Tribológia – čo zahŕňa a aké sú jej aplikácie?

Čo je tribológia?

Tribológia je definovaná ako veda a technika týkajúca sa povrchov v relatívnom pohybe a vzájomnej interakcii. Zahŕňa štúdium trenia, opotrebenia a mazania, ako aj interakcií prebiehajúcich na rozhraní medzi kontaktujúcimi sa telesami. Tieto procesy zahŕňajú okrem iného prenos síl, premenu mechanickej energie, fyzikálno-chemické transformácie a javy mechanického blokovania vyplývajúce z morfológie a topografie povrchu.

Kľúčovým cieľom tribológie je pochopiť interakcie povrchov , a tým umožniť riešenie problémov a identifikáciu vhodných riešení. Táto oblasť má interdisciplinárny charakter – čerpá z odborných znalostí zo strojárstva, materiálovej vedy, chemického inžinierstva a mnohých ďalších disciplín. Takýto široký prístup je nevyhnutný pre úplné vysvetlenie zložitých fyzikálnych javov prebiehajúcich v trecej zóne.

Mechanizmus trenia

Trenie je podľa definície tangenciálny odpor voči pohybu medzi dvoma pevnými telesami, ktoré sú v kontakte. Veľkosť tohto odporu je funkciou materiálov, geometrie a povrchových vlastností telies, ktoré sú v kontakte, ako aj prevádzkových podmienok a prostredia. Tento mechanizmus je výsledkom fyzikálnych interakcií, ktoré prebiehajú predovšetkým v mikroskopickom meradle.

Rozlišujú sa tieto typy:

• Kinetické (pohybové) trenie – odpor medzi dvoma povrchmi, ktoré sú v kontakte a pohybujú sa voči sebe navzájom,
• Statické trenie – vyskytuje sa počas prechodu z pokoja do pohybu, ako aj pri zastavení pohybu. Vo všeobecnosti je väčšie ako kinetické trenie.

Povrchy telies, dokonca aj tie, ktoré sa zdajú byť dokonale hladké, sú na molekulárnej úrovni plné priehlbín a nerovností. Počas pohybu sa tieto prelínajú a prelínajú a prekonanie týchto bariér si vyžaduje prísun vonkajšej energie.

Adhézia je tiež kľúčovým javom v kontexte trenia. V miestach skutočného kontaktu medzi telesami sa tvoria medzimolekulové väzby vrátane van der Waalsových síl a kapilárnych síl. Okrem toho sa počas procesu trenia na povrchoch generujú elektrické náboje (triboelektrický efekt). Tieto náboje zvyšujú povrchové iónové sily, čo podporuje tvorbu adhéznych kontaktných síl.

Pozrite si náš výber antiadhéznych činidiel.

Stojí za zmienku, že trenie sa vyskytuje nielen na rozhraní medzi dvoma rôznymi objektmi, ale aj v rámci jedného telesa, keď sa jeho vrstvy alebo častice pohybujú voči sebe navzájom. Tento jav je známy ako vnútorné trenie . Jeho povaha závisí od skupenstva hmoty – v plynoch a kvapalinách sa prejavuje ako viskozita (relatívne malé sily), zatiaľ čo v pevných látkach je oveľa silnejšia vďaka usporiadanému usporiadaniu štrukturálnych prvkov.

Mazivá ako látky znižujúce trenie

Mazanie je základnou metódou používanou pri údržbe strojov na výrobu produktov. V prípade posuvných komponentov, ako sú systémy piest-valec, ozubené kolesá a vačky, je mazanie medzi dvoma alebo viacerými komponentmi nevyhnutné pre zabezpečenie plynulého chodu stroja.

Mazivo je látka určená na zníženie trenia medzi kontaktnými povrchmi, čo v konečnom dôsledku znižuje teplo generované počas pohybu týchto povrchov. Mechanizmus účinku je založený na nahradení suchého trenia (medzi pevnými látkami) vnútorným trením kvapaliny s nízkou viskozitou alebo vytvorením stabilnej medznej vrstvy.

Okrem zníženia trenia prispieva správne mazanie k:

• Odvod tepla,
• Zníženie hluku,
• Ochrana proti korózii,
• Účinné utesnenie,
• Odstraňovanie kontaminantov.

Základný olej – kľúčový faktor pri znižovaní trenia

Základové oleje sú suroviny používané pri výrobe mazív a ich vlastnosti majú významný vplyv na výkon a vlastnosti hotového produktu vrátane viskozity, stability/trvanlivosti a nosnosti.

