Het begrijpen van de complexe interacties die plaatsvinden op het raakvlak van bewegende oppervlakken is de fundamentele taak van de tribologie. Deze kennis maakt het effectieve gebruik van smeermiddelen mogelijk, wat cruciaal is voor het verlengen van de levensduur van machines en het optimaliseren van productieprocessen.
Wat is tribologie?
Tribologie wordt gedefinieerd als de wetenschap en technologie die zich bezighoudt met oppervlakken in relatieve beweging en onderlinge interactie. Het omvat de studie van wrijving, slijtage en smering, evenals de interacties die plaatsvinden op het grensvlak tussen contactlichamen. Deze processen omvatten onder andere de overdracht van krachten, de omzetting van mechanische energie, fysisch-chemische transformaties en mechanische vergrendelingsverschijnselen als gevolg van oppervlaktemorfologie en -topografie. Het belangrijkste doel van tribologie is het begrijpen van oppervlakte-interacties , waardoor problemen kunnen worden opgelost en passende oplossingen kunnen worden gevonden. Dit vakgebied is interdisciplinair van aard – het maakt gebruik van expertise uit de werktuigbouwkunde, materiaalkunde, chemische technologie en vele andere disciplines. Een dergelijke brede aanpak is essentieel om de complexe fysische verschijnselen die zich in de wrijvingszone voordoen volledig te verklaren.
Het wrijvingsmechanisme
Wrijving is per definitie de tangentiële weerstand tegen beweging tussen twee vaste lichamen die met elkaar in contact staan. De grootte van deze weerstand is afhankelijk van de materialen, de geometrie en de oppervlakte-eigenschappen van de contactlichamen, evenals de bedrijfsomstandigheden en de omgeving. Dit mechanisme is het gevolg van fysieke interacties die voornamelijk op microscopische schaal plaatsvinden.
De volgende typen worden onderscheiden:
- Kinetische (bewegings)wrijving – de weerstand tussen twee oppervlakken die met elkaar in contact staan en ten opzichte van elkaar bewegen.
- Statische wrijving – aanwezig tijdens de overgang van rust naar beweging, en ook wanneer de beweging stopt. Over het algemeen groter dan kinetische wrijving.
De oppervlakken van lichamen, zelfs die er perfect glad uitzien, zitten vol met deukjes en onregelmatigheden op moleculair niveau. Tijdens beweging raken deze in elkaar verstrengeld en is het overwinnen van deze barrières de toevoer van externe energie nodig.
Adhesie is ook een belangrijk fenomeen in de context van wrijving. Op de contactpunten tussen lichamen vormen zich intermoleculaire bindingen, waaronder van der Waals-krachten en capillaire krachten. Daarnaast worden er tijdens het wrijvingsproces elektrische ladingen op de oppervlakken gegenereerd (het tribo-elektrische effect). Deze ladingen verhogen de ionische krachten aan het oppervlak, wat de vorming van adhesieve contactkrachten bevordert.
Bekijk onze selectie anti-adhesieve middelen.
Het is belangrijk om te weten dat wrijving niet alleen optreedt op het grensvlak tussen twee verschillende objecten, maar ook binnen één lichaam, wanneer de lagen of deeltjes ten opzichte van elkaar bewegen. Dit fenomeen staat bekend als interne wrijving . De aard ervan hangt af van de aggregatietoestand – in gassen en vloeistoffen manifesteert het zich als viscositeit (relatief kleine krachten), terwijl het in vaste stoffen veel sterker is, vanwege de geordende rangschikking van structurele elementen.
Smeermiddelen als wrijvingsverminderende stoffen
Smering is de fundamentele methode voor het onderhoud van machines voor de productie van goederen. Bij glijdende onderdelen, zoals zuiger-cilindersystemen, tandwielen en nokkenassen, is smering tussen twee of meer onderdelen essentieel voor een soepele werking van de machine. Een smeermiddel is een stof die is ontworpen om wrijving tussen contactoppervlakken te verminderen, waardoor uiteindelijk de warmte die tijdens de beweging van deze oppervlakken wordt gegenereerd, afneemt. Het werkingsmechanisme is gebaseerd op het vervangen van droge wrijving (tussen vaste stoffen) door de interne wrijving van een vloeistof met een lage viscositeit of de vorming van een stabiele grenslaag . Naast het verminderen van wrijving draagt een goede smering bij aan:
- Warmteafvoer,
- Geluidsreductie,
- Corrosiebescherming,
- Effectieve afdichting,
- Het verwijderen van verontreinigingen.
Basisolie – de belangrijkste factor bij het verminderen van wrijving.
