Смазки пластичные: характеристики, применение, свойства

Вязкость

Этот показатель характеризует действие пластичной смазки непосредственно в месте трения после ее перехода в жидкое состояние. В смазочных жидких маслах вязкость является постоянной величиной. В пластичных она напрямую зависит от скорости вращения узла и от температуры, поэтому этот показатель называется – эффективной вязкостью.

Увеличение скорости перемещения приводит к снижению этого показателя. Если температура постоянна, то он выражается вязкостно-скоростной характеристикой. Когда скорость перемещения трущихся поверхностей остается постоянной, а температура изменяется, он определяется вязкостно-температурной характеристикой. Повышение температуры в районе трущихся узлов существенно снижает вязкость пластичной связки.

Смазка силиконовая для машины: что нужно знать

Прежде всего, автомобильные силиконовые смазки могут быть жидкими, в виде аэрозолей, а также пластичными или густыми. При этом нужно знать, как использовать данное вещество.

Дело в том, что в зависимости от типа их активно применяют для обработки шин, пластиковых деталей, элементов из резины, деталей подвески автомобиля, рулевого управления и т.д.

Силиконовая смазка имеет высокую проникающую способность, может использоваться при любых температурах, не теряет своей текучести в морозы и не испаряется в жару. Само вещество не горючее, то есть, нет рисков возгорания. Также не является проводником тока, вещество выступает своего рода изолятором.

Силикон безопасен для здоровья человека, не вызывает повреждений или ожогов кожи и т.д. Такая смазка хорошо защищает поверхность от разрушения и коррозии, легко удерживается на поверхностях из пластика, стекла, резины и т.д.

При этом изделия из резины не размягчаются, не становятся рыхлыми, что позволяет активно использовать данное решение для защиты. Силиконовая смазка формирует на поверхности защитную пленку, которая не пропускает влагу.

Основой для отдельных смазочных силиконовых средств является тефлон. При этом создаваемый слой позволяет защитить детали от ржавчины и окислений на механизм, созданная на поверхности пленка достаточно устойчива к соленой воде, и щелочным растворам, а также кислотам слабой агрессивности.

Другие узлы трения

Они не столь ответственны, как подшипники и шарниры, но тем не менее также требуют внимания к себе. В каждом конкретном случае нужно смотреть, как узел работает, чтобы подобрать нужную смазку. Например, пары трения оборудования кузова.

Многие из этих деталей склонны к заеданию, так как они не закаляются до высокой твердости и не имеют высокой чистоты обработки. Следовательно, их надо смазывать смазкой, предотвращающей задиры.

Большинство из. них не герметизированы, не защищены от влаги и пыли, поэтому смазка должна обладать высокой механической и физико-химической стабильностью. Если детали пары трения перемещаются под действием пружины (например, защелка замка) и такие детали смазать слишком прочной смазкой, то усилия пружины не хватит, чтобы возвратить детали в исходное положение.

А гибкий вал спидометра нельзя смазывать смазкой, прочной или вязкой при низкой температуре, иначе в начале движения со стоянки ранним морозным утром вал просто сломается. Поэтому и смазывают его смазкой ЦИАТИМ-201, мягкой и самой маловязкой при низких температурах.

Если стрелка спидометра начала колебаться, попробуй сначала, не снимая весь гибкий вал, отвернуть гайку крепления оболочки вала от спидометра и накапать в оболочку жидкого вазелинового масла, купленного в аптеке.

Зачем нужны уплотнения?

Как уже было сказано выше, уплотнения предназначены для обеспечения герметичности. Они создают барьер, который предотвращает проникновение пыли и загрязнений из внешней среды, и, наоборот, предотвращают утечки различных веществ.

Для производства уплотнений используются эластомеры – эластичные и мягкие материалы, которые легко могут приобретать форму сопряженных поверхностей. Кроме того, к таким изделиям предъявляются следующие требования:

• Обеспечение герметичности в течение заданного срока эксплуатации
• Устойчивость к воздействию рабочих сред и внешних факторов
• Удобство монтажа и демонтажа
• Предотвращение коррозии на металлических поверхностях
• Снижение нагрева и обеспечение минимальных потерь на трение в узлах различного оборудования и техники

При длительном хранении или в процессе эксплуатации на уплотнения могут воздействовать высокие нагрузки и температуры, различные рабочие жидкости и вещества, негативные факторы окружающей среды, которые приводят к старению эластомеров. Вследствие этого они теряют эластичность, набухают или усаживаются, что влечет разрушение уплотнителей, снижение или потерю их изоляционных свойств.

