Введение
Твердая или полутвердая смазка
Смазка – это твердая или полутвердая смазка, образованная в виде дисперсии загустителей в жидкой смазке. Обычно смазка состоит из мыла, эмульгированного минеральным или растительным маслом. Общей характеристикой смазок является высокая начальная вязкость, которая снижается при воздействии сдвига, обеспечивая эффект смазки подшипника примерно той же вязкости, что и базовое масло, используемое в смазке. Это изменение вязкости называется сдвиговым разжижением. Иногда термин "смазка" используется для описания смазочных материалов, которые являются просто мягкими твердыми веществами или жидкостями с высокой вязкостью, однако эти материалы не демонстрируют сдвигового разжижения, характерного для классической смазки. Например, петролатум, такой как вазелин, обычно не классифицируется как смазка. Смазки применяются в механизмах, которые смазываются нечасто и где смазочное масло не удерживается на месте. Они также служат уплотнителем, предотвращающим попадание воды и несжимаемых веществ. Подшипники, смазанные смазкой, обладают повышенными характеристиками трения из-за ее высокой вязкости.
Свойства
Настоящий смазочный жир состоит из масла или другой жидкой смазки, смешанной с загустителем, обычно мылом, для образования твердого или полутвердого вещества. Жиры обычно являются жидкостями, демонстрирующими сдвиговое истончение или псевдопластичность, что означает, что вязкость жидкости снижается под воздействием напряжения сдвига. После приложения достаточной силы для сдвига жира, вязкость падает и приближается к вязкости базовой смазки, такой как минеральное масло. Это резкое снижение сопротивления сдвигу означает, что жир рассматривается как пластичная жидкость, а уменьшение сопротивления сдвигу со временем делает его тиксотропным. Некоторые жиры являются реотропными, то есть становятся более вязкими при механическом воздействии. Жир часто наносят с помощью смазочного пистолета, который подает жир на смазываемую деталь под давлением, вдавливая твердый жир в зазоры детали.
Угустители
Мыло является наиболее распространенным эмульгатором, и выбор его типа определяется областью применения. Мыла включают стеарат кальция, стеарат натрия, стеарат лития, а также смеси этих компонентов. Также используются производные жирных кислот, отличные от стеаратов, особенно 12-гидроксистеарат лития. Свойства мыла влияют на термостойкость (в отношении вязкости), водостойкость и химическую стабильность получаемой смазки. Сульфонаты кальция и полимочевины все чаще используются в качестве загустителей смазки, не основанных на металлических мылах. Порошкообразные твердые вещества также могут применяться в качестве загустителей, особенно глина. Смазки на основе жирных масел также изготавливаются с другими загустителями, такими как деготь, графит или слюда, которые также повышают долговечность смазки. Силиконовые смазки обычно загущаются диоксидом кремния.
Инженерная оценка и анализ
Наиболее часто используются смазки на основе лития; натриевые и литиевые смазки имеют более высокую температуру плавления (точку каплепадения), чем смазки на основе кальция, но не устойчивы к воздействию воды. Смазка на основе лития имеет точку каплепадения от 190 до 220 °C (350 до 400 °F). Однако максимальная рабочая температура для смазок на основе лития составляет 120 °C. Количество смазки в образце можно определить в лаборатории путем экстракции растворителем с последующим, например, гравиметрическим определением.
Добавки
На некоторых смазках указано "ЭП", что означает "экстремальное давление". При высоком давлении или ударных нагрузках обычная смазка может сжиматься настолько, что смазанные детали вступают в физический контакт, вызывая трение и износ. Смазки ЭП обладают повышенной стойкостью к разрушению смазочной пленки, формируют защитные покрытия на металлической поверхности в случае разрушения пленки, или содержат твердые смазочные материалы, такие как графит или дисульфид молибдена, для обеспечения защиты даже при отсутствии смазки. В некоторые смазки добавляют твердые присадки, такие как медный порошок или керамика, для применения при статических высоких давлениях и/или высоких температурах, или в случаях, когда коррозия может препятствовать разборке компонентов в процессе эксплуатации. Эти соединения работают как разделительный агент. Твердые присадки нельзя использовать в подшипниках из-за жестких допусков. Твердые присадки вызывают повышенный износ подшипников.
История
Считается, что смазка в ранний египетский или римский период изготавливалась путем смешивания извести с оливковым маслом. Известь омыляет часть триглицеридов, входящих в состав масла, образуя кальциевую смазку. В середине XIX века мыло намеренно добавляли в масла в качестве загустителя. На протяжении веков в качестве смазок использовались самые разнообразные материалы. Например, черные слизни *Arion ater* использовались в качестве смазки для осей деревянных тележных колёс или повозок в Швеции.
Масло на основе фторэфира
Фторполимеры, содержащие C–O–C (эфирную группу) с атомами фтора (F), связанными с углеродом. Они более гибкие и часто используются в сложных условиях благодаря своей инертности. Яркими примерами являются Fomblin от Solvay Solexis и Krytox от DuPont.
Жиры пищевого качества
Жиры пищевого качества – это смазки, которые могут контактировать с пищевыми продуктами и, следовательно, должны быть безопасны для употребления в пищу. Базовые масла для смазочных материалов пищевого качества обычно представляют собой нефтехимические продукты с низким содержанием серы, которые менее подвержены окислению и эмульгированию. Также широко используется поли-альфа-олефиновое базовое масло. Министерство сельского хозяйства США (USDA) имеет три категории пищевых смазок: H1, H2 и H3. Смазочные материалы H1 – это смазки пищевого качества, используемые в пищевой промышленности, где существует вероятность случайного контакта с пищевыми продуктами. Смазочные материалы H2 – это промышленные смазки, используемые на оборудовании и деталях машин в местах, где контакт исключен. Смазочные материалы H3 – это смазки пищевого качества, как правило, съедобные масла, используемые для предотвращения образования ржавчины на крюках, тележках и аналогичном оборудовании.
Водорастворимые аналоги жиров
В некоторых случаях желательны смазывающие свойства и высокая вязкость, свойственные смазкам, в ситуациях, когда требуются нетоксичные материалы, не содержащие масел. Карбоксиметилцеллюлоза, или КМЦ, – один из популярных материалов, используемых для создания аналога смазок на водной основе. КМЦ выполняет функцию загустителя и обеспечивает смазывающий эффект, а для усиления смазки часто добавляют силиконовые смазки. Наиболее известный пример такого типа смазки, используемой в хирургии и для личной гигиены, – это KY Jelly.
Пробковый жир
Корковый жир — это смазка, используемая для смазывания пробки, например, в музыкальных духовых инструментах. Обычно он наносится с помощью аппликаторов, похожих на бальзам или помаду для губ.