtagemechanismen kunnen abrasieve, adhesieve, vermoeiings- en chemische slijtage zijn. Typisch is er een combinatie van slijtagemechanismen in een contact. Er bestaat een onderlinge relatie tussen wrijving en slijtage. Vaak resulteert een lage wrijving in een lage slijtage. Dit is echter geen algemene regel en er zijn talloze voorbeelden van hoge slijtage ondanks lage wrijving.

Kleefslijtage 

Lijmslijtage betekent schade die ontstaat wanneer twee metalen lichamen tegen elkaar wrijven zonder de opzettelijke aanwezigheid van een schurend middel. Schuurslijtage wordt gekenmerkt door beschadiging van een oppervlak door harder materiaal dat van buitenaf tussen twee wrijvende oppervlakken wordt ingebracht. De ernst van schurende slijtage hangt af van de grootte en hoekigheid van schurende deeltjes en ook van de verhouding tussen hardheid van metaal en de schurende deeltjes, meer de neiging tot slijtage.

Kleefslijtage is afkomstig van het schuifcontact tussen de ernst van twee vaste stoffen in relatieve beweging. Tijdens het glijden treden elastische en plastische vervormingen van de oneffenheden op, wat resulteert in een contactgebied waar de hechtkrachten een sterke hechting geven en de oppervlakken aan elkaar worden gelast. De lijmslijtage treedt op wanneer de tangentiële relatieve beweging een scheiding veroorzaakt in het grootste deel van de oneffenheden in het zachtere materiaal in plaats van in het grensvlak en dus wordt materiaal verwijderd.

Het echte contactoppervlak bestaat uit alle gebieden met gelaste oneffenheden aan de oppervlakken en tijdens het schuiven resulteert het verwijderen van materiaal in slijtage die kan worden gemeten als een volume- of gewichtsafname. Het is echter gebruikelijker om de slijtage weer te geven in een slijtagesnelheid of slijtagecoëfficiënt. De slijtagesnelheid wordt normaal gesproken gedefinieerd als het slijtagevolume per schuifafstand en belasting.

Schuurslijtage

Slijtage door schuren veroorzaakt een aanzienlijke plastische vervorming van het oppervlaktemateriaal en treedt op wanneer een van de in contact zijnde oppervlakken aanzienlijk harder is dan de andere. Dit staat bekend als slijtage door twee lichaamsdelen. Slijtage treedt over het algemeen ook op wanneer hardere deeltjes in het tribo-systeem worden geïntroduceerd. Dit staat bekend als abrasie door drie lichamen wanneer het deeltje niet aan een oppervlak is bevestigd en als abrasie door twee lichamen wanneer het deeltje is bevestigd aan een van de oppervlakken die in contact zijn. Dientengevolge kan het hardere materiaal van de twee die in contact zijn, schurend worden afgesleten. De scherpe en harde oneffenheden of deeltjes worden in het zachtere oppervlak gedrukt, wat resulteert in een plastische stroom van het zachtere materiaal rond het hardere. Door de tangentiële beweging krast het hardere oppervlak hoe zachter in een ploegbeweging, wat resulteert in slijtage en achterblijvende krassen of groeven. De abrasieve slijtage kan verder worden ingedeeld in verschillende slijtagemechanismen zoals microsnijden, micromoeheid en microchips. De abrasieve slijtage wordt op dezelfde manier gedefinieerd als voor de adhesieve slijtage.

Vermoeidheidskleding

Vermoeidheidsslijtage is essentieel in periodiek geladen matrijzen en gereedschappen, zoals rollen. Bij geladen gereedschappen staat het oppervlak onder druk en worden onder het oppervlak schuifspanningen gegenereerd. Herhaalde belasting veroorzaakt het ontstaan ​​van microscheurtjes, meestal onder het oppervlak, op een punt van zwakte, zoals een insluiting of een tweedefasedeeltje. Bij daaropvolgend laden en lossen plant de microscheur zich voort en vloeien samen. Wanneer de scheur een kritieke grootte bereikt, verandert deze van richting om naar het oppervlak te komen en komt een plat velachtig deeltje los. Dit staat ook bekend als delaminatieslijtage of als het deeltje relatief groot is, staat het bekend als spalling. Wanneer normale belasting wordt gecombineerd met glijden, verplaatst de locatie van maximale schuifspanning zich naar het oppervlak en kunnen vermoeiingsscheuren ontstaan ​​door oppervlaktedefecten.