Чтобы решить подобные задачи и увеличить срок службы уплотнений рекомендуется применять специальные смазочные составы, в частности на основе силикона. О них поговорим ниже.

Применение

Пластичные смазки многофункциональны, однако можно выделить 5 основных:

1. Защита от износа — одна из основных функций;
2. Герметизация подшипников — для того, чтобы не допустить попадания в узел воздуха, газов, жидкостей;
3. Защита от кавитации — для снижения вибрации и шума в узле трения;
4. Защита от коррозии — для защиты поверхностей, куда может попасть влага и появиться коррозия;
5. Защита от ударных нагрузок — там где нельзя обеспечить защиту смазыванием маслом, но необходимо, чтобы на поверхности трения всегда находился смазывающий материал.

К преимуществам можно отнести характеристики:

• Простота подачи в узел трения.
• Смазка легко закладывается в узел трения и в течение долгого времени сохраняет свои свойства, оставаясь в нем;
• Высокая степень адгезии. Смазка, обладая высокой липкостью, прочно держится на поверхностях трения, не стекает, обеспечивая при этом смазку в любой момент времени;
• Снижение шума и вибрации. Благодаря густой консистенции пластичных смазок, они прекрасно выполняют роль демпфера при ударных воздействиях, возникающих при вибрации.

Недостатки:

1. Отсутствие охлаждающих свойств. Если у масла одна из функций состоит в охлаждении узла, куда оно подается, то у пластичной смазки такое свойство отсутствует;
2. Отсутствие моющих свойств. Если узел подвергается загрязнению, или в нем накапливаются продукты износа, то они будут там копиться до тех пор, пока не станут действовать как абразив. Результат — выход узла из строя и его последующая замена;
3. Ограничение по прокачиваемости. Есть ряд показателей, которые позволяют нормировать смазывающие материалы по степени прокачиваемости. Чем гуще смазочный материал, тем он труднее прокачивается по каналам туда, куда требуется подать смазывающий материал.

Технология производства

Изготовление консистентных смазок отличается от производственного процесса по выпуску традиционных моторных масел. Вся схема приготовления пластичного состава сводится к подбору и перемешиванию составляющих продукта, а затем варки этой смеси в специальных агрегатах при постоянной температуре.

Базовой основой пластичных смазок являются минеральные или синтетические масла (75–85%). От физико-химических характеристик основного компонента зависит качество выпускаемых материалов. Кристаллическую структуру (каркас) формирует загуститель (10–20%), который превращает жидкое масляное вещество в упругую пластичную массу. От типа этого компонента завися такие важные свойства, как водостойкость и термическая устойчивость.

Загустители отличаются своей основой и делятся на мыльные и немыльные составы. В роли немыльных сгущающих компонентов выступают:

• • воск;
  • церезин;
  • петролатум;
  • парафин и др.

Виджет от SocialMart

Смазки на немыльных загустителях обладают высокой химической и механической стабильностью. Применение этой категории смазок позволяет предохранить металлические детали от возникновения на их поверхностях различных окислительных процессов (коррозия и др).

Автомобильные пластичные смазки (80%) производят на базе мыльных загустителей. Сырье для производства продукта получают путем искусственного омыления жира щелочными производными.

В зависимости от структурной составляющей жиров, используемых для приготовления мыльного состава, смазки подразделяются на синтетические (окисление парафина), природные и технические (стеариновые жирные кислоты). Для загустителей мыльных композитов применяют неорганические химические вещества:

• бетонитные глины;
• силикагель;
• технический углерод и др.

Пластичные смазки на мыльных загустителях могут быть следующей структуры:

• натриевые;
• кальциевые;
• литиевые;
• бариевые;
• алюминиевые и др.

Помимо мыльных и немыльных загустителей в целях повышения термических свойств в производстве пластических масел стали использовать жидкости на основе полимеров – это диэфиры и силиконы. Для улучшения эксплуатационных качеств в состав смазки могут добавляться, модифицирующие присадки, стабилизаторы, наполнители и красители.

