A kenőzsír alapjai

Az American Society for Testing and Materials (ASTM) meghatározása szerint a kenőzsír: “Egy sűrítőanyag folyékony kenőanyagban való diszperziójának szilárd vagy félig folyékony terméke. Egyéb, különleges tulajdonságokat kölcsönző összetevők is lehetnek benne” (ASTM D 288, Standard Definitions of Terms Relating to Petroleum).

Kenőzsír anatómia

Amint ez a meghatározás is mutatja, a kenőzsírt három összetevő alkotja. Ezek az összetevők az olaj, a sűrítőanyag és az adalékanyagok. Az alapolaj és az adalékanyag csomag a zsírkészítmények fő összetevői, és mint ilyenek, jelentős befolyást gyakorolnak a zsír viselkedésére. A sűrítőanyagot gyakran nevezik szivacsnak, amely megtartja a kenőanyagot (alapolaj plusz adalékanyagok).

1. ábra. A zsír anatómiája

Bázisolaj

A legtöbb ma gyártott zsír folyékony komponensként ásványi olajat használ. Ezek az ásványolaj alapú zsírok általában kielégítő teljesítményt nyújtanak a legtöbb ipari alkalmazásban. Szélsőséges (alacsony vagy magas) hőmérsékleten a szintetikus alapolajat használó zsírok jobb stabilitást biztosítanak.

Sűrítőanyag

A sűrítőanyag olyan anyag, amely a kiválasztott kenőanyaggal kombinálva szilárd vagy félig folyékony szerkezetet hoz létre. A jelenlegi zsírokban használt sűrítőanyag elsődleges típusa a fémszappan. Ezek a szappanok közé tartozik a lítium, az alumínium, az agyag, a polikarbamid, a nátrium és a kalcium. Az utóbbi időben egyre népszerűbbek az összetett sűrítőanyag-típusú zsírok. Magas csepppontjuk és kiváló teherbíró képességük miatt választják őket.

A komplex zsírokat a hagyományos fémszappan és egy komplexképző vegyítésével állítják elő. A legszélesebb körben használt komplex zsírok lítium alapúak. Ezeket a hagyományos lítiumszappan és egy kis molekulasúlyú szerves sav mint komplexképző kombinációjával készítik.

A szappanos sűrítőanyagok is egyre népszerűbbek a speciális alkalmazásokban, például magas hőmérsékletű környezetben. A bentonit és a szilícium-dioxid aerogél két példa olyan sűrítőanyagokra, amelyek magas hőmérsékleten nem olvadnak el. Tévhit azonban, hogy még ha a sűrítőanyag képes is ellenállni a magas hőmérsékletnek, az alapolaj gyorsan oxidálódik a magas hőmérsékleten, így gyakori újraolajozási intervallumot igényel.

Adalékanyagok

Az adalékanyagok többféle szerepet játszhatnak egy kenőzsírban. Ezek közé tartozik elsősorban a meglévő kívánatos tulajdonságok fokozása, a meglévő nem kívánatos tulajdonságok elnyomása és új tulajdonságok átadása. A leggyakoribb adalékanyagok az oxidáció- és rozsdagátlók, a szélsőséges nyomás, a kopásgátlók és a súrlódáscsökkentők.

Ezeken az adalékanyagokon kívül a zsiradékban határkenőanyagok, például molibdén-diszulfid (moly) vagy grafit is szuszpendálható, hogy nagy terhelés és lassú sebesség esetén a fémfelületek káros kémiai reakciói nélkül csökkentse a súrlódást és a kopást.

1. táblázat. NLGI konzisztencia

Funkció

A zsír funkciója, hogy érintkezésben maradjon a mozgó felületekkel és kenje azokat anélkül, hogy a gravitáció, a centrifugális hatás vagy a nyomás hatására történő kipréselődés hatására kiszivárogna. Legfontosabb gyakorlati követelménye, hogy a használat során tapasztalt minden hőmérsékleten, nyíróerők hatására is megőrizze tulajdonságait.

A zsiradékra alkalmas alkalmazások

A zsiradék és az olaj nem felcserélhetők egymással. A zsírt akkor használják, amikor nem praktikus vagy nem kényelmes az olaj használata. A kenőanyag kiválasztását egy adott alkalmazáshoz a gép kialakításának és üzemi körülményeinek a kívánt kenőanyagjellemzőkkel való összehangolása határozza meg. A zsírt általában a következő esetekben használják:

1. A gépek, amelyek időszakosan működnek vagy hosszabb ideig tárolva vannak. Mivel a zsír a helyén marad, azonnal kialakulhat egy kenőfilm.

2. A gyakori kenéshez nehezen hozzáférhető gépek. A kiváló minőségű zsírok elszigetelt vagy viszonylag nehezen hozzáférhető alkatrészek kenésére alkalmasak hosszabb ideig, gyakori utántöltés nélkül. Ezeket a zsírokat olyan zárt élettartamú alkalmazásokban is használják, mint például egyes elektromos motorok és sebességváltók.

3. Szélsőséges körülmények között, például magas hőmérsékleten és nyomáson, lökésszerű terheléssel vagy nagy terhelés mellett lassú sebességgel működő gépek.

4. Kopott alkatrészek. A zsír vastagabb filmréteget tart fenn a kopás által megnövekedett hézagokban, és meghosszabbíthatja a korábban olajjal kenhető kopott alkatrészek élettartamát.

A zsír funkcionális tulajdonságai

1. A zsír tömítőanyagként működik, hogy minimalizálja a szivárgást és távol tartsa a szennyeződéseket. Konzisztenciája miatt a zsír tömítőanyagként működik, hogy megakadályozza a kenőanyag szivárgását, valamint megakadályozza a korrozív szennyeződések és idegen anyagok bejutását. A megromlott tömítések hatékonyságának megőrzésében is szerepet játszik.

