Maziva - novi rad

N

ABPStatički koeficijent trenja nekih parova materijala (za vrlo male brzine) čelik-čelik___________________________________ 0,8čelik-med _________________________________ 0,35čelik-teflon _____________________________ 0,02-0,04čelik-led (sneg) ________________________ 0,05-0,30ležaj podmazan uljem ____________________ 0,02-0,04

- Suvo trenje - bez podmazivanjaparafini

nafteni i aromati- Polutečno podmazivanjeKod nedovoljno ulja, slabog dovoda maziva na pojedine delove ležaja, ulja neodgovarajućeg viskoziteta - deo neravnina ostaje nepokriven.

Trenje je otpor (sila) koja se suprotstavlja međusobnom kretanju, ili pokušaju kretanja dvaju tela čije su površine u dodiru.

Svrha podmazivanja je da spreči direktni kontakt međusobno sparenih površina tj. da se otpor - TRENJE - smanji na što je moguće manju meru i time smanji njihovo trošenje.Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806 g.) 1781. godine dao je prve osnove trenja: P = f • N . . . . . f =P/N = - koeficijent trenja = f(c) - kod velikih brzina jako se smanjujeCoulomb nije uzimao u obzir dodirne površine, a niti brzinu kretanja pa ovaj zakon vredi približno za brzine veće od 1,5 m/s.

Vrste podmazivanja - trenja

Ne postoje idealno glatke površine, već se svaka površina sastoji od velikog broja ispupčenja i udubljenja različitih veličina. Pri kretanju jedne takve površine po drugoj dolazi do uzajamnog zahvatanja ovih neravnina te se kao posledica javlja trenje.Zbog trenja lokalno može porasti temperatura do temperature taljenja materijala i pojave mikrozavarivanja. Male su nasedne površine: 30-60% i kod najbolje obrade.

- Granično podmazivanje/trenjeMože nastati kod fino obrađene površine, maledebljine uljnog filma, velikih pritisaka i nedovoljno ulja.Uljni film je tanak do dužine lanca molekula.

Uvod - TRENJE

1

- Hidrodinamičko podmazivanjeDodirne površine su potpuno razdvojene, a trenje postoji samo među slojevima ulja - najbolje u praksi.

Reynolds 1886. godine dao osnove hidrodinamičkog podmazivanja:

T =η·(dw/dy )·F, gde je:T - sila smicanja u sloju ulja;- dinamički viskozitet ulja (Pa·s);dw/dy - gradijent (promena) brzine po sloju ulja;F - površina ležaja.

= f(c i vrste podmazivanja)

0,3

0,2

0,13 4

[o/min] (m/s)

2

1

1- polusuho podmazivanje/trenje2- polutekuće podmazivanje/trenje3- granično podmazivanje/trenje4- hidrodinamičko podmazivanje/trenje

Kod većih brojeva okretaja koeficijent trenja nešto raste, jer dolazi do izražaja trenje u slojevima ulja.Kod malih brojeva okretaja nema dovoljno ulja u pojedinim delovima ležaja.

Dijagram po Stribecku

- Podmazivanje krutim tvarimaRetko se primenjuje, a sredstva su grafit i molikot tj. molibdenov disulfid (MoS2). Ova maziva imaju posebnu slojevitu strukturu kristalne rešetke (heksagonalna struktura grafita) i poseduju slobodne valence kojima se vežu na slobodne valence metala.Adhezijske sile između pojedinih slojeva su vrlo male – već pod delovanjem vrlo malih sila smicanja slojevi se pomeraju jedan po drugom.Zbog svoje strukture ove tvari imaju veliku moć adhezije, odnosno adsorpcije. U praksi uglavnom služe kao dodaci - aditivi - mazivim uljima i mazivim mastima.