Основные свойства пластичных смазок

Свойства пластичных смазок несколько отличаются от свойств жидких трансмиссионных и моторных масел. Для жидких фракций характерны следующие качества:

1. Вязкость.
2. Давление.
3. Температурный диапазон.
4. Моющая способность (вывод продуктов износа).
5. Окислительная, коррозионная и термическая стабильность.
6. Способность масляной жидкости создавать на границе раздела прочную защитную пленку.
7. Низкий показатель вспениваемости.
8. Малая испаряемость.

Эксплуатационные требования к пастообразным смазкам нужно рассматривать гораздо шире. Технические характеристики жидких масел в основном направлены на снижение трения и износа, и эти свойства зависят от химической структуры основы и пакета модифицирующих присадок.

Свойства пластичных смазок и их назначение определяется маркой базового масла, его вязкостью, типом загустителя, способом смешивания, природой наполнителя, химическим составом присадок и их принципом действия.

Основные показатели качества, влияющие на эксплуатационные характеристики пластичных масляных смесей:

1. Коэффициент трения и величина износа при использовании пластичных смазок – подчиняется индексу вязкости и сорту базовых масел.
2. Нагрузочная способность (несущая) смазки определяется возможностью масляного материала удерживаться длительное время на границе раздела трущихся поверхностей, невзирая на термические и механические воздействия.
3. Устойчивость к вибрации. Вибрация возникает в роликовых или игольчатых подшипниках ходовой части и трансмиссии автомобиля.
4. Стабильность коллоидной структуры смазочной смеси – это способность мази не расслаиваться в процессе работы и хранения. Слишком большое выделение жидкого компонента может привести к твердению загустителя, что отрицательно скажется на функциональных способностях смазки. Коллоидная стабильность масла зависит от структуры пространственного каркаса, консистенции и состава дисперсионной фазы.
5. Адгезия характеризует способность материала прочно схватываться с металлическими поверхностями. Липкость смазки оказывает влияние на устойчивость масляного покрытия в зонах контакта трущихся деталей.
6. Подвижность масляного слоя играет важную роль в смазке вращающихся поверхностей. Во время работы механизмов происходит выдавливание материала на поверхность трущихся деталей. Способность смеси быстро возвращаться в стандартное положение и характеризует подвижность продукта.
7. Тиксотропия определяется способностью пластичного состава воссоздавать структурные соединения, которые были разрушены под воздействием механических нагрузок.
8. Предел текучести оценивает возможности мазей сохранять и восстанавливать свою консистенцию на вертикальных плоскостях и поверхностях вращающихся деталей. Величина сдвига, при которой смазка начинает переходить из пластичного состояния в жидкое, называется пределом или границей текучести.
9. Динамической вязкостью называется величина соотношения между силой сдвига и скоростью деформации. Показатели вязкости зависят от параметров базовой субстанции и могут изменяться при увеличении или уменьшении скорости и температуры деформации.
10. Химическая устойчивость – это возможность смазочного материала противостоять окислительным реакциям при повышении температуры, в процессе взаимодействия масляного покрытия с кислородом воздуха.
11. Водостойкость – способность смазки защищать трущиеся поверхности от вредного воздействия влаги. В случае соединения масляной пасты с водой – не должна меняться консистенция, смазочная способность и липкость рабочей смеси.

Виды смазок и применение

Консистентные смазочные материалы широко применяются в автомобильной технике как защитные, антифрикционные и герметизирующие средства. Свойства пластичных масел во многом зависят от материала загустителя.

Самая распространенная группа смазок – это кальциевые субстанции. Представителей этой группы называют солидолами, вещества коричневого цвета, обладают удовлетворительными эксплуатационными свойствами и невысокой стоимостью. Они хорошо себя зарекомендовали как консервационные материалы, противодействуют коррозии и окислительным процессам.

Свойства комплексной кальциевой смазки значительно превосходят эксплуатационные показатели солидола. Они обладают наиболее лучшей противозадирной и термической характеристикой:

1. Униол–1 используется как заменитель УТВ–1-13, автомобильного вазелина, ЯНЗ–2 и др.
2. Униол–3 и 3М отличаются лучшими характеристиками, чем предыдущий образец. Они производятся на основе масла МС–20, которое славится своей морозостойкостью. Поэтому, эти составы рекомендовано использовать только в регионах с низкими температурными показателями.