2. A zsír könnyebben visszatartható, mint az olaj. Az olajkenéshez drága keringetőberendezésekből és összetett visszatartó berendezésekből álló rendszerre lehet szükség. Ehhez képest a zsír, merevségénél fogva, könnyen korlátozható egyszerűbb, kevésbé költséges visszatartó eszközökkel.

3. A zsír a szilárd kenőanyagokat felfüggesztve tartja. A finomra őrölt szilárd kenőanyagokat, például a molibdén-diszulfidot (moly) és a grafitot magas hőmérsékletű üzemben vagy extrém nagynyomású alkalmazásokban zsírral keverik. A zsír szuszpenzióban tartja a szilárd anyagokat, míg az olajokból a szilárd anyagok kiülepednek.

4. A folyadékszintet nem kell szabályozni és ellenőrizni.

Jellemzők

Az olajhoz hasonlóan a zsír is saját jellemzőket mutat, amelyeket figyelembe kell venni, amikor egy alkalmazáshoz kiválasztják. A termék adatlapokon általában megtalálható jellemzők közé tartoznak a következők:

Pumpálhatóság

A pumpálhatóság a zsír azon képessége, hogy pumpálható vagy tolható egy rendszeren keresztül. Gyakorlatilag a szivattyúzhatóság az a könnyedség, amellyel egy nyomás alatt lévő zsír átfolyik a zsíradagoló rendszerek vezetékein, fúvókáin és szerelvényein.

Vízállóság

Ez a zsír azon képessége, hogy ellenáll a víz hatásának anélkül, hogy a kenési képessége megváltozna. A szappan/vízhab szuszpendálhatja az olajat a zsírban, emulziót képezve, amely kimosódhat, vagy kisebb mértékben csökkentheti a kenhetőséget a zsír hígításával és a zsír konzisztenciájának és textúrájának megváltoztatásával.

Konzisztencia

A zsír konzisztenciája a felhasznált sűrítőanyag típusától és mennyiségétől, valamint az alapolaj viszkozitásától függ. A zsiradék konzisztenciája a zsiradék ellenállása az alkalmazott erő hatására bekövetkező deformációval szemben. A konzisztencia mértékét penetrációnak nevezzük. A penetráció attól függ, hogy az állagot megváltoztatta-e a kezelés vagy a megmunkálás. Az ASTM D 217 és D 1403 módszerek a megmunkálatlan és megmunkált zsírok penetrációját mérik. A penetráció méréséhez egy adott tömegű kúpot hagynak öt másodpercig a zsiradékba süllyedni 25 °C-os (77 °F) szabványos hőmérsékleten.

A mélység, tizedmilliméterben kifejezve, ameddig a kúp a zsiradékba süllyed, az a penetráció. A 100-as behatolás szilárd zsírt jelent, míg a 450-es behatolás félfolyékony zsírt jelent. Az NLGI 000-től 6-ig terjedő konzisztencia- vagy osztályszámokat állapított meg, amelyek a behatolási számok meghatározott tartományainak felelnek meg. Az 1. táblázat felsorolja az NLGI zsírok osztályozását, valamint a konzisztencia leírását, hogy az hogyan viszonyul az általános félfolyékony anyagokhoz.

Cseppentési pont

A cseppentési pont a zsír hőállóságának mutatója. A zsír hőmérsékletének növekedésével a penetráció növekszik, amíg a zsír elfolyósodik, és a kívánt konzisztencia elveszik. A csepppont az a hőmérséklet, amelyen a zsír elég folyékonnyá válik ahhoz, hogy csepegjen. A cseppentési pont azt a felső hőmérsékleti határt jelzi, amelyen a zsír megtartja szerkezetét, nem pedig azt a maximális hőmérsékletet, amelyen a zsír használható.

Oxidációs stabilitás

Ez a zsír azon képessége, hogy ellenáll az oxigénnel való kémiai egyesülésnek. A zsír oxigénnel való reakciója oldhatatlan gumit, iszapot és lakkszerű lerakódásokat eredményez, amelyek lassú működést, fokozott kopást és a hézagok csökkenését okozzák. A magas hőmérsékletnek való tartós kitettség felgyorsítja a zsírok oxidációját.

Magas hőmérsékleti hatások

A magas hőmérséklet jobban károsítja a zsírokat, mint az olajokat. A zsír természeténél fogva nem tudja a hőt konvekcióval elvezetni, mint a keringtetett olaj. Következésképpen a hő elvezetésének képessége nélkül a túlzott hőmérséklet felgyorsult oxidációt vagy akár elszenesedést eredményez, ahol a zsír megkeményedik vagy kéreg képződik.

A zsír hatékony kenése a zsír állagától függ. A magas hőmérséklet lágyulást és vérzést idéz elő, ami azt eredményezi, hogy a zsír elfolyik a szükséges területekről. A zsírban lévő ásványi olaj 177°C (350°F) feletti hőmérsékleten fellángolhat, eléghet vagy elpárologhat.

Az alacsony hőmérsékletű hatások

Ha a zsír hőmérséklete eléggé lecsökken, olyan viszkózus lesz, hogy kemény zsírnak minősíthető. Szenved a szivattyúzhatóság, és a gépek működése lehetetlenné válhat a nyomatékkorlátozás és a teljesítményigény miatt. Iránymutatásként az alapolaj dermedéspontját tekintik a zsír alacsony hőmérsékleti határértékének.