Basisoliën zijn de grondstoffen die worden gebruikt bij de productie van smeermiddelen, en hun eigenschappen hebben een aanzienlijke invloed op de prestaties en kenmerken van het eindproduct, waaronder viscositeit, stabiliteit/duurzaamheid en draagvermogen. Er zijn vijf hoofdgroepen basisoliën: Groepen I, II, III – oliën afkomstig van aardolie. Groep I omvat de goedkoopste oliën die worden verkregen door eenvoudige oplosmiddelraffinage. Ze worden gekenmerkt door een koolwaterstofverzadiging van < 90%en een viscositeitsindex van 80-120. Basisoliën in de tweede groep worden geproduceerd met behulp van een hydrokraakproces. Ze vertonen betere eigenschappen dan oliën uit Groep I. Ze bevatten minder onzuiverheden en hebben een hogere viscositeitsindex. Oliën uit Groep III zijn producten van de hoogste zuiverheid, onderworpen aan diepe hydrokraken. Hun eigenschappen zijn vergelijkbaar met die van synthetische oliën. Groep IV – synthetische oliën. Deze worden gekenmerkt door een hoge thermische en oxidatieve stabiliteit. Bovendien vertonen ze een lage viscositeitsvariatie over een breed temperatuurbereik.
Deze groep verbindingen omvat polyalfaolefinen (PAO), populaire synthetische koolwaterstoffen. Dit zijn producten van de polymerisatie van ethyleen, verkregen uit ruwe olie door het kraken van nafta. Door hun volledige verzadiging (geen dubbele bindingen) zijn deze oliën bestand tegen oxidatie en degradatie bij hoge temperaturen.
Groep V – overige basisoliën
Deze groep omvat alle overige basen, waaronder esters, polyalkyleenglycolen (PAG) en siliconen. Plantaardige alternatieven voor minerale en synthetische oliën worden ook steeds gangbaarder. Dit zijn voornamelijk natuurlijke triglyceriden, zoals koolzaad- of zonnebloemolie.
Basisoliën – het assortiment van de PCC Group
De PCC Group biedt een volledig assortiment specialistische basisoliën voor synthetische smeermiddelen. Deze producten worden gebruikt in hydraulische vloeistoffen , bewerkingsvloeistoffen , compressoren , industriële tandwielkasten en in de textielindustrie .
Binnen de Rokolub serie is een breed scala aan producten beschikbaar. Dit zijn voornamelijk:
- Wateroplosbare polyalkyleenglycolen (PAG) (Rokolub 50-B-serie en Rokolub 60-D-serie) ,
- Wateronoplosbare polyalkyleenglycolen (PAG) (Rokolub PB-serie en Rokolub PO-D-serie) ,
- Fosfaatesters (Rokolub FR I-serie en Rokolub FR T-serie) .
AW- en EP-additieven en tribologische wrijvingseigenschappen
In oliën en vetten die in de industrie worden gebruikt, vormen basisoliën het hoofdbestanddeel. Prestatieverhogende additieven spelen een belangrijke rol door de natuurlijke eigenschappen van basisoliën te verbeteren.
Additieven die de smerende eigenschappen verbeteren, zijn chemische verbindingen die deelnemen aan tribochemische reacties. De meest gebruikte additieven zijn die welke slijtage en wrijving beheersen. Ze zijn verkrijgbaar in de vorm van antislijtage-additieven (AW) of extreme druk-additieven (EP).
Bekijk ons assortiment antislijtage-additieven.
Slijtagevertragende additieven (AW)
AW-additieven zijn smeermiddelcomponenten die chemisch reageren met het te beschermen metalen oppervlak en een beschermende laag vormen die het metaal beschermt tegen slijtage onder grenslaagsmeringsomstandigheden. Antislijtage-additieven creëren een oppervlak dat minder gevoelig is voor beschadiging dan het onbeschermde basismetaal.
Veelvoorkomende soorten antislijtage-additieven zijn zinkverbindingen (bijv. zinkdialkyldithiophosphate, ZDDP), molybdeenverbindingen (bijv. molybdeendithiocarbamaat) en additieven op basis van fosfor en boor.
De PCC Group biedt AW-additieven aan – dit zijn producten uit de Rokolub AD- serie (bijv. Rokolub AD 246 ultra ).
Extreemdruk (EP) additieven
Hun belangrijkste functie is het voorkomen van contact tussen oppervlakken onder extreem hoge belastingen. Ze reageren chemisch met metalen oppervlakken en vormen een beschermende laag die ze beschermt tegen vastlopen en slijtage. EP-additieven zorgen ervoor dat het smeervet kortstondig drukken kan weerstaan die de normale draagkracht overschrijden, zonder beschadiging. Ze werken doorgaans sterker en agressiever dan antislijtage-additieven.
Typische voorbeelden van EP-additieven zijn zwavelverbindingen (bijv. gesulfureerde vetten en oliën), fosforverbindingen (bijv. fosfaten, thiofosfaten) of stoffen zoals grafiet en molybdeensulfiden.
In het portfolio van de PCC Group zijn EP-additieven voornamelijk producten uit de EXOfos serie (bijv. EXOfos PA-080S , EXOfos PB-184 ).
Ontdek het volledige assortiment extreme druk-additieven .