Zoals alle slijtageprocessen wordt vermoeidheidsslijtage beïnvloed door een groot aantal variabelen. Om vermoeidheidsslijtage te verminderen, moeten externe en interne spanningsverhogers worden vermeden en moet een sterke interface tussen matrix- en tweedefasedeeltjes worden gegarandeerd. Een verdere complicatie doet zich voor bij heet werken, waar plotselinge verhitting resulteert in oppervlakte-uitzetting en het ontstaan ​​van spanningen tussen het oppervlak en het stortgoed. Na contact veroorzaakt de afkoeling van het oppervlak weer spanningen. In combinatie met spanningen als gevolg van belasting treedt thermische vermoeiing op, wat resulteert in een mozaïekachtig netwerk van scheuren dat craquelé of fire-cracking wordt genoemd. Vermoeidheid kan ook plotselinge catastrofale uitval van het gereedschap veroorzaken, zoals het volledig uitvallen van rollen.

Tribo chemische slijtage

Bij tribo chemical wear wordt het slijtageproces gedomineerd door chemische reacties in het contact en wordt het materiaal dus verbruikt. Hierbij zijn de omgevingscondities in combinatie met mechanische contactmechanismen van groot belang. De chemische werking, zoals diffusie of oplossing, is op zichzelf geen slijtagemechanisme, maar is altijd in combinatie en interactie met andere slijtagemechanismen. Het is misschien juister om te praten over verschillende mechanische slijtagemechanismen en de chemische effecten te beschouwen als een extra invloedsparameter die de materiaaleigenschappen van het contactoppervlak verandert.

Tribo-filmvorming

De hoge lokale temperaturen en drukken die worden verkregen in het oppervlaktecontact wanneer twee lichamen tegen elkaar schuiven, resulteren in lokale schuifvervorming en breuk van de oppervlakken. De plaatselijk hoge temperaturen kunnen chemische reacties versnellen of de oppervlakken plaatselijk doen smelten en er treedt slijtage op. Deze omstandigheden hoeven echter niet noodzakelijk alleen destructief te zijn voor de oppervlakken, maar kunnen het mogelijk maken om tribofilm met nieuwe tribologische eigenschappen te vormen. Gewoonlijk zijn tribo-films verdeeld in twee groepen, namelijk tribo-film van het transformatietype en tribo-film van het afzettingstype. Beide veranderen de oppervlaktetopografie, chemie en mechanische eigenschappen. Bij de vorming van de tribofilm van het transformatietype wordt transformatie van het oorspronkelijke oppervlak verkregen door plastische vervorming, fasetransformatie, diffusie enz. zonder enige materiaaloverdracht. Integendeel, de tribofilm van het depositietype wordt alleen verkregen door materiaaloverdracht, d.w.z. door moleculen van het tegenoppervlak, de omgeving of door slijtageresten. Dienovereenkomstig kunnen de topografie van het oppervlak, de chemische reactiviteit en de hechting de vorming van een tribofilm beïnvloeden.

Smering

Smeermiddelen worden voornamelijk gebruikt om zowel wrijving (en vaak bijgevolg trillingen) als slijtage te verminderen. Het zijn middelen die in relatieve beweging tussen twee oppervlakken worden ingebracht om wrijving te minimaliseren. Selectie en toepassing van smeermiddelen worden bepaald door de functies die ze geacht worden uit te voeren. De belangrijkste functies van smeermiddelen zijn als volgt.

• Om wrijving te beheersen
• Om slijtage onder controle te houden
• Om de temperatuur te regelen
• Om corrosie onder controle te houden
• Om verontreinigingen te verwijderen
• Om een ​​afdichting te vormen (vet)

Het verlagen van wrijving kan worden bereikt door twee verschillende mechanismen. Als het smeermiddel de vaste oppervlakken volledig scheidt, vindt de relatieve beweging plaats als een afschuiving in het smeermiddel en is de wrijving bijgevolg te wijten aan de afschuifweerstand van het smeermiddel. Als het smeermiddel de oppervlakken niet volledig kan scheiden, kunnen de wrijvingskrachten worden verminderd wanneer verschuiving optreedt tussen dunne films met lage wrijving die aan de oppervlakken zijn geadsorbeerd. Lagere wrijving genereert ook minder warmte, wat resulteert in een lagere temperatuur.

Vermindering van slijtage wordt ook bereikt door de scheiding – geheel of gedeeltelijk – van de twee vaste oppervlakken. Slijtage wordt ook verminderd doordat het smeermiddel de temperatuur verlaagt, eventuele slijtagedeeltjes afvoert en verontreinigingen uit de omgeving voorkomt.

