Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování TRIBOLOGIE. Přednáška 5

Transkript

1 Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování TRIBOLOGIE Přednáška 5

2 Osnova přednášky Plastická maziva Složení plastických maziv Základové oleje Zahušťovadla Základní sortiment maziv na trhu Výhody a použití jednotlivých druhů Oblasti použití Mazání valivých ložisek Mazání vozidel Mazání stavebních a zemních strojů Tuhá maziva Účel a oblasti použití Druhy tuhých maziv Způsoby použití pevných maziv Prášky Suspenze v nosném médiu Pasty Kluzné laky 2

3 Co je to plastické mazivo Tuhá, polotuhá až tekutá dvoufázová směs kapalného maziva (oleje) a zahušťovadla Obvykle obsahuje přísady pro zlepšení výkonnosti Typické složení: olej % zahušťovadlo 5-45 % přísady až 5 % Olej v. Plastické mazivo tekutina odteče odstraní teplo (chladí) odstraní nečistoty odstraní částice (čistí) polotuhé /polotekuté zůstává na místě nižší tření přilnavější těsní i ve vodě apod. nechladí nečistí delší intervaly mazání širší rozsah teplot 3

4 Základové oleje Typy základových olejů Ropný Syntetický PAO Esterový Silikonový Polyéterový 4

5 Typy zahušťovadel Kovová mýdla Komplexní mýdla Organická Anorganická Lithium Li Li - komplex Polyuretan Bentonit Vápník Ca Ca - komplex Pigmenty Křemičitan Sodík Na Na - komplex PTFE ostatní Hliník Al Al - komplex ostatní Směsná mýdla Ti - komplex 5

6 Trh plastických maziv Nejdůležitější zahušťovadla (dle NLGI 2003) Zahušťovadlo Svět Evropa USA, Kanada Japan Lithium Lithium komplex Calcium Calcium komplex Aluminium komplex Polyurea

7 Závislost maximální provozní teploty na zahušťovadle Maximální Zahušťovadlo Relativní cena teplota ( C) 250 Perfluorované polymery Polyurea Komplexní Li / Ca / Al-mýdla 100 Ca / Ca-Li / Li-mýdla (12-hydroxistearát) 7

8 Hlavní oblasti použití plastických maziv Pevná maziva např. měď Zatížení 8 EP přísady Zákl. olej Vmin >200 cst při 40 C Nízká rychlost: + pevná maziva Zákl. olej Vmin > = 500 cst při 40 C + pevná maziva 1000 Calcium Complex Polyurea Calcium komplex Teplota 100 Lithium komplex Lithium Lithium / Calcium 60 Calcium C Normální Vlhkost Vysoké zatížení Kyselé/alkalické

9 Hlavní oblasti použití plastických maziv Valivá ložiska Dopravní prostředky Stroje těžební Stroje výrobní 9

10 Mobilní stroje mazací místa Valivá a kluzná ložiska EP vlastnosti, teploty Třecí uzly na podvozku dopravitelnost, odolnost vodě Pohony rázy, EP, nízké rychlosti Pomocné převody polotekuté, EP, přilnavé Těžební stroje Třecí uzly na podvozku dopravitelnost, odolnost vodě Valivé uložení otoče EP, rázy, nízké rychlosti Otevřené převody EP, rázy, nízké rychlosti Valivá a kluzná ložiska EP vlastnosti, teploty Lana, řetězy přilnavost, ochrana proti korozi 10

11 Zpracování surovin Ložiska EP vlastnosti, rázy, vibrace, teploty Převody rázy, EP, nízké rychlosti Lana, řetězy přilnavost, ochrana proti korozi, odolnost prostředí Ložiska dopravníků EP vlastnosti, teploty, rozběh Otevřené ozubené převody EP, teploty, rázy, nízká rychlost Kladky EP, teploty, rázy, nízká rychlost 11

12 Valivá ložiska Vysoké zatížení Pronikání nečistot Vibrace, rázy Rychlosti velmi vysoké Rychlosti velmi nízké Životnost 12

13 Hlavní oblasti použití plastických maziv No Smell Grease For Climate Control Pneumatic Spring Engine Oil Shock Absorber Fluid ZMS-Grease Brakes MTF / ATF Door Lock Grease Linkage Clutch Grease Dovetail Connection Gearbox / Clutch Steering Grease Batteriepolfett Seat Rail Grease CV Joint (Side Shaft) Grease 13

14 Aplikace plastických maziv Způsoby nanášení Jak se dostane plastické mazivo na mazací místo? Staré metody: Moderní metody: rukou kartáčem rukavicí stěrkou RIZIKO ZNEČIŠTĚNÍ! centrální mazací systémy vysokotlaký nástřik bodové nanášení maziv mazání tlakovou maznicí 14

15 Tuhá maziva - účel a oblasti použití Jaderné reaktory Vakuum Agresivní prostředí Čisté prostředí (textil) Extrémně vysoké teploty Extrémně nízké teploty 15