Натриевые и натриево-кальциевые химические вещества отличаются высокой термической устойчивостью. В тоже время, они обладают невысокой водонепроницаемостью, растворимы в водных составах (антифриз, тосол), и не задерживаются на вертикальных плоскостях.

Смазка УТВ-1-13 – крупнозернистая мазь желтого цвета, относится к разряду жировых консталинов.

ЯНЗ-2 – пластичное масло черных или коричневых оттенков. Отличается хорошей водонепроницаемостью и высокими смазывающими параметрами.

АМ – клейкий, волокнистой структуры смазочный материал коричневого цвета. Состав изначально разрабатывался для карданных шарниров и ведущих колес автомобиля.

Литиевые пластичные смазки применяются практически во всех узлах автомобиля. Самый известный представитель этой группы – Литол-24. Универсальное консистентное масло, обладающее высокими эксплуатационными характеристиками. Благодаря этому свойству, оно может применяться как отличный заменитель любой из представленных здесь смазок.

К литиевой группе относятся:

1. Фиол-3 – пластичная мазь зеленого цвета. Хорошо смешивается с Литолом.
2. Фиол-1 – обладает меньшей вязкостью, прочностью, но зато имеет высокое значение морозостойкости.
3. Фиол-2 – по своим свойствам занимает промежуточное положение между предыдущими материалами.
4. Фиол-2М – имеет серебристо-черный оттенок, отличается присутствием в своем составе адгезионной добавки и наполнителя – сульфида молибдена (2%).
5. Северол-1 – пластичная смазка светло-коричневого или желтоватого цвета, обладает повышенными антиокислительными и противозадирными свойствами.
6. ЦИАТИМ-201 – мазь желтого цвета. Рекомендуется к применению в условиях низких температур и в местах контакта деталей, где нет высоких механических нагрузок.
7. ЛСЦ-15 – незаменимое пластичное масло с антиокислительными модификаторами. Отличается высокими адгезионными качествами.

Бариевые смазочные материалы немного проигрывают литиевым композитам по термическим свойствам, но имеют высокий порог водонепроницаемости. Хорошо зарекомендовали себя комплексные бариевые композиции:

ШРБ-4 – клейкие, волокнистые субстанции желтых оттенков, характеризуется повышенными антикоррозионными характеристиками, не конфликтуют с резиновыми и полимерными комплектующими.

ШРУС-4 – смазки, разработанные исключительно для шарнирных соединений легкового транспорта.

Смазки на основе алюминиевых производных считают прорывом в области консистентных материалов. При равной стоимости с кальциевыми аналогами, они показывают высокие химические, механические, адгезионные и водозащитные свойства.

Углеводородные пластичные масла отличаются высокой консервационной способностью. ВТВ-1 – смазка относится к промышленным вазелинам, не растворим в водных композициях, прочно держится на вертикальных металлических поверхностях, обладает повышенной водостойкостью и морозоустойчивостью. Материал рекомендуется для обслуживания автомобильных аккумуляторных батарей.

Силиконовые смазки – водостойкие, морозоустойчивые пластичные смеси. Производство таких материалов основано на применении в качестве загустителей кислородосодержащих кремнийорганических соединений. Незаменимы в местах присутствия резиновых и полимерных деталей.

Общие сведения

К металлоплакирующим смазочным материалам относятся консистентные смазки и моторные масла с модифицирующими присадками. Производство пластичных субстанций основано на добавлении в синтетические или минеральные нефтяные продукты, одновременно с загустителями, металлосодержащих модификаторов (порошка меди, диоксида молибдена, олова и др).

Масляные жидкости могут преобразовывать двумя способами – как в процессе изготовления составов, так и путем введения присадок в картер двигателя. Количество улучшающих компонентов зависит назначения и условий эксплуатации смазочной смеси, обычно – это составляет 0,2–10% объема дисперсионной фазы продукта.

Введенные в масляные жидкости порошки, в зонах трения, создают тонкую металлизированную сервовитную пленку (1,5–2,0 мкм), которая способствует повышению эффекта скольжения, и снижает износ соприкасающихся деталей. Слой пленки имеет пористую структуру, невысокий показатель трения, хорошо противостоит сдвигу, и обладает высокими прочностными характеристиками. Наибольшей популярностью у автовладельцев пользуются металлоплакирующие материалы с небольшим содержанием медного или молибденового порошка.