Smeermiddelresten kunnen in verschillende productieprocessen problematisch zijn. Zo kunnen resten die van het gereedschap op een staalplaat worden overgebracht, het lakken van carrosserieën verergeren. In sommige gevallen moeten milieuonvriendelijke reinigingsmiddelen worden gebruikt om de oppervlakken te reinigen. Het smeermiddel zelf kan ook ongeschikt zijn in zowel gezondheids- als milieuaspecten.

Smeermiddelen kunnen vloeibaar of vast zijn, maar niet noodzakelijk olie of vet. Zo kunnen bijvoorbeeld ook metalen, oxiden, sulfiden, grafiet etc. als smeermiddel werken. Hieronder volgen de algemeen bekende typen.

• Vloeibare smeermiddelen - Vloeibare mineralen kunnen gewone minerale olie, minerale olie plus additief of synthetische smeermiddelen zijn
• Quasi-vaste smeermiddelen (vet)
• Vaste smeermiddelen

Afhankelijk van een typische toepassingsvereiste wordt een bepaald type smeermiddel gekozen.

Vloeibare smeermiddelen

Vloeistoffen hebben over het algemeen de voorkeur als smeermiddelen omdat ze door hydraulische werking tussen bewegende delen kunnen worden gezogen. Behalve dat ze de onderdelen gescheiden houden, fungeren ze ook als warmtedragers. Om een ​​vloeibaar smeermiddel voor een bepaalde toepassing te selecteren, is de primaire overweging normaal gesproken het effect van temperatuurverandering op de viscositeit van het smeermiddel, dat minimaal moet zijn. Vloeibare smeermiddelen zijn over het algemeen inert ten opzichte van metalen oppervlakken en andere componenten.

Moderne raffinagetechnologie heeft het mogelijk gemaakt smeermiddelen van goede kwaliteit te produceren uit een breed scala aan ruwe oliën. Een olieraffinaderij maakt alleen de basissmeerolievoorraden met verschillende viscositeiten. Ze zijn niet geschikt voor directe consumptie. Daarom worden oliën gemengd om de juiste viscositeit te verkrijgen en worden additieven toegevoegd om andere eigenschappen te verbeteren.

Synthetische vloeibare smeermiddelen kunnen worden gekarakteriseerd als olieachtige en neutrale vloeistoffen. Ze worden niet verkregen uit aardolie ruwe oliën. Maar ze hebben bijna dezelfde eigenschappen als petroleumsmeermiddelen. Deze vinden toepassing in situaties waar aardolie niet kan worden gebruikt. Sommige specifieke chemische klassen van synthetische smeermiddelen zijn di-esters, organofosfaatesters, siliconenpolymeren enz.

Belangrijke smeermiddelkenmerken worden hieronder beschreven.

Het soortelijk gewicht is de verhouding van het gewicht van een bepaald volume stof bij 15 ° C tot dat van water.

Viscositeit is een maat voor de weerstand van de olie om te vloeien. Hoe meer de viscositeit van de olie, hoe groter de weerstand tegen vloeien. Water is bijvoorbeeld minder viskeus en stroomt daarom vrij in vergelijking met melasse, dat een hoge viscositeit heeft en traag vloeit. Een ideale oliefilm op een lager hangt af van het selecteren van olie met de juiste viscositeit om de scheiding van twee metalen oppervlakken te behouden.

De snelheid van de astap en de viscositeit zijn nauw verbonden om een ​​goede oliefilm in het lager te behouden. Hoe langzamer de astapsnelheid, hoe hoger de viscositeit of dikkere olie is vereist. Naarmate de snelheden van de astap worden verhoogd, is een verdunner of olie met een lagere viscositeit nodig.

Er moet ook rekening worden gehouden met lagerbelastingen, aangezien de olie voldoende viscositeit moet hebben om een ​​goede oliefilm te behouden om de belasting te ondersteunen. Technisch gesproken wordt het gedefinieerd als de kracht die nodig is om een ​​vlak oppervlak van één vierkante centimeter over een ander vlak oppervlak te bewegen met een snelheid van één centimeter per seconde, wanneer de twee oppervlakken worden gescheiden door een laag vloeistof van één centimeter dik. De eenheid van deze kracht is 'evenwicht' en wordt absolute viscositeit genoemd.

Kinematische viscositeit is de verhouding van absolute viscositeit tot het soortelijk gewicht van de olie bij de temperatuur waarbij de viscositeit wordt gemeten. De eenheid is 'stokes'. Voor praktische doeleinden wordt de viscositeit van petroleumoliën uitgedrukt in tijd in seconden die een gegeven hoeveelheid olie nodig heeft om door een standaard capillair buisje te stromen. Het wordt uitgedrukt als Saybolt universele seconden bij 40 graden C of 100 graden C.

