Основні властивості пластичних мастил

Пластичні мастильні матеріали містять 70–95 % маси рідкої змащувальної оливи, 5–30 % маси твердого загусника і модифікатори структури й домішки – присадки та наповнювачі. Загусник, який вводиться в оливу, утворює в її об'ємі структурний каркас, всередині якого рідина утримується силами взаємодії між молекулами дисперсної фази та дисперсійного середовища.

Наявність рідкого й твердого компонентів у мастилах визначає їх основну особливість, яка полягає в тому, що вони залежно від умов роботи мають механічні властивості, властиві як рідкому, так і твердому тілу. За певних температур, за відсутності або під впливом малих навантажень, мастила деформуються, як пружне тверде тіло, а при критичних навантаженнях, що перевищують механічну міцність каркасу, вони набувають плинності. Для пластичних мастил також характерна властивість відновлення зруйнованої структури після зняття навантаження (тиксотропні властивості).

Властивості пластичних мастил залежать від компонентів, які входять до їх складу – олив, загусника й інших речовин, передбачених рецептурою. Від базової нафтової оливи залежать структурна стабільність, в'язкісно-температурна характеристика, загущувальна властивість пластичних мастил. Синтетичні й деякі рослинні оливи використовуються значно рідше й лише для виробництва спеціальних мастил. Застосування олив з підвищеною в'язкістю знижує втрати мастила на випаровуваність, поліпшує адгезійні й антикорозійні властивості, поліпшує водостійкість. Водночас збільшення в'язкості погіршує низькотемпературні властивості. Для одержання низькотемпературних мастил використовують загущені оливи з високим індексом в'язкості. На відміну від рідких мастильних матеріалів, в'язкість пластичних мастил не є сталою при даній температурі, а значно залежить від швидкості зсування шарів. В'язкість пластичних мастил різко знижується при підвищенні температури й градієнта швидкості зсуву, асимптотично наближаючись до в'язкості базової оливи.

Для виготовлення мастил, що працюють при температурах 200°С і більше, використовують синтетичні рідини (полісилоксани, складні ефіри тощо). Від антиокиснювальних властивостей оливової основи залежать працездатність при підвищених температурах і термін служби мастила. Хімічний склад мастила впливає на формування структури мастила та сумісність його з ущільнювальними матеріалами.

На міцність, водостійкість, теплостійкість пластичних мастил впливає загусник. Відповідно до типу загусника мастила поділяють на мильні, вуглеводневі, на органічних і неорганічних загусниках. Найпоширеніші під час виробництва мастил мильні загусники, які є солями жирних кислот, одержані в результаті їх нейтралізації лугами. За типом катіона молекули мила поділяють на кальцієві, натрієві, літієві, барієві та ін. Від типу катіона мила залежить загущувальна властивість, водостійкість, температура плавлення. Залежно від складу жирів, які застосовують для виготовлення мильних загусників, розрізняють мастила на синтетичних, технічних жирних кислотах і природних жирах. У зв'язку з різноманітністю умов застосування пластичних мастил та з метою поліпшення експлуатаційних властивостей і розширення сфери застосування для загущення оливи використовують різні загущувальні речовини та їх суміші.

Крім мильних загусників, під час виробництва пластичних мастил застосовують також тверді вуглеводні загущувальні речовини (парафін, церезин, петролатум, озокерит і воски). Оскільки ці загусники мають слабку загущувальну властивість, їх вводять в оливу в значній кількості (20–30 %). Загущені вуглеводнями пластичні мастила мають хороші тиксотропні властивості, не розшаровуються, хімічно стабільні й вологостійкі, що дозволяє їх використовувати як найефективніший консерваційний матеріал.

Як загущувальні речовини використовують також деякі органічні сполуки (різноманітні пігменти) з високою температурою плавлення. Мастила на органічних загусниках мають підвищену хімічну та термічну стабільність.

До групи неорганічних загусників належать силікагель, бентонітові глини, порошки металів та їх оксидів, технічний вуглець. Найпоширеніші пластичні мастила з силікагелевими загусниками. Мастила на неорганічних загусниках характеризуються високою хімічною стабільністю, добрими мастильними та високотемпературними властивостями. За захисною властивістю вони значно поступаються мильним мастилам.

Для поліпшення різноманітних функціональних властивостей пластичних мастил у них вводять стабілізатори й модифікатори колоїдної структури, присадки та наповнювачі.

Як правило, у пластичних мастилах застосовують ті ж присадки, що й у змащувальних оливах – протиспрацьовувальні, антиокиснювальні, інгібітори корозії тощо. З метою поліпшення протиспрацьовувальних і протизадирних властивостей пластичних мастил як наповнювачі використовують графіт, ди-
сульфід молібдену, дисульфід вольфраму тощо. На відміну від присадок, наповнювачі нерозчинні в дисперсійному середовищі. Домішки, що вводять до складу мастил, не тільки поліпшують окремі показники їх якості, але й часто надають їм таких властивостей, які не можуть бути забезпечені іншими способами (герметизуюча дія, струмопровідні та інші властивості).