Маркировка

В соответствии с перечисленными свойствами и составами осуществляется маркировка смазок. Ранее она была произвольной, выражалась буквенным или цифровым наименованием, а также по названию производителя. Позднее процесс маркировки был стандартизирован. Смазки стали обозначаться буквами:

• Область применения обозначается буквами: У – универсальная, И – индустриальная, Ж – железнодорожная, П – прокатная.
• В зависимости от температуры использования, универсальные пластичные смазки маркируются буквами: Т – тугоплавкая, С – среднего плавления, Н – низкотемпературная.
• Специфические свойства обозначаются буквами: З – защитная, В – влагостойкая, М – морозостойкая, К – канатная.

Например, пластичная смазка УНЗ обозначает, что она универсальная, низкотемпературная, защитная.

Помните, что эффективная работоспособность любого механического оборудования или агрегата зависит от правильно подобранной смазки. Ее использование позволит существенно снизить силу трения в сопряженных узлах и продлит срок службы механического устройства.

Основное свойство пластичных смазок

Поскольку полутвердые масла должны удерживаться на поверхности изделий, важной характеристикой является температура каплепадения. Дело в том, что при вращении узлов трения, температура неотвратимо повышается

Вместе с ней снижается вязкость пластичного материала. После критического нагрева, смазка переходит в жидкое состояние, и просто стекает с рабочей поверхности.

Учитывая критичность этих параметров, определение температуры каплепадения пластичных смазок относится к обязательной процедуре испытаний продукта.

Методика следующая:

• специально подготовленная емкость с гладкой поверхностью и тарированным отверстием снизу (как правило, хромированная латунь) помещают в автоклав с масляной баней;
• в емкость помещается тестируемая пластичная смазка;
• происходит нагрев с одновременным снятием температурных показателей с масляной бани и тестируемого материала;
• фиксируется момент начала каплепадения (стекания смазки);
• в качестве полученного параметра регистрируется среднее арифметическое двух температур.

Таблица 2.

Примечание. Обозначение пар трения: ММ – металл/металл; МП – металл/пластик; МЭ – металл/эластомер; ПП – пластик/пластик; ПЭ – пластик/эластомер.

Классификация продуктов

Основные виды консистентных смазок классифицируют по типу применяемого в них загустителя.

• Мыльные. Для их приготовления используют соли карбоновых кислот. В эту группу входят кальциевые, натриевые и комплексные (с включением анионов лития, бария, алюминия и др.) смазки. Продукты на основе кальция (солидолы) являются самыми простыми, но имеют низкий температурный предел эксплуатации. Натриевые составы не обладают водостойкостью, поэтому практически вышли из употребления. Комплексные пластичные смазки термостойки и обладают высокими противозадирными свойствами.
• Углеводородные. Составы изготавливаются на основе высокоплавких углеводородов. Преимущественно это канатные и консервационные материалы.
• Неорганические. Для их загущения используют бентонит, силикагель, графит, асбест и другие вещества. Данный вид продуктов обладает высокой термостабильностью.
• Органические. К ним относятся продукты на основе кристаллических полимеров и производных карбамида.

По области использования пластичные смазки делят:

• на антифрикционные – самая большая группа, применяемая для снижения износа механизмов в процессе трения. В нее входят следующие виды смазочных материалов:

  • общего назначения (например, консистентная смазка для подшипников, материал для редукторов и зубчатых передач различных механизмов);
  • термостойкие (например, высокотемпературная консистентная смазка для скоростных узлов скольжения и качения, работающих в экстремальных температурных режимах);
  • морозостойкие (материалы, имеющие низкий порог загустения, используемые при очень низких температурах);
  • химически стойкие (например, консистентная смазка, используемая в механизмах, работающих в агрессивных средах);
  • приборные и др.
• консервационные – предназначены для предотвращения коррозии деталей оборудования как в процессе эксплуатации, так и во время хранения;
• уплотнительные – служат для герметизации соединений и облегчения их монтажа (например, консистентная силиконовая смазка для сальников запорной арматуры и резьбовых соединений);
• узкоспециализированные – применяются в определенных отраслях с особыми требованиями к смазкам (пищевая, электротехническая и химическая промышленность, ж/д и авиационный транспорт и др.).

