Tribotechnické listy

 

 

Plastické mazivá

Na začiatku mojej kariéry tribológa som sa takmer denne stretával s požiadavkam na „červenú vazelínu", či „zelený mazací tuk". Bol som už unavený z nekonečného vysvetľovania, že „vazelína" a „mazací tuk" sú v tomto prípade nesprávne zvolené technické termíny, a farba plastického maziva nemá žiadny vplyv na jeho vlastnosti, ani neexistuje dohoda medzi výrobcami o farebnom označovaní jednotlivých typov plastických mazív.

Dnes je situácia iná, máme dostatok odborníkov, ktorí tejto téme rozumejú. Tento článok je určený ľuďom, ktorí chcú získať základný prehľad o zložení plastických mazív a o vplyve jednotlivých zložiek na ich aplikačno-technické vlastnosti.


Plastické mazivá sú mazivá pastovitej konzistencie, ktoré sa skladajú zo základového oleja a zahusťovadla. Kvôli zlepšeniu určitých vlastností sa aditivujú. K najdôležitejším aditívam patria:
◊ inhibítory oxidácie a korózie
◊ priľnavostné prísady
◊ vysokotlakové (EP) prísady
◊ prísady na ochranu proti opotrebovaniu
◊ pevné mazacie zložky (grafit, MoS2, PTFE, bórnitrid)

Správna kombinácia základového oleja, zahusťovadla a aditív určuje vlastnosti plastického maziva.

Výhody mazania plastickým mazivom oproti mazaniu olejom
◊ nepatrné konštrukčné náklady
◊ dobré utesnenie mazacieho miesta pred vplyvmi zvonka (nečistoty, vlhkosť)
◊ dlhá životnosť bez potreby údržby
◊ nepatrná spotreba maziva
◊ možnosť dodávok ložísk už namazaných z výrobného závodu

Popri týchto nesporných výhodách je však potrebné zohľadniť niekoľko špecifík v porovnaní s mazaním olejom:
◊ plastické mazivá nemôžu odvádzať teplo
◊ do plastického maziva vniknuté nečistoty a oterové čiastočky sa nemôžu odvádzať z mazacieho miesta
◊ každé mazacie miesto sa musí zásobiť plastickým mazivom jednotlivo

Aby sa plastické mazivá dali optimálne nastaviť na množstvo aplikácií, je potrebné vyrábať plastické mazivá na báze rôznych zahusťovacích systémov a základových olejov. K najdôležitejším typom zahusťovadiel patria:
◊ 12-hydroxystearan lítny
◊ lítny komplex
◊ vápenaté mydlo
◊ vápenatý komplex
◊ sodné mydlo
◊ bentonit, silikátový gél
◊ hlinitý komplex
◊ polymočovina alebo deriváty močoviny

Samozrejme existujú aj ďalšie (špeciálne) zahusťovadlá ako napr. bárnatý komplex, ale tie sa využívajú väčšinou len pre niektoré typy extrémnych aplikácií.


Plastické mazivá na báze vápenatých mydiel
Ich aplikácia pokrýva teplotný rozsah od cca. -40°C do 60°C pri veľmi dobrej odolnosti voči vode. Ak sa tieto plastické mazivá zahrejú nad 60°C, tak zmäknú bez toho, aby sa po ochladení obnovila ich konzistencia. Dlhé roky sa používali na všeobecné mazanie podvozkov automobilov (okrem ložísk kolies), dnes sú už však na ústupe.

Plastické mazivá na báze sodných mydiel
Sú vhodné pre aplikačné teploty do cca. 100°C. V minulosti sa pomerne často používali na mazanie „horúcich" ložísk, dnes boli v týchto aplikáciách nahradené plastickými mazivami na báze lítnych mydiel. Nie sú odolné voči vode. Majú vláknitú štruktúru, a preto sú predurčené hlavne na mazanie prevodoviek. Pri krátkodobom zahriatí nad bod topenia a po ochladnutí obnovia svoju východiskovú štruktúru.