Viscositeitsindex (VI) is een uitdrukking van het effect van temperatuurverandering op de viscositeit van oliën. Deze verandering kan numeriek worden geëvalueerd en het resultaat wordt uitgedrukt als VI.

Het vloeipunt van olie is een belangrijke kwaliteit. Het is een temperatuur waarbij olie nog vloeibaar blijft. Het reflecteert op het vermogen van de olie om bij lage temperaturen te werken.

Vlampunt is de temperatuur waarbij de olie voldoende dampen afgeeft die kunnen worden ontstoken. Het reflecteert op het vermogen van de olie om bij hogere temperaturen te werken zonder brandgevaar.

De zuiverings- en productieprocessen hebben invloed op de goede eigenschappen van smeeroliën. Maar ze kunnen nog steeds niet rechtstreeks worden gebruikt. Smeeroliën zijn gevoelig voor verontreiniging en ontbinding onder veeleisende werkomstandigheden. Vandaar dat bepaalde chemische verbindingen en andere middelen die als additieven worden genoemd, aan de oliën worden toegevoegd. De meeste moderne smeermiddeladditieven kunnen worden geclassificeerd als (i) die zijn ontworpen om het smeermiddel tijdens gebruik te beschermen door achteruitgang in stand te houden, (ii) die het smeermiddel beschermen tegen schadelijke verbrandingsproducten, en (iii) die welke bestaande fysieke eigenschappen verbeteren of nieuwe kenmerken.

Het gebruik van chemische additieven in smeermiddelen is zeer breed. Ze worden gebruikt in de lichtste instrument- en spindeloliën tot de dikste tandwielsmeermiddelen, automobielsmeermiddelen, snijoliën en hydraulische vloeistoffen. Er zijn meer dan 50 kenmerken van basissmeeroliën die kunnen worden verbeterd door de additieven. In het algemeen moeten de additieven de eigenschappen hebben namelijk (i) oplosbaarheid in aardolie basisolie, (ii) onoplosbaarheid in en gebrek aan reactie met waterige oplossing, (iii) mogen geen donkere kleur aan de olie geven, (iv) lage vluchtigheid, (v)  moet stabiel zijn bij mengen, opslag en gebruik, en (vi) mag geen ongunstige geur afgeven.

Verschillende soorten additieven die samen met hun doeleinden worden gebruikt, worden hieronder weergegeven.

• Anti-oxidant gebruikt om de levensduur van olie en machines te verlengen en oxidatie te voorkomen
• Corrosieremmer om te beschermen tegen chemische aantasting van legeringen en metalen oppervlakken.
• Detergentia voor reinheid van gesmeerde oppervlakken.
• Roestremmer voor het elimineren van roest in aanwezigheid van water en vocht
• Giet depressivum voor het verbeteren van de vloeibaarheid bij lage temperaturen
• Viscositeitsindexverbeteraar voor het verlagen van de veranderingssnelheid van viscositeit bij temperatuurverandering
• Anti-schuimmiddel om stabiele schuimvorming te voorkomen
• Extreme drukmiddel voor het verbeteren van de filmsterkte en het draagvermogen

Er zijn meer dan 300 verschillende smeeroliën van industriële en automobieltypes. Deze worden normaal geclassificeerd als (i) spindeloliën, (ii) tandwieloliën, (iii) algemene lageroliën, (iv) elektromotoroliën, (v) stoomcilinderoliën, (vi) turbineoliën, (vii) luchtcompressoroliën , (viii) koelcompressoroliën, (ix) hydraulische oliën, (x) snijoliën en (xi) auto-oliën. Elk type van deze oliën heeft bepaalde kenmerken die het goed geschikt maken voor de gegeven toepassing.

Quasi-vaste smeermiddelen (vet)

Smeervet is een halfvast smeermiddel. Het is meestal een minerale olie waaraan speciale zeep wordt toegevoegd om een ​​plastic mengsel te maken. De zeep wordt verdikkingsmiddel genoemd. Er worden ook bepaalde additieven toegevoegd, zoals in het geval van oliën, om speciale eigenschappen te verlenen. Voordelen van het gebruik van vetten worden hieronder gegeven.

• Minder frequent aanbrengen nodig. Dit resulteert in een besparing op de kosten van smeermiddel en onderhoud.
• Het werkt als een afdichting tegen het binnendringen van vuil en stof.
• Druipen en spatten is bijna geëlimineerd.
• Er zijn minder dure afdichtingen nodig voor vetgesmeerde lagers.
• Vet zorgt voor enige smering, zelfs wanneer een lager gedurende lange tijd wordt verwaarloosd.
• Door de aanhechting van vet wordt de kans op roesten in de lagers aanzienlijk verminderd, zelfs als de machine inactief is.