C

C

C

C

C

C

C

1,6 A

C

C

3,5 AC

C

C

Heksagonalna struktura grafita

1.TRIBOLOGIJA I PODMAZIVANJE  Tribologija je naučna disciplina koja obuhvata istraživanje pojava i procesa na površinama koje su u međusobnom delovanju, direktnom ili indirektnom dodiru i relativnom kretanju. Naziv tribologija potiče od grčke reči TRIBOS (trybws) što znači trenje ili trljanje i reči LOGOS – nauka. Kod proučavanja triboloških fenomena koriste se područja iz više nauka: organska i neorganska hemija, fizička hemija, fizika, poznavanje mašinskih elemenata, elektronika, mehanika, nauka o metalima, termodinamika, tehnologija, organizacija proizvodnje itd. Iako ne sasvim tačno, tribologijom često nazivamo nauku o trenju, habanju i podmazivanju. Tribologija je veoma važna multidisciplinarna nauka koja se, naročito poslednjih tridesetak godina, intezivno razvija. Osnovni cilj tribologije je istraživanje uslova za optimalnu eksploataciju proizvodnih procesa, odnosno smanjenje potrošnje energije, smanjenje troškova održavanja mašina i povećanje pouzdanosti mehaničkih sistema.

1.1Definicija i klasifikacija vrsta podmazivanja

Trajnost i pouzdanost rada mašina i različitih mehanizama bitno zavise od pravilnog izbora i primene maziva. Loše odabrano mazivo ili njegova pogrešna primena je uzrok nenormalnom, ubrzanom trošenju površina koje su u kontaktu i pojava trajnih deformacija, odnosno oštećenja. Jedan od osnovnih kriterijuma izbora je specifičnost rada mehanizma: brzina i oblik kretanja, specifična opterećenja, temperatura itd. Uopšteno, može se reći, da se maziva ne biraju za mašine u celini, već posebno za različite sklopove jedne mašine. Tako, na primer, kod pogonske grupe nekog motornog vozila motor se podmazuje motornim uljem, prenosni mehanizam transmisionim uljem, neke ležajeve mazivim mastima itd.

Budući da je habanje elemenata posledica trenja, a trenje otpor relativnom kretanju, osnovna uloga maziva je da smanji taj otpor. Mazivo se može definisati kao materija koja smanjuje trenje, ali osim toga ispunjava i neke sasvim određene i strogo postavljene zahteve. Na primer, savremeno motorno ulje pre svega mora podmazivati površine, ali ujedno mora imati sposobnost hlađenja, zaštite od korozije, zaptivanja, čišćenja i pranja elemenata motora i mora biti oksidaciono i termički stabilno. Bez tih osobina ono ne bi moglo zadovoljiti složenim zahtevima savremenih motora.

U zavisnosti od debljine sloja maziva, njegovog međupovršinskog rasporeda, stepena geometrijske sličnosti spregnutih površina i radnih uslova elemenata mehaničkog sistema moguće je ostvariti različite vidove podmazivanja:

        granično        hidrodinamičko        hidrostatičko        elastohidrodinamičko        mešovito podmazivanjeVrsta podmazivanja se može odrediti prema veličini (hg), koja se proračunava prema: 

h g = h / (R a1 + R a2) 

2

h – debljina sloja maziva,Ra1, Ra2 – srednje odstupanje od nominalnog profila površinehg < 1 granično podmazivanjehg < 5 mešovito podmazivanje (prelazni oblik ka hidrostatičkom ili hidrodinamičkom

podmazivanju)5 < hg < 100 hidrostatičko ili hidrodinamičko podmazivanje

1.1.1Granično podmazivanje

Granično podmazivanje nastaje kada sloj maziva nema dovoljnu debljinu da spreči kontakt površina čvrstih tela. Površine elemenata su u neposrednom dodiru i opterećenje se prenosi s jedne na drugu preko spregnutih neravnina.

 Mazivo se nalazi između kontaktnih površina u obliku monomolekularnog sloja koji putem fizičko-hemijskih veza reaguje sa metalnom površinom. Granično podmazivanje se analizira preko promena koeficijenata trenja. Vrednost koeficijenta trenja graničnog podmazivanja određena je koeficijentom trenja u graničnom sloju i koeficijentom trenja na mestima dodira čistih metala:

 m = aw mm + (1 - aw) mg

 gde je:

aw – deo stvarne površine dodira metalamm – koeficijent trenja spregnutih površina metalamg – koeficijent trenja graničnog sloja

 Kod slučaja graničnog podmazivanja najviše su izražena adhezivna i abrazivna habanja

materijala, a u manjem obimu su prisutni tribohemijski procesi i habanje usled površinskog zamora materijala. U cilju smanjenja trenja i habanja u procesu graničnog podmazivanja potrebno je obezbediti pogodni površinski, odnosno granični sloj. Stvaranje graničnih slojeva moguće je postići: fizičkom adsorpcijom, hemijskom adsorpcijom, hemijskim reakcijama.