Plastické mazivá na báze lítnych mydiel
Vyrábajú sa od 50-ych rokov minulého storočia. Kovové mydlá môžu mať rôznu kvalitu. Dnešné špičkové produkty sú zahustené prakticky výlučne 12-hydroxystearanom lítnym. Tieto plastické sú dostatočne odolné voči vode a súčasne sú aj termicky vysoko zaťažiteľné. Ich aplikačný teplotný rozsah je cca. -20 až +130°C. Tento druh plastického maziva spája prednosti vépenatách a sodných mazív, bez ich nevýhod. Preto sú to dnes najpoužívanejšie plastické mazivá.
Lítne, vápenaté a hlinité plastické mydlá nachádzajú použitie aj ako komplexné plastické mazivá vo vysokohodnotných produktoch. Majú omnoho vyššie body vzplanutia ako normálne plastické mazivá na báze kovových mydiel. Ich aplikačné teploty sú, v závislosti od základných látok, od -50 do +160°C, avšak tieto teploty musia byť vždy pod ich bodom odkvapnutia.

Vápenaté komplexné plastické mazivá
Na základe svojej dobrej znášanlivosti s vodou sa s obľubou používajú na „mokré" aplikácie. Pri vyšších teplotách a pri dlhodobejšom skladovaní majú sklon k tvrdnutiu, kvôli čomu sa väčšinou používajú pri stratovom mazaní s permanentným domazávaním. Ich horná aplikačná teplota je 130°C, krátkodobo 140°C.

Hlinité komplexné plastické mazivá
Veľmi dobre sa osvedčili pri vysokoteplotných aplikáciách okolo 150°C, dokonca pri použití teplotne stálych základových olejov môžu krátkodobo zvládnuť aj teplotné špičky 200-220°C. V kombinácii s pevnými mazacími zložkami, ako MoS2, alebo grafit, sa často používajú v prevodovkách rotačných pecí a pri iných teplotne zaťažených mazacích aplikáciách, často v metalurgickom priemysle. Vďaka ich veľmi dobrej odolnosti voči vode nachádzajú použitie pri mazaní vodných stavieb a v lodnej plavbe.



Lítne komplexné plastické mazivá
Podobne ako u dvoh predcádzajúcich typov, majú lítne komplexné plastické mazivá bod topenia okolo 250°C a sú použiteľné do teplôt okolo 150°C. Pri použití syntetických základových olejov sa môže ich aplikačný teplotný rozsah ešte zväčšiť. Ich použitie sa uprednostňuje v ťažko prístupných ložiskách v priemysle, ako aj v ložiskách kolies osobných a nákladných automobilov.

Plastické mazivá bez mydiel (gélové a bentonitové)
Zahusťovadlami v týchto typoch plastických mazív môžu byť anorganické alebo organické produkty, pričom za zmienku stoja aspoň tieto dva najdôležitejšie:
● Bentonitové plastické mazivá na báze rafinačnej hlinky (kremičitanu hlinitého)
● Polymočovinové plastické mazivá na báze derivátov močoviny

Tieto plastické mazivá sa vyznačujú vysokým bodom odkvapnutia a vysokou možnou aplikačnou teplotou.

U bentonitových plastických mazív je potrebné dbať na aplikačnú teplotu, pretože základový olej, ktorý sa pevne drží v silikátovej štruktúre, môže pri vysokých teplotách oxidovať bez toho, aby došlo k rozdeleniu fáz oleja a zahusťovadla. Dôsledkom toho môžu byť zakarbonizované ložiská a potrubia.

Polymočovinové plastické mazivá sa používajú, keď zlyhajú lítne komplexné mazivá, tzn. nachádzajú použitie nad trvalou vysokoteplotnou aplikačnou hranicou 160°C. Popri svojej vhodnosti pre vysoké teploty, majú tieto mazivá vynikajúcu odolnosť voči vode a poskytujú veľmi dobrú ochranu proti opotrebovaniu a korózii.



