Tribologi – vad innebär det och vilka är dess tillämpningar?

Vad är tribologi?

Tribologi definieras som vetenskapen och teknologin som rör ytor i relativ rörelse och ömsesidig interaktion. Den omfattar studiet av friktion, slitage och smörjning, såväl som de interaktioner som sker vid gränssnittet mellan kontaktande kroppar. Dessa processer inkluderar bland annat överföring av krafter, omvandling av mekanisk energi, fysikalisk-kemiska transformationer och mekaniska sammankopplingsfenomen som härrör från ytmorfologi och topografi.

Det viktigaste målet med tribologi är att förstå ytinteraktioner , vilket möjliggör problemlösning och identifiering av lämpliga lösningar. Detta område är tvärvetenskapligt till sin natur – det bygger på expertis från maskinteknik, materialvetenskap, kemiteknik och många andra discipliner. En sådan bred metod är avgörande för att fullt ut förklara de komplexa fysikaliska fenomen som uppstår i friktionszonen.

Friktionsmekanismen

Friktion är per definition det tangentiella rörelsemotståndet mellan två fasta kroppar i kontakt. Storleken på detta motstånd är en funktion av de kontaktande kropparnas material, geometri och ytegenskaper, samt driftsförhållanden och miljö. Denna mekanism är ett resultat av fysiska interaktioner som huvudsakligen sker i mikroskopisk skala.

Följande typer urskiljs:

• Kinetisk (rörelse)friktion – motstånd mellan två ytor som är i kontakt med och rör sig i förhållande till varandra,
• Statisk friktion – förekommer under övergången från vila till rörelse, såväl som när rörelsen upphör. Generellt större än kinetisk friktion.

Ytorna på kroppar, även de som ser helt släta ut, är fulla av fördjupningar och ojämnheter på molekylär nivå. Under rörelse sammankopplas och ingriper dessa, och för att övervinna dessa barriärer krävs tillförsel av extern energi.

Vidhäftning är också ett viktigt fenomen i samband med friktion. Vid de faktiska kontaktpunkterna mellan kroppar bildas intermolekylära bindningar, inklusive van der Waals-krafter och kapillärkrafter. Dessutom genereras elektriska laddningar på ytorna under friktionsprocessen (den triboelektriska effekten). Dessa laddningar ökar ytjonkrafterna, vilket främjar bildandet av vidhäftande kontaktkrafter.

Se vårt urval av antividhäftande medel.

Det är värt att notera att friktion inte bara uppstår vid gränssnittet mellan två olika objekt, utan också inom en enda kropp, när dess lager eller partiklar rör sig i förhållande till varandra. Detta fenomen kallas inre friktion . Dess natur beror på materiens tillstånd – i gaser och vätskor manifesterar den sig som viskositet (relativt små krafter), medan den i fasta ämnen är mycket starkare, på grund av det ordnade arrangemanget av strukturella element.

Smörjmedel som friktionsreducerande ämnen

Smörjning är den grundläggande metoden som används vid underhåll av maskiner för tillverkning av produkter. När det gäller glidande komponenter, såsom kolv-cylindersystem, kugghjul och kammar, är smörjning mellan två eller flera komponenter avgörande för att säkerställa att maskinen fungerar smidigt.

Ett smörjmedel är ett ämne som är utformat för att minska friktionen mellan kontaktytor, vilket i slutändan minskar den värme som genereras under dessa ytors rörelse. Verkningsmekanismen är baserad på att ersätta torr friktion (mellan fasta ämnen) med den inre friktionen hos en lågviskös vätska eller bildandet av ett stabilt gränsskikt.

Förutom att minska friktionen bidrar korrekt smörjning till:

• Värmeavledning,
• Brusreducering,
• Korrosionsskydd,
• Effektiv tätning,
• Avlägsnande av föroreningar.

Basolja – nyckelfaktorn för att minska friktion

Basoljor är de råvaror som används vid tillverkning av smörjmedel, och deras egenskaper har en betydande inverkan på den färdiga produktens prestanda och egenskaper, inklusive viskositet, stabilitet/hållbarhet och bärförmåga.