Fizička adsorpcija se javlja kada se aktivni molekuli iz maziva vezuju za površine. Polarni aditivi (npr. masna ulja) formiraju na površinama metala čvrst sloj koji ima sposobnost da se odupre prodiranju neravnina i na taj način sprečava dodir metal-metal. Ovaj vid stvaranja graničnih slojeva pogodan je za mala opterećenja, niže temperature i male brzine.

Kod hemijske adsorpcije aktivni molekuli maziva vezani su za metalne površine hemijskim vezama, kao na primer vezivanje masnih kiselina za metale i njegove okside, pri čemu nastaju metalni sapuni veoma dobrih triboloških svojstava. Ovi granični slojevi su pogodni za srednja opterećenja, srednje temperature i srednje brzine.

Hemijskom reakcijom između aktivnih molekula maziva (EP – aditiva) i metala stvaraju se nova hemijska jedinjenja na površinama. Ova maziva u svom sastavu sadrže hlor, fosfor i sumpor u obliku različitih jedinjenja. Deluju tako što, usled visokih temperatura, na površinama stvaraju slojeve hlorida, fosfida i sulfida koji štite površinu metala od visokih opterećenja i ekstremnih pritisaka.

1.1.2 Hidrodinamičko podmazivanje

 Hidrodinamičko podmazivanje predstavlja način podmazivanja pri kome su površine koje se podmazuju razdvojene kontinualnim slojem maziva u toku kretanja, odnosno gde se trenje površinskih reljefa u potpunosti zamenjuje unutrašnjim trenjem čestica maziva. U toku mirovanja, pokretanja ili zaustavljanja površine se nalaze u direktnom kontaktu.

Elementi mehaničkih sistema kod kojih se ostvaruje hidrodinamičko podmazivanje odlikuju se sledećim tribološkim karakteristikama:

površine koje se podmazuju razdvojene su kontinualnim slojem maziva dovoljne debljine tako da ne dolazi do njihovog dodira, izuzev pri pokretanju i zaustavljanju,

opterećenje se prenosi s jedne na drugu površinu preko sloja maziva koji poseduje određenu moć nošenja nastalu kao rezultat relativnog kretanja površina,

otpor usled trenja u sistemu je određen veličinom unutrašnjeg trenja u mazivu. Debljina uljnog sloja, kod hidrodinamičkog podmazivanja, mora biti veća od zbira visina

površinskih reljefa kliznih površina.Debljina sloja koja je jednaka zbiru visina površinskih reljefa površina naziva se kritičnom

i ispod nje prestaju zakonitosti hidrodinamičkog podmazivanja.   

1.1.3 Hidrostatičko podmazivanje

Da bi se obezbedila kontinualna debljina sloja maziva između spregnutih površina, neophodan je pritisak u sloju maziva koji je veći od opterećenja koje deluje na površine. Ako se pritisak u sloju maziva održava pomoću posebnog uređaja – hidrostatičkog sistema, radi se o hidrostatičkom podmazivanju. Koristi se tamo gde se moraju otkloniti nedostaci hidrodinamičkog podmazivanja, odnosno teškoće stvaranja hidrodinamičkih slojeva kod malih brzina ili brzine jednake nuli (pokretanje i zaustavljanje sistema).

Za ovaj vid podmazivanja koristi se poseban tip kliznih ležajeva koji se nazivaju hidrostatičkim. To su ležajevi u kojima se moć nošenja uljnog sloja ostvaruje stalnim dodavanjem ulja pod pritiskom iz nekog uljnog rezervoara.

1.1.4 Elastohidrodinamičko podmazivanje

Za hidrodinamičko podmazivanje je karakteristično da se opterećenje prenosi preko velike površine dodira. Međutim postoje mnogi elementi mašina (zupčanici, kotrljajni ležajevi, bregasti mehanizmi) kod kojih se teorijski dodir ostvaruje u tački ili po liniji. Stvarni dodir je po nekoj maloj ali konačnoj površini. Mala dodirna površina uzrokuje visoka specifična opterećenja, što