Primaire componenten van vet zijn zepen en minerale oliën. Zepen kunnen zijn afgeleid van dierlijke of plantaardige vetten of vetzuren. Daarnaast zijn er ook bepaalde additieven aanwezig. Soms worden er ook vulstoffen toegevoegd om speciale eigenschappen te geven.

Vetten worden geclassificeerd op basis van de zeepverbinding die bij de vervaardiging wordt gebruikt. De eigenschappen van vetten worden aanzienlijk beïnvloed door het type zeepverbinding dat wordt gebruikt bij het maken van het vet. De volgende soorten vet zijn beschikbaar:(i) vet op calciumbasis, (ii) vet op natriumbasis, (iii) vet op lithiumbasis en (iv) vet op bariumbasis.

Een calciumbasis in vet geeft het vet een glad batterij-uiterlijk. Dit vet is zeer goed bestand tegen water. Eetbare vetten zoals palmolie of gehydrateerde kalk uit katoenzaadolie worden gebruikt om zeep te maken. Dit vet vereist toevoeging van water als stabilisator. Deze is niet bestand tegen een temperatuur boven 80 deg C. Het breekt olie en zeep af en wordt afgescheiden. De afgescheiden zeepdeeltjes worden hard en schurend en veroorzaken krassen in de lagers. Vetten op natriumbasis kunnen daarentegen worden gebruikt waar hogere temperaturen tot 120 ° C worden aangetroffen. Het vet op natriumbasis is vezelig van structuur. Hierdoor is het vet bestand tegen hoge belastingen op kogel- en rollagers. Vet op natriumbasis is echter minder bestand tegen water. Vet op bariumbasis is goed tot 175 graden C en hoger. Dit vet heeft een goede waterbestendigheid. Vet op lithiumbasis is ook geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen en heeft uitstekende waterbestendige eigenschappen. Ook voor lage temperaturen is dit vet geschikt.

Om zeer hoge temperaturen en belasting te weerstaan, worden bepaalde speciale vetten gebruikt, aangezien de op zeep gebaseerde vetten niet bestand zijn tegen dergelijke omstandigheden. Dit worden niet-zeepbasisvetten genoemd. Gemodificeerde bentonietklei en silicagels worden gebruikt met synthetische vloeistoffen. Sommige vetten op zeepbasis worden gebruikt met synthetische vloeistoffen in plaats van minerale oliën. Net als bij oliën worden ook aan vet additieven toegevoegd om speciale eigenschappen te verlenen. Veelgebruikte additieven zijn antioxidanten, corrosieremmers, EP-middelen, roestremmers en kleverigheidsadditieven.

De twee meest essentiële kenmerken van vet zijn consistentie en druppelpunt. Consistentie wordt uitgedrukt in getallen in tienden van millimeters. De standaard ASTM D217-52T-testmethode wordt gebruikt om deze eigenschap te bepalen. Het heet penetratietest. Het National Lubricating Grease Institute (NLGI) USA heeft vet ingedeeld in verschillende klassen op basis van hun penetratiewaarden die zijn bepaald uit de bovenstaande test. Het druppelpunt wordt gedefinieerd als de temperatuur waarbij het vet onder de voorgeschreven testomstandigheden van een quasi-vaste naar een vloeibare toestand verandert. ASTM D566-42-test wordt gebruikt om het druppelpunt te bepalen. Dit wordt gebruikt als een kwalitatieve indicator van weerstand tegen hitte.

Vaste smeermiddelen

Vaste smeermiddelen zijn dunne films van een vaste stof die tussen twee wrijvende oppervlakken zijn geplaatst om wrijving en slijtage te verminderen. De behoefte aan vaste smeermiddelen is snel gegroeid met de vooruitgang in de technologie. Vaste smeermiddelen hebben de kenmerken van lage afschuifsterkte, lage hardheid, hoge hechting aan substraatmateriaal, continuïteit, zelfherstellend vermogen (de film moet onmiddellijk worden hervormd indien gebroken), vrij van schurende onzuiverheden, thermische stabiliteit en chemische inertie. Verschillende anorganische verbindingen zoals grafiet, molybdeendisulfide, wolfraamdisulfide, boornitride en organische verbindingen zoals aluminium, zink, natrium, lithiumstearaat en wassen worden gebruikt als vaste smeermiddelen. Vaste smeermiddelen hebben een brede toepassing gevonden waar conventionele petroleumoliën niet hebben gewerkt onder extreme werkomstandigheden.