Existuje päť hlavných skupín základových olejov:

Skupiny I, II, III – oleje získané z ropy

Skupina I zahŕňa najlacnejšie oleje získané jednoduchou rafináciou rozpúšťadlom. Vyznačujú sa nasýtením uhľovodíkov < 90 %a indexom viskozity 80 – 120. Základové oleje v druhej skupine sa vyrábajú hydrokrakovacím procesom. Vykazujú lepšie vlastnosti ako oleje skupiny I. Obsahujú menej nečistôt a majú vyšší index viskozity. Oleje skupiny III sú produkty najvyššej čistoty, podrobené hlbokému hydrokrakovaniu. Ich vlastnosti sú podobné vlastnostiam syntetických olejov.

Skupina IV – syntetické oleje

Vyznačujú sa vysokou tepelnou a oxidačnou stabilitou. Okrem toho vykazujú nízke kolísanie viskozity v širokom teplotnom rozsahu.

Táto skupina zlúčenín zahŕňa polyalfaolefíny (PAO), čo sú obľúbené syntetické uhľovodíky. Sú to produkty polymerizácie etylénu získaného zo ropy krakovaním nafty. Vďaka ich úplnému nasýteniu (žiadne dvojité väzby) sú tieto oleje odolné voči oxidácii a degradácii pri vysokých teplotách.

Skupina V – ostatné základné oleje

Táto skupina zahŕňa všetky ostatné zásady vrátane esterov, polyalkylénglykolov (PAG) a silikónov. Rastlinné alternatívy minerálnych a syntetických olejov sú tiež čoraz bežnejšie. Ide najmä o prírodné triglyceridy, ako je repkový alebo slnečnicový olej.

Základové oleje – sortiment skupiny PCC

Skupina PCC ponúka kompletný sortiment špeciálnych základových olejov používaných v syntetických mazivách. Tieto produkty sa používajú v hydraulických kvapalinách , obrábacích kvapalinách , kompresoroch , priemyselných prevodovkách a v textilnom priemysle.

V rámci radu Rokolub je k dispozícii široká škála produktov. Sú to predovšetkým:

• Vo vode rozpustné polyalkylénglykoly (PAG) (séria Rokolub 50-B a séria Rokolub 60-D) ,
• Vo vode nerozpustné polyalkylénglykoly (PAG) (séria Rokolub PB a séria Rokolub PO-D) ,
• Fosfátové estery (séria Rokolub FR I a séria Rokolub FR T) .

Prísady AW a EP a tribologické charakteristiky trenia

V olejoch a mazivách používaných v priemysle sú hlavnou zložkou základné oleje. Významnú úlohu zohrávajú prísady zvyšujúce výkon, ktoré zlepšujú prirodzené vlastnosti základných olejov.

Prísady, ktoré zlepšujú mazacie vlastnosti, sú chemické zlúčeniny, ktoré sa zúčastňujú tribochemických reakcií. Najčastejšie používané sú prísady, ktoré regulujú opotrebenie a trenie. Dodávajú sa vo forme prísad proti opotrebeniu (AW) alebo prísad pre extrémny tlak (EP).

Pozrite si náš výber prísad proti opotrebeniu.

Prísady proti opotrebeniu (AW)

Prísady proti opotrebeniu (AW) sú zložky maziva, ktoré chemicky reagujú s chráneným kovovým povrchom a vytvárajú ochranný povlak, ktorý chráni kov pred opotrebením za podmienok hraničného mazania. Prísady proti opotrebeniu vytvárajú povrch, ktorý je menej náchylný na poškodenie ako nechránený základný kov.

Medzi bežné typy prísad proti opotrebeniu patria zlúčeniny zinku (napr. dialkylditiofosfát zinočnatý, ZDDP), zlúčeniny molybdénu (napr. ditiokarbamát molybdénu) a prísady na báze fosforu a bóru.

Skupina PCC ponúka prísady AW – ide o produkty zo série Rokolub AD (napr. Rokolub AD 246 ultra ).

Prísady pre extrémne tlaky (EP)

Ich hlavnou funkciou je zabrániť kontaktu s povrchom pri extrémne vysokom zaťažení. Chemicky reagujú s kovovými povrchmi a vytvárajú ochrannú vrstvu, ktorá ich chráni pred zadretím a opotrebením. Prísady EP umožňujú mazivu odolávať krátkodobým tlakom presahujúcim jeho normálnu únosnosť bez poškodenia. Zvyčajne pôsobia silnejšie a agresívnejšie ako prísady proti opotrebeniu.

Medzi typické príklady prísad EP patria zlúčeniny na báze síry (napr. sírnené mazivá a oleje), zlúčeniny fosforu (napr. fosfáty, tiofosfáty) alebo látky, ako sú grafit a sulfidy molybdénu.

V portfóliu skupiny PCC sú prísady EP predovšetkým produkty zo série EXOfos (napr. EXOfos PA-080S , EXOfos PB-184 ).

Preskúmajte celú škálu prísad pre extrémny tlak .