Det finns fem huvudgrupper av basoljor:

Grupp I, II, III – petroleumderiverade oljor

Grupp I omfattar de billigaste oljorna som erhålls genom enkel lösningsmedelsraffinering. De kännetecknas av en kolvätemättnad på < 90 %och ett viskositetsindex på 80–120. Basoljor i den andra gruppen framställs med hjälp av en hydrokrackningsprocess. De uppvisar bättre egenskaper än oljor i grupp I. De innehåller färre föroreningar och har ett högre viskositetsindex. Oljor i grupp III är produkter av högsta renhet som har genomgått djup hydrokrackning. Deras egenskaper liknar de hos syntetiska oljor.

Grupp IV – syntetiska oljor

De kännetecknas av hög termisk och oxidativ stabilitet. Dessutom uppvisar de låg viskositetsvariation över ett brett temperaturområde.

Denna grupp av föreningar inkluderar polyalfaolefiner (PAO), vilka är populära syntetiska kolväten. Dessa är produkter från polymerisationen av etylen som erhålls från råolja genom krackning av nafta. På grund av deras fullständiga mättnad (inga dubbelbindningar) är dessa oljor resistenta mot oxidation och nedbrytning vid höga temperaturer.

Grupp V – andra basoljor

Denna grupp inkluderar alla andra baser, inklusive estrar, polyalkylenglykoler (PAG) och silikoner. Växtbaserade alternativ till mineral- och syntetiska oljor blir också allt vanligare. Dessa är främst naturliga triglycerider, såsom raps- eller solrosolja.

Basoljor – PCC-gruppens sortiment

PCC-gruppen erbjuder ett komplett sortiment av specialiserade basoljor som används i syntetiska smörjmedel. Dessa produkter används i hydraulvätskor , bearbetningsvätskor , kompressorer , industriella växellådor och inom textilindustrin .

Ett brett utbud av produkter finns inom Rokolub serien. Dessa är främst:

• Vattenlösliga polyalkylenglykoler (PAG) (Rokolub 50-B-serien och Rokolub 60-D-serien) ,
• Vattenolösliga polyalkylenglykoler (PAG) (Rokolub PB-serien och Rokolub PO-D-serien) ,
• Fosfatestrar (Rokolub FR I-serien och Rokolub FR T-serien) .

AW- och EP-tillsatser och tribologiska friktionsegenskaper

I oljor och fetter som används inom industrin är basoljor huvudkomponenten. Prestandaförbättrande tillsatser spelar en betydande roll och förbättrar basoljornas naturliga egenskaper.

Tillsatser som förbättrar smörjegenskaperna är kemiska föreningar som deltar i tribokemiska reaktioner. De vanligaste är tillsatser som kontrollerar slitage och friktion. De finns i form av slitageskyddande tillsatser (AW) eller extremtryckstillsatser (EP).

Se vårt urval av slitageskyddande tillsatser.

Slitageskyddande tillsatser (AW)

AW-tillsatser är smörjmedelskomponenter som reagerar kemiskt med metallytan som skyddas och bildar en skyddande beläggning som skyddar metallen från slitage under gränssmörjningsförhållanden. Slitskyddstillsatser skapar en yta som är mindre känslig för skador än den oskyddade basmetallen.

Vanliga typer av slitskyddstillsatser inkluderar zinkföreningar (t.ex. zinkdialkylditiofosfat, ZDDP), molybdenföreningar (t.ex. molybdenditiokarbamat) och fosfor- och borbaserade tillsatser.

PCC-gruppen erbjuder AW-tillsatser – dessa är produkter från Rokolub AD- serien (t.ex. Rokolub AD 246 ultra ).

Extremtryckstillsatser (EP)

Deras huvudsakliga funktion är att förhindra ytkontakt under extremt höga belastningar. De reagerar kemiskt med metallytor och bildar ett skyddande lager som skyddar dem från fastkärvning och slitage. EP-tillsatser gör att fettet kan motstå kortvariga tryck som överstiger dess normala bärförmåga utan att skadas. De verkar vanligtvis starkare och mer aggressivt än slitageskyddande tillsatser.

Typiska exempel på EP-tillsatser inkluderar svavelbaserade föreningar (t.ex. sulfuriserade fetter och oljor), fosforföreningar (t.ex. fosfater, tiofosfater) eller ämnen som grafit och molybdensulfider.

I PCC-gruppens portfölj är EP-tillsatser främst produkter från EXOfos serien (t.ex. EXOfos PA-080S , EXOfos PB-184 ).

Utforska hela utbudet av extremtryckstillsatser .