Špeciálne plastické mazivá
Popri menovaných typoch existuje ešte rad plastických mazív na báze zmesných mydiel a špeciálnych mazív, ktorých receptúry sú dosť komplikované a často chránené patentom.
U plastických mazív na báze zmesných mydiel ide o pokus spojiť pozitívne vlastnosti jednotlivých zahusťovadiel. Typickým zástupcom sú lítno-vápenaté plastické mazivá. Tu sa spája vysoká výkonnosť lítnych mydiel s odolnosťou voči vode vápenatých mydiel.
Stále častejšie sa nielen v priemysle, ale aj pri mazaní nákladných automobilov používajú centrálne mazacie zariadenia. Tieto zariadenia zásobujú permanentne plastickým mazivom zvyslé čapy, čapy pružín, automatické nastavovanie tyčí a tiahel, hriadeľov brzdových vačiek, brzdových kľúčov, ťažných vidlíc (ojí) prívesov, závesných zariadení prívesov, ozubených otočných vencov a pák ručnej brzdy. Pre optimálne zásobovanie týchto mazacích miest je dôležitým kritériom čerpateľnosť plastického maziva medzi -25°C až 80°C. Popri dnes používaným NLGI-triedam 0 až 000 sa stále častejšie aplikujú aj plastické mazivá triedy NLGI 2 pomocou centrálnych mazacích zariadení.
Ďalšími špeciálnymi formuláciami sú gélové plastické mazivá s polyglykolovým základovým olejom. Tieto plastické mazivá sa vyznačujú výrazným znižovaním trenia. Z tohto dôvodu sa tieto plastické mazivá používajú v závitovkových („šnekových") prevodovkách, alebo v malých prevodovkách prístrojov alebo domácich spotrebičov.
Pri výbere plastického maziva hrá, popri zahusťovadle, dôležitú úlohu aj typ základového oleja, jeho viskozita a NLGI-trieda plastického maziva.

NLGI klasifikácia
Aby sa užívateľovi uľahčil výber plastického maziva, existujú dôležité špecifikácie, ktoré majú popri zahusťovadle tiež dôležitú úlohu.
NLGI-trieda (penetračný stupeň), ako miera tuhosti, patrí k najdôležitejším výberovým kritériám. Na stanovenie penetrácie po premiesení sa plastické mazivo podrobí v definovanom miesiacom procese strihovému zaťaženiu (hnieteniu) a potom sa meria hĺbka vniknutia normovaného kužeľa do maziva. Čím hlbšie kužeľ po premiesení do plastického maziva vnikne, tým mäkšie je plastické mazivo (NLGI 000 - polotekuté plastické mazivo, NLGI 6 - blokové plastické mazivo).

Znášanlivosť pri zmene typu plastického maziva
Je potrebné dbať na vzájomnú neznášanlivosť jednotlivých typov plastických mazív, zodpovedajúc nasledovnej, firmou SKF zverejnenej tabuľke:

+ znášanlivosť plastických mazív
? obmedzená znášanlivosť plastických mazív, je potrebné sa vyhnúť zmiešaniu, alebo sa miešateľnosť musí otestovať
- neznášanlivosť plastických mazív, zmiešaniu je bezpodmienečne potrebné sa vyhnúť

Táto tabuľka má platnosť aj pre biologicky odbúrateľné oleje. Ďalším kritériom pri miešateľnosti plastických mazív je typ základového oleja, ale pre obmedzený rozsah článku sa tejto téme budeme venovať niekedy v budúcnosti; možno spolu s označovaním plastických mazív podľa DIN 51 825 a podľa ISO 6743-09.
Aby bolo jasné, aký veľký význam majú plastické mazivá pre mazanie ložísk, uvádzame najčastejšie typy porúch ložísk. Nie všetky, ale mnoho z nich, môžu zapríčiniť mazivá, alebo ich nesprávna aplikácia.

Príčiny výpadkov a porúch valivých ložísk
Privysoká teplota
● premazanie (nadbytočné mazanie)
● nedostatočné mazanie

Veľká strata plastického maziva
● nesprávne alebo poškodené tesnenie
● vysoké teploty
● zmiešanie plastických mazív, ktoré sa neznášajú

Silné opotrebovanie
● chyby pri montáži
● nečistoty
● privysoké zaťaženie ložiska
● distribúcia plastického maziva
● nesprávny výber ložiska
● nesprávne plastické mazivo
● tvorba zvyškov

Opotrebovanie tesnení
● vysoké teploty ložiska
● neznášanlivosť s plastickým mazivom
● premazanie (nadbytočné mazanie)
● nečistoty

Hlučnosť ložísk
● nesprávna vôľa ložiska
● nečistoty alebo produkty starnutia maziva
● chyby pri montáži
● nesprávne plastické mazivo

Ak vám tento článok pomohol aspoň trochu sa zorientovať v problematike plastických mazív, potom splnil svoj účel. V budúcnosti bude nasledovať pokračovanie, kde sa tejto problematike alebo jej častiam budeme venovať podrobnejšie.

Ing. Peter Dálik
Agip Slovensko spol. s r. o.

Späť

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd