Det amerikanske selskab for test og materialer (ASTM) definerer smørefedt som: “Et fast til halvflydende produkt af dispersion af et fortykningsmiddel i et flydende smøremiddel. Andre ingredienser, der giver særlige egenskaber, kan indgå” (ASTM D 288, Standard Definitions of Terms Relating to Petroleum).
Fedtets anatomi
Som det fremgår af denne definition, er der tre komponenter, der udgør smørefedt. Disse komponenter er olie, fortykningsmiddel og tilsætningsstoffer. Basisolien og additivpakken er de vigtigste komponenter i smørefedtformuleringer og har som sådan stor indflydelse på smørefedtets opførsel. Fortykningsmidlet omtales ofte som en svamp, der holder på smøremidlet (basisolie plus additiver).
Figur 1. Fedtets anatomi
Baseolie
De fleste fedtstoffer, der produceres i dag, anvender mineralolie som væskekomponent. Disse mineraloliebaserede fedtstoffer giver typisk en tilfredsstillende ydeevne i de fleste industrielle anvendelser. Ved ekstreme temperaturer (lave eller høje) vil et fedt, der anvender en syntetisk basisolie, give bedre stabilitet.
Tykningsmiddel
Tykningsmidlet er et materiale, der i kombination med det valgte smøremiddel vil producere den faste til halvflydende struktur. Den primære type fortykningsmiddel, der anvendes i nuværende smørefedt, er metalsæbe. Disse sæber omfatter lithium, aluminium, ler, polyurea, natrium og calcium. På det seneste er komplekse fedtstoffer af fortykkelsestype blevet mere populære. De vælges på grund af deres høje dryppunkter og fremragende belastningsevne.
Komplekse fedtstoffer fremstilles ved at kombinere den konventionelle metalsæbe med et kompleksdannende middel. Det mest anvendte komplekse fedt er lithiumbaseret. Disse fremstilles med en kombination af konventionel lithiumsæbe og en organisk syre med lav molekylvægt som kompleksdanner.
Sæbefortykningsmidler er også ved at blive populære i specielle anvendelser, f.eks. i miljøer med høje temperaturer. Bentonit og silicaaerogel er to eksempler på fortykningsmidler, der ikke smelter ved høje temperaturer. Der er dog en misforståelse om, at selvom fortykningsmidlet kan modstå de høje temperaturer, vil basisolien oxideres hurtigt ved forhøjede temperaturer, hvilket kræver et hyppigt eftersmøringsinterval.
Additiver
Additiver kan spille flere roller i et smørefedt. Disse omfatter primært forbedring af de eksisterende ønskelige egenskaber, undertrykkelse af de eksisterende uønskede egenskaber og tilførsel af nye egenskaber. De mest almindelige additiver er oxidations- og rustinhibitorer, ekstremt tryk-, antislid- og friktionsreducerende midler.
Ud over disse additiver kan grænsesmøremidler som molybdændisulfid (moly) eller grafit være suspenderet i fedtet for at reducere friktion og slid uden negative kemiske reaktioner på metaloverfladerne under tung belastning og lave hastigheder.
Tabel 1. NLGI Konsistens
Funktion
Fedtets funktion er at forblive i kontakt med og smøre bevægelige overflader uden at sive ud under tyngdekraften, centrifugalvirkning eller blive presset ud under tryk. Dens vigtigste praktiske krav er, at den bevarer sine egenskaber under forskydningskræfter ved alle de temperaturer, den oplever under brug.
Anvendelser, der er egnede til fedt
Fedt og olie er ikke udskiftelige. Fedt anvendes, når det ikke er praktisk eller bekvemt at anvende olie. Valget af smøremiddel til en specifik anvendelse bestemmes ved at matche maskinens konstruktion og driftsforhold med de ønskede smøremiddelegenskaber. Fedt anvendes generelt til:
-
Maskiner, der kører med mellemrum eller er opbevaret i en længere periode. Da fedt forbliver på plads, kan der straks dannes en smørefilm.
-
Maskiner, der ikke er let tilgængelige for hyppig smøring. Fedt af høj kvalitet kan smøre isolerede eller relativt utilgængelige komponenter i længere tid uden hyppig genopfyldning. Disse fedtstoffer anvendes også i applikationer, der er forseglede for levetid, såsom visse elektriske motorer og gearkasser.
-
Maskiner, der arbejder under ekstreme forhold, såsom høje temperaturer og tryk, stødbelastninger eller langsom hastighed under stor belastning.
-
Slidte komponenter. Fedt opretholder tykkere film i mellemrum, der er udvidet af slitage, og kan forlænge levetiden for slidte dele, der tidligere var smurt med olie.
Fedts funktionelle egenskaber
-
Fedt fungerer som et tætningsmiddel for at minimere lækage og holde forurenende stoffer ude. På grund af sin konsistens fungerer fedt som et tætningsmiddel for at forhindre lækage af smøremiddel og også for at forhindre indtrængen af korrosive forurenende stoffer og fremmedlegemer. Det virker også til at holde forringede tætninger effektive.
