Americká společnost pro testování a materiály (ASTM) definuje mazací tuk jako: „Pevný až polotekutý produkt disperze zahušťovadla v kapalném mazivu. Může obsahovat další složky, které mu propůjčují zvláštní vlastnosti.“ (ASTM D 288, Standardní definice termínů týkajících se ropy).
Anatomie maziva
Jak tato definice naznačuje, mazací tuk tvoří tři složky. Těmito složkami jsou olej, zahušťovadlo a aditiva. Základní olej a balíček přísad jsou hlavními složkami ve formulacích plastického maziva a jako takové mají značný vliv na chování plastického maziva. Zahušťovadlo se často označuje jako houba, která drží mazivo (základní olej plus aditiva).
Obrázek 1. Anatomie plastického maziva
Základní olej
Většina dnes vyráběných plastických maziv používá jako kapalnou složku minerální olej. Tato plastická maziva na bázi minerálních olejů obvykle poskytují uspokojivý výkon ve většině průmyslových aplikací. V extrémních teplotách (nízkých nebo vysokých) poskytne lepší stabilitu plastické mazivo využívající syntetický základový olej.
Zhušťovadlo
Zhušťovadlo je materiál, který v kombinaci se zvoleným mazivem vytvoří pevnou až polotekutou strukturu. Základním typem zahušťovadla používaného v současných mazivech je kovové mýdlo. Mezi tato mýdla patří lithium, hliník, jíl, polyurea, sodík a vápník. V poslední době získávají na oblibě plastická maziva typu komplexních zahušťovadel. Jsou vybírána kvůli jejich vysokým bodům kapání a vynikajícím schopnostem přenášet zatížení.
Komplexní plastická maziva se vyrábějí kombinací běžného kovového mýdla s komplexotvorným činidlem. Nejpoužívanější komplexní plastické mazivo je na bázi lithia. Vyrábějí se kombinací konvenčního lithného mýdla a nízkomolekulární organické kyseliny jako komplexotvorného činidla.
Ve speciálních aplikacích, například v prostředí s vysokými teplotami, si získávají oblibu také zahušťovadla z mýdla. Bentonit a křemičitý aerogel jsou dva příklady zahušťovadel, která se při vysokých teplotách nerozpouštějí. Existuje však mylná představa, že i když zahušťovadlo může odolat vysokým teplotám, základový olej při zvýšených teplotách rychle oxiduje, což vyžaduje častý interval promazávání.
Přísady
Přísady mohou hrát v mazacím tuku několik rolí. Patří mezi ně především zlepšení stávajících žádoucích vlastností, potlačení stávajících nežádoucích vlastností a propůjčení nových vlastností. Nejběžnějšími aditivy jsou inhibitory oxidace a koroze, látky proti extrémním tlakům, proti opotřebení a snižující tření.
Kromě těchto aditiv mohou být v plastickém mazivu suspendována mezní maziva, jako je disulfid molybdenu (moly) nebo grafit, která snižují tření a opotřebení bez nepříznivých chemických reakcí na kovových površích při velkém zatížení a nízkých rychlostech.
Tabulka 1. Konzistence NLGI
Funkce
Funkcí plastického maziva je zůstat v kontaktu s pohyblivými povrchy a mazat je, aniž by vytékalo pod vlivem gravitace, odstředivého působení nebo bylo vytlačováno pod tlakem. Jeho hlavním praktickým požadavkem je, aby si zachovalo své vlastnosti při působení smykových sil při všech teplotách, kterým je během používání vystaveno.
Použití vhodná pro plastické mazivo
Mazivo a olej nejsou zaměnitelné. Plastické mazivo se používá, pokud není praktické nebo vhodné použít olej. Volba maziva pro konkrétní aplikaci je určena sladěním konstrukce a provozních podmínek strojního zařízení s požadovanými vlastnostmi maziva. Mazivo se obecně používá pro:
-
Stroje, které pracují přerušovaně nebo jsou delší dobu skladovány. Protože plastické mazivo zůstává na místě, může se okamžitě vytvořit mazací film.
-
Stroje, které nejsou snadno přístupné pro časté mazání. Vysoce kvalitní plastická maziva mohou mazat izolované nebo relativně špatně přístupné součásti po delší dobu bez nutnosti častého doplňování. Tato plastická maziva se používají také v aplikacích s uzavřenou životností, jako jsou některé elektromotory a převodovky.
-
Stroje pracující v extrémních podmínkách, jako jsou vysoké teploty a tlaky, rázové zatížení nebo nízké otáčky při velkém zatížení.
-
Ojeté součásti. Plastické mazivo udržuje silnější vrstvy ve vůlích zvětšených opotřebením a může prodloužit životnost opotřebených součástí, které byly předtím mazány olejem.
Funkční vlastnosti plastického maziva
-
Tastické mazivo funguje jako těsnicí prostředek, který minimalizuje úniky a zabraňuje přístupu nečistot. Vzhledem ke své konzistenci funguje plastické mazivo jako těsnicí prostředek, který zabraňuje úniku maziva a také zabraňuje vstupu korozivních nečistot a cizích materiálů. Působí také tak, že udržuje účinná poškozená těsnění.