16 Druhy tuhých maziv Anorganické sloučeniny (grafit, sulfid molybdeničitý, sulfidy, borax ) Organické samomazné polymery (PTFE, PE, PU, PA ) Kovové filmy (Pb, Sn, Ag, Cu, Ba, Au ) Chemické povrchové vrstvy (fosfátování = soli kovů Zn, Fe, Mn ) Skla pro mazání za teplot až do 1500 C mýdla (sodná, vápenatá ) Chemicky aktivní maziva (EP a AW přísady olejů) tvořící ochrannou vrstvu na kovovém povrchu. 16

17 Důležité parametry tuhých maziv Krystalická lamelární struktura Tepelná stabilita Teplota tání Tepelná vodivost Mechanické vlastnosti Chemická stabilita Čistota Velikost částic 17

18 Způsoby použití pevných maziv - prášky Jemné částice maziva s dobrými adhezními vlastnostmi Dobrá koheze mezi částicemi Malá adheze mezi částicemi ve směru smykového namáhání Typičtí představitelé: Sulfid molybdeničitý (MoS 2 ) nejlepší Grafit PTFE Požadavky: Dobře očištěný povrch Mechanicky zdrsněný (nebo fosfátovaný) povrch Nanášení ručně, leštícím kotoučem apod Ve formě disperzí a suspenzí 18

19 Způsoby použití pevných maziv - pasty Jako součást plastického maziva v množství 1 3 %, přes 10 % Směs pevného maziva s nosným olejem (min. 40% pevného maziva) Charakter použití: Obvykle směs pevných maziv (např. grafit + MoS 2 ) - černá Velmi vysoká únosnost při velmi pomalém pohybu Bílá maziva, např. zinková běloba + Ca(OH) 2 Pro kmitavý pohyb, vibrace, třecí koroze Kombinace anorganických maziv a kovů (např. grafit + MoS 2 + Cu) Jako separační a mazací vrstva vysokoteplotních šroubů apod. 19

20 Způsoby použití pevných maziv - laky Suspenze pevného maziva v pojivu Složky: MoS 2, grafit, PTFE Přísady: pigmenty Pojivo: pryskyřice, celulóza, silikáty Ředidlo: rozpouštědlo, voda Typické vlastnosti: Velmi malá tloušťka Výkonnost závisí na složení a přípravě podkladu Často i vysoká ochrana před korozí Výkonnost závisí na prostředí, způsobu zatěžování, průběhu rychlosti, na teplotě 20

21 Tribologické povrchové vrstvy Tribologická soustava a její tuhé prvky. Jakost povrchu a její význam pro tribologické vlastnosti součásti. Tribologické povrchové vrstvy Faktory ovlivňující tribologické vlastnosti povrchu 21

22 Tribologický systém (třecí uzel) Provozní parametry: zatížení, kinematika teplota, trvání Parametry působení: - druh kontaktu - režim mazání Tribometrické charakteristiky: tření, opotřebení Struktura tribologického systému: pevné těleso 1, 2 médium v zóně kontaktu 3 okolní prostředí 4 22

23 Jakost povrchu třecích prvků Charakteristiky povrchu: Odchylky tvaru makrogeometrie válcovitost, rovinnost, atd. Drsnost mikrogeometrie Vlnitost = makronerovnosti a na nich je superponována drsnost. Její parametry jsou:» R a (CLA), R q (RMS),» R max, R z» Nosná křivka profilu (Firestone-Abbot bearing area)» další parametry charakterizující vlastnosti nerovností povrchu. Stanovení drsnosti povrchu: Mikroskopie (optická, elektronová) Profilometrie mechanická Profilometrie optická (laserová) 23

24 Tribologické povrchové vrstvy Povrchové vrstvy Tepelné zpracování: Indukční kalení Kalení plamenem Kalení laserem Chemickotepelné zpracování: Cementování Nitridace Karbonitridace Mechanické zpracování: Kuličkování, válečkování Přetvoření za studena Iontová implantace Povrchové povlaky Povlakování Elektrochemické Mechanické Navařování Plamenem TIG (Tungsten Inert Gas) MIG (Metal Inert Gas) Termální nástřik Nástřik plamenem Nástřik plazmou CVD (Chemical Vapour Deposition) PVD (Physical Vapour Deposition) 24

25 Materiálové faktory ovlivňující tribologické vlastnosti třecího uzlu Kovy a jejich slitiny Oceli, litiny Hliník a jeho slitiny Měď a její slitiny Ložiskové kovy Speciální slitiny Spékané kovy Nekovy Keramika Spékané nekovové materiály Plasty termosety Plasty termoplasty Kompozity atd. Pravidla použití: Kombinace různých materiálů (ocel x bronz, ocel x plast, ) Kombinace materiálů s různou strukturou (ocel kalená x nekalená) Kombinace materiálů s různou tvrdostí (ocel x ocel) Kombinace materiálů s maximální tvrdostí (ložisková ocel ) 25