Основні функції, що виконуються пластичними мастилами, ті ж, що й під час використання рідких мастильних матеріалів – зниження спрацювання. та енергетичних втрат на тертя, запобігання заїданню тертьових деталей, захист металевих поверхонь від корозії, ущільнення зазорів між спряженими деталями. Крім того, залежно від призначення й умов використання мастила можуть виконувати роль електроізоляційних або струмопровідних матеріалів, підвищувати коефіцієнт тертя, забезпечувати роботу вузлів тертя в умовах вакууму тощо.

Пластичні мастила відзначаються хорошою працездатністю при малих швидкостях ковзання й високих тисках, під час дії ударних і знакозмінних навантажень, при змінному режимі швидкостей. Наявність межі плинності дозволяє їм необмежено довго утримуватися на похилих і вертикальних площинах, у негерметизованих вузлах тертя та в спряженнях з великими зазорами, не витікаючи під впливом сили ваги й інерції. Ця властивість сприяє також запобіганню змащуваного вузла від потрапляння в нього пилу, води та інших речовин. Порівняно з рідкими оливами пластичні мастила мають вищий ресурс працездатності, значно менше витрачаються, забезпечують невеликі витрати на обслуговування вузлів тертя. До недоліків мастил відносять низьку охолоджувальну властивість, складнішу подачу до вузлів тертя й складність під час використання в централізованих системах.

Завдяки різноманітності властивостей пластичні мастила застосовують у різних умовах експлуатації машин і механізмів, які не можуть бути вирішені використанням рідких олив з технічних та економічних причин. Основними об'єктами застосування мастил є важкодоступні, відкриті й негерметизовані вузли тертя. Використання пластичних мастил у добре герметизованих вузлах дозволяє забезпечувати тривалу роботу агрегатів без зміни й поповнення мастила до капітального ремонту, а в деяких випадках на весь період існування пар тертя.

Промисловість випускає широкий асортимент пластичних мастил різноманітного призначення, які відрізняються складом і властивостями. Відповідно до ГОСТ 23258–78 «Мастила пластичні. Найменування і позначення» класифікаційне позначення мастил складається з 5 літерних й цифрових індексів, розташованих у порядку, який вказує: групу (підгрупу) відповідно до призначення; загусник; рекомендований (умовний) температурний інтервал застосування; дисперсійне середовище; консистенцію мастила.

Згідно з вказаним стандартом за призначенням пластичні мастила поділяють на 4 групи – антифрикційні, консерваційні, канатні й ущільнювальні.

Антифрикційні мастила призначені для зниження тертя й спрацьовування тертьових деталей. Їх поділяють на 12 підгруп, що позначають індексами: С – загального призначення (солідоли) для звичайних температур (до
70 °С); О – загального призначення для підвищених температур (до 110 °С);
М – багатоцільові, працездатні від -30°С до +130°С в умовах підвищеної вологості; Ж – термостійкі для робочих температур 150 °С й вище; Н – морозостійкі, працездатні нижче -40°С; И – протизадирні й протиспрацьовувальні, призначені для підшипників кочення при контактних напруженнях вище 2500 МПа й підшипників ковзання – вище 150 МПа; Х – хімічно стійкі для вузлів тертя, що контактують з агресивними середовищами; П – приладові для вузлів тертя приладів і точних механізмів; Т – редукторні (трансмісійні); Д – приробіткові (дисульфідмолібденові, графітні та інші пасти) для полегшення складання, запобігання задирам і прискоренню приробітку; У – вузькоспеціалізовані (галузеві);
Б – брикетні для тертьових поверхонь з використанням мастил у вигляді брикетів.

Група консерваційних мастил, що позначена індексом З, призначена для запобігання корозії металевих поверхонь під час зберігання, транспортування й експлуатації.

Канатні мастила мають індекс К, їх використовують для запобігання спрацьовуванню й корозії сталевих канатів.

Ущільнювальні мастила призначені для герметизації зазорів; полегшення складання й розбирання арматури; сальникових пристроїв; різьбових, роз'ємних й рухомих з'єднань. Цей вид мастила позначається індексами: А – арматурні для використання в арматурах і сальникових пристроях; Р – різьбові; В – вакуумні для рухомих і роз'ємних з'єднань вакуумних систем.

Загусник позначається першими двома літерами металу, який входить до складу мастила (табл. 14). Комплексне мило позначається малою літерою «к», після якої вказується індекс мила, концентрація якого є найбільшою кКа, кВа і т. д.