-
Fedt er lettere at inddæmme end olie. Oliesmøring kan kræve et dyrt system af cirkulerende udstyr og komplekse tilbageholdelsesanordninger. Til sammenligning er fedt i kraft af sin stivhed let at indeslutte med forenklede, mindre kostbare fastholdelsesanordninger.
-
Fedt holder faste smøremidler i suspension. Finmalede faste smøremidler, som f.eks. molybdændisulfid (moly) og grafit, blandes med fedt ved høje temperaturer eller i ekstreme højtryksanvendelser. Fedt holder faste stoffer i suspension, mens faste stoffer sætter sig ud af olier.
-
Væskeniveauet behøver ikke at blive kontrolleret og overvåget.
Karakteristika
Som med olie udviser fedt sit eget sæt af egenskaber, der skal tages i betragtning, når det vælges til en anvendelse. De egenskaber, der almindeligvis findes på produktdatablade, omfatter følgende:
Pumpbarhed
Pumpbarhed er et fedts evne til at blive pumpet eller skubbet gennem et system. Mere praktisk er pumpbarhed den lethed, hvormed et fedt under tryk kan flyde gennem ledninger, dyser og fittings i fedtudleveringssystemer.
Vandbestandighed
Dette er et fedts evne til at modstå virkningerne af vand uden ændring i dets evne til at smøre. Et sæbe/vandskum kan suspendere olien i fedtet og danne en emulsion, der kan vaske væk eller i mindre grad reducere smøreevnen ved at fortynde og ændre fedtets konsistens og tekstur.
Konsistens
Fedtets konsistens afhænger af typen og mængden af det anvendte fortykningsmiddel og viskositeten af dets basisolie. En fedts konsistens er dens modstandsdygtighed over for deformation ved en påført kraft. Måling af konsistensen kaldes penetration. Penetration afhænger af, om konsistensen er blevet ændret ved håndtering eller bearbejdning. ASTM D 217- og D 1403-metoderne måler penetrationen af ubearbejdede og bearbejdede fedtstoffer. For at måle penetrationen lader man en kegle af en given vægt synke ned i en fedtstof i fem sekunder ved en standardtemperatur på 25 °C (77 °F)
Den dybde i tiendedele af en millimeter, som keglen synker ned i fedtet, er penetrationen. En indtrængning på 100 vil repræsentere et fast fedt, mens en indtrængning på 450 vil være halvflydende. NLGI har fastsat konsistensnumre eller gradenumre fra 000 til 6, der svarer til bestemte intervaller af penetrationstal. Tabel 1 viser NLGI-fedtklassificeringerne sammen med en beskrivelse af konsistensen i forhold til almindelige halvflydende fedtstoffer.
Drypningspunkt
Drypningspunktet er en indikator for fedtets varmebestandighed. Efterhånden som fedtets temperatur stiger, øges penetrationen, indtil fedtet bliver flydende, og den ønskede konsistens går tabt. Dryppunktet er den temperatur, ved hvilken et fedt bliver flydende nok til at dryppe. Dråbepunktet angiver den øvre temperaturgrænse, ved hvilken et fedtstof bevarer sin struktur, ikke den maksimale temperatur, ved hvilken et fedtstof kan anvendes.
Oxidationsstabilitet
Dette er et fedtstofs evne til at modstå en kemisk forening med ilt. Fedtets reaktion med ilt producerer uopløseligt tyggegummi, slam og laklignende aflejringer, der forårsager træg drift, øget slid og reduktion af spillerum. Længerevarende udsættelse for høje temperaturer fremskynder oxidationen i fedtstoffer.
Høje temperaturvirkninger
Høje temperaturer skader fedtstoffer mere end de skader olier. Fedt kan i kraft af sin natur ikke aflede varmen ved konvektion som en cirkulerende olie. Uden evnen til at aflede varme resulterer for høje temperaturer derfor i fremskyndet oxidation eller endog karbonisering, hvor fedtet hærder eller danner en skorpe.
Effektiv smøring med fedt afhænger af fedtets konsistens. Høje temperaturer fremkalder blødgøring og udblødning, hvilket får fedtet til at flyde væk fra de nødvendige områder. Mineralolien i fedt kan blusse op, brænde eller fordampe ved temperaturer over 177 °C (350 °F).
Lavtemperatureffekter
Hvis temperaturen i et fedt sænkes tilstrækkeligt, bliver det så viskøst, at det kan klassificeres som et hårdt fedt. Pumpeevnen lider, og maskindrift kan blive umulig på grund af drejningsmomentbegrænsninger og effektkrav. Som en retningslinje betragtes basisoliens pourpoint som den lave temperaturgrænse for et fedtstof.