-
Mazivo se snáze zadržuje než olej. Mazání olejem může vyžadovat nákladný systém cirkulačních zařízení a složitých retenčních zařízení. Oproti tomu plastické mazivo lze díky jeho tuhosti snadno omezit pomocí zjednodušených a méně nákladných retenčních zařízení.
-
Mazivo udržuje pevná maziva v suspenzi. Jemně mletá pevná maziva, jako je disulfid molybdenu (moly) a grafit, se mísí s plastickým mazivem při provozu za vysokých teplot nebo při extrémně vysokých tlacích. Plastické mazivo udržuje pevné částice v suspenzi, zatímco z olejů se pevné částice usazují.
-
Hladina kapaliny se nemusí kontrolovat a sledovat.
Vlastnosti
Stejně jako olej vykazuje plastické mazivo svůj vlastní soubor vlastností, které je třeba zohlednit při výběru pro danou aplikaci. Mezi charakteristiky, které se běžně uvádějí v technických listech výrobků, patří následující:
Pumpability
Pumpability je schopnost plastického maziva být čerpáno nebo protlačováno systémem. Praktičtěji řečeno, čerpatelnost je snadnost, s jakou může plastické mazivo pod tlakem protékat potrubím, tryskami a armaturami systémů pro výdej plastického maziva.
Voděodolnost
Jedná se o schopnost plastického maziva odolávat působení vody, aniž by se změnila jeho mazací schopnost. Mýdlová pěna/voda může suspendovat olej v plastickém mazivu a vytvořit emulzi, která se může vymýt nebo v menší míře snížit mazací schopnost zředěním a změnou konzistence a struktury plastického maziva.
Konzistence
Konzistence plastického maziva závisí na typu a množství použitého zahušťovadla a viskozitě jeho základního oleje. Konzistence plastického maziva je jeho odolnost proti deformaci působením síly. Míra konzistence se nazývá penetrace. Penetrace závisí na tom, zda byla konzistence změněna manipulací nebo opracováním. Metody ASTM D 217 a D 1403 měří penetraci nezpracovaných a zpracovaných plastických maziv. Penetrace se měří tak, že se kužel o dané hmotnosti nechá pět sekund klesat do plastického maziva při standardní teplotě 25 °C.
Hloubka v desetinách milimetru, do které se kužel ponoří do plastického maziva, je penetrace. Penetrace 100 by představovala pevné plastické mazivo, zatímco penetrace 450 by byla polotekutá. NLGI stanovila čísla konzistence nebo čísla tříd v rozmezí od 000 do 6, která odpovídají stanoveným rozsahům penetračních čísel. Tabulka 1 uvádí klasifikace plastických maziv NLGI spolu s popisem konzistence, jak se vztahuje k běžným polotekutým mazivům.
Teplota kapání
Teplota kapání je ukazatelem tepelné odolnosti plastického maziva. Se zvyšující se teplotou plastického maziva se zvyšuje penetrace, až dojde ke zkapalnění maziva a ztrátě požadované konzistence. Bod kapání je teplota, při které se tuk stává dostatečně tekutým, aby mohl kapat. Bod kapání udává horní hranici teploty, při které si plastické mazivo zachovává svou strukturu, nikoli maximální teplotu, při které lze plastické mazivo používat.
Oxidační stabilita
Jedná se o schopnost plastického maziva odolávat chemickému spojení s kyslíkem. Reakcí plastického maziva s kyslíkem vznikají nerozpustné gumy, kaly a lakové usazeniny, které způsobují pomalý provoz, zvýšené opotřebení a snížení vůlí. Dlouhodobé působení vysokých teplot urychluje oxidaci plastických maziv.
Působení vysokých teplot
Vysoké teploty škodí plastickým mazivům více než olejům. Plastické mazivo ze své podstaty nemůže odvádět teplo konvekcí jako cirkulující olej. Proto bez schopnosti odvádět teplo mají nadměrné teploty za následek zrychlenou oxidaci nebo dokonce karbonizaci, kdy plastické mazivo tvrdne nebo vytváří krustu.
Efektivní mazání plastickým mazivem závisí na jeho konzistenci. Vysoké teploty vyvolávají měknutí a krvácení, což způsobuje odtékání plastického maziva z potřebných míst. Minerální olej v plastickém mazivu může při teplotách vyšších než 177 °C vzplanout, shořet nebo se odpařit.
Působení při nízkých teplotách
Pokud se teplota plastického maziva dostatečně sníží, stane se natolik viskózním, že jej lze klasifikovat jako tvrdé plastické mazivo. Zhorší se čerpatelnost a provoz strojů se může stát nemožným kvůli omezení točivého momentu a požadavkům na výkon. Jako vodítko se za hranici nízké teploty plastického maziva považuje bod tuhnutí základového oleje
.