Таблиця 14

Символи типу загусника

Загусник	Індекс	Загусник	Індекс
Мило	М	Тверді вуглеводні	Т
алюмінієве	Ал	Органічні речовини	О
кальцієве	Ка	пігменти	Пг
натрієве	На	полімери	Пм
літієве	Ли	уреати	Ур
барієве	Ба	фторовуглеводні	Фу
свинцеве	Св	Неорганічні речовини	Н
цинкове	Цн	глини (бентонітові та ін.)	Бн
комплексне	кМ	сажа	Сж
Суміш мил	М1-М2	силікагель	Си

Рекомендований температурний діапазон застосування мастила вказують дробом: у чисельнику – зменшену в 10 разів мінімальну температуру (без знака мінус), у знаменнику – зменшену в 10 разів максимальну температуру. Наприклад, індекс «3/12» відповідає температурному діапазону застосування від -30° до +120 °С. За мінімальну температуру застосування беруть температуру, при якій в'язкість мастила складає 2000 Па·с.

Тип дисперсійного середовища й наявність твердих домішок позначають малими літерами російського алфавіту: «у» – синтетичні вуглеводні; «к» – кремнійорганічні рідини; «э» – складні ефіри; «ж» – галогенвуглеводневі рідини; «ф» – фторсилоксани; «п» – інші оливи і рідини; «г» – домішка графіту; «д» – домішка дисульфіду молібдену; «с» – порошок свинцю; «м» – порошок міді; «ц» – порошок цинку; «т» – інші тверді домішки. У мастилах, виготовлених на нафтовій основі, індекс «н» не вказують. Його використовують лише в позначеннях мастил, виготовлених на суміші нафтових або інших олив, наприклад «нк».

Індекс класу консистенції (табл. 15) вказують через тире арабськими цифрами. Консистенцію (густоту) пластичних мастил визначають за числом пенетрації – це глибина (у десятих частках мм) занурювання в досліджуване мастило стандартного конуса за 5 с при 25 °С під дією маси 150 г.

Таблиця 15

Класи консистенції пластичних мастил

Індекс класу консистенції	Пенетрація при 25°С за ГОСТ 5346-78	Індекс класу консистенції	Пенетрація при 25°С за ГОСТ 5346-78
	400–430		175–205
	335–385		130–160
	310–340		85–115
	265–295		Нижче 70
	220–250

Приклад класифікаційного позначення літієвого мастила Литол 24: МЛи 4/13-3 – це мастило антифрикційне, багатоцільове (М), загущене літієвим милом (Ли), працездатне при температурах від -40°С до +130°С (4/13). Відсутність індексу дисперсійного середовища вказує, що мастило виготовлене на нафтовій основі. Остання цифра 3 характеризує консистенцію мастила (межі пенетрації при 25°С становлять 220–250).

Пластичні мастила згідно з ISO 6743/9 – 86 належать до класу L (мастильні матеріали, індустріальні оливи і споріднені речовини), в який входить 18 груп за галуззю застосування, зокрема буквою Х позначають пластичні мастила. Також в умовне позначення введено п’ять символів, наприклад ISO-L-ХBEGB00. Перший символ B вказує на мінімальну температуру експлуатації -20°С, відповідно А – 0°С; С – -30°С; D – -40°С; Е – <-40°С. Другий символ Е обмежує максимальну температуру експлуатації до 160°С, відповідно А – 60°С; В – 90°С;
С – 120°С; D – 140°С; F – 180°С; G – >180°С. Третій символ характеризує змащувальну і захисну властивість в присутності води, зокрема символ G допускає експлуатацію в обводнених вузлах тертя без додаткового захисту від корозії. Якщо п’ятий символ позначений літерою В, то мастило з протизадирними присадками і використовується у важконавантажених вузлах тертя, літера А – для легконавантажених вузлів. Останній символ – цифри, які вказують клас консистенції, тобто 00 – дуже м’яке мастило з числом пенетрації в межах 400-430.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Вкажіть призначення і склад пластичних мастил [1, с. 202-204]; [2, с. 249-250]; [4, с. 136, 137].

2. Якими показниками характеризуються пластичні мастила? [1, с. 205-208]; [8, с. 44, 45].

3. Як класифікуються пластичні мастила? [1, с. 209, 210]; [2, с. 250-255]; [8, с. 44, 45].

4. Які мастила називаються солідолами? Який їх склад, властивості та галузь застосування? [1, с. 211]; [2, с. 259].

5. У чому різниця між жировими і синтетичними пластичними мастилами? [1, с. 203, 204].

6. Вкажіть марки пластичних мастил, що застосовуються у сільському господарстві. Розшифруйте їх позначення [1, с. 211-213]; [2, с. 259-262]; [8, с. 49, 50].

7. Як визначають індекс класу консистенції? [1, с. 207, 210]; [2, с. 257, 266]; [8, с. 49].

Дата добавления: 2015-11-14