Стоит отметить, что данное разделение смазок весьма условно, так как материалы обладают одновременно несколькими свойствами и могут выполнять различные функции.

Достоинства и недостатки

Качественное определение пластичной смазки можно охарактеризовать ее достоинствами по сравнению с жидкими смазочными материалами. К основным ее преимуществам можно отнести:

• Повышенный коэффициент смазки увеличивает износостойкость трущихся поверхностей.
• Лучшие защитные свойства от коррозии.
• Высокий коэффициент сцепления позволяет смазке надежно удерживаться в вертикальных и наклонных плоскостях.
• Повышенные свойства герметизации защищают сопряженные узлы от попадания постороннего мусора и влаги.
• Более высокий рабочий температурный диапазон.
• Большой срок службы пластичной смазки повышают экономичность ее применения.

Наряду с достоинствами пластичного материала, существует и несколько недостатков его использования:

• Замедляет охлаждение трущихся поверхностей.
• Мыльные смазки имеют слабую химическую устойчивость.
• Способность удерживать посторонние включения существенно увеличивает скорость износа сопряженных узлов.
• Сложность доставки смазки непосредственно к трущимся поверхностям.

Состав силиконовой смазки

Для производства силиконовых жидкостей применяют следующие компоненты, это

• масло силиконовое ПМС;
• загустители;
• модифицирующие присадки.

Масло для силиконовых смазок

Силиконовые масляные жидкости, применяемые для изготовления пластичных смазок, представляют собой кремнийорганические соединения. Основным компонентом таких соединений являются углеродные производные – полидиметилсилоксаны (ПМС).  Это химические вещества, не имеющие запаха, с высокой гидрофобной способностью. В качестве растворителей для разведения базовых компонентов применяют спиртосодержащие составы с добавлением ароматизирующих углеводородов.

В сравнении с другим подобными материалами, масло ПМС формирует на поверхности деталей плотную разделительную пленку, которая защищает место контакта от воздействия агрессивных сред. Сырье, применяемое для производства консистентных силиконовых смазок, характеризуется следующими свойствами:

• большой температурный интервал (200–250 °C);
• стабильный коэффициент вязкости;
• не токсичны;
• высокая температура вспышки масляных смесей;
• не вступает в химические реакции с резиной и полимерами;
• хорошо поддается сжатию;
• обладает диэлектрической способностью;
• низкой испаряемостью.

Загустители

Основным загустителем для силиконовых пластичных смазок является литиевое мыло. Применение этих веществ позволяет получать консистентные смазочные материалы с высокой термической и гидролитической стабильностью, повышенными механическими и химическими свойствами, а также с большим температурным диапазоном использования.

Верхняя температурная граница, при которой рекомендуется использовать литиевые загустители составляет 210°C. Введение, в структуру силиконовой основы, сажи, фталоцианина меди и арилзамещенных мочевин позволило расширить эти параметры до 230–310°C.

Силиконовые смазочные материалы, приготовленные на литиевых загустителях, считаются самыми востребованными в автомобильной промышленности. Нижний термический порог применения таких смазок может быть ограничен только температурными значениями границы кристаллизации полидиметилсилоксана. Верхние тепловые показатели регулируются эксплуатационными показателями смеси масла и применяемого загустителя.

Модифицирующие добавки

Набор присадок применяемый при производстве жидких масел можно смело применять и в процессе изготовления пластичных материалов, только в большей концентрации. При смешивании ингредиентов для силиконовых композиций своими руками необходимо учитывать совместимость загустителя и добавки. Стандартная универсальная смазка на литиевых загустителях включает в свой состав 0,2% антиокислителей, 0,5–1,2% – антикоррозионных присадок и до 2,8% антифрикционных и противозадирных улучшающих добавок.

Для модификации структуры загустителя, и изменения эксплуатационных свойств смазок применяют следующие химические вещества:

• избыточные щелочи;
• жирные кислоты;
• глицерол;
• вода;
• сульфонафтенаты;

Адгезионные характеристики силиконовых материалов могут быть улучшены путем введения в смеси полимеров. Помимо этого, многие пластичные субстанции включают в свой состав дезактиваторы металлов, тефлоновые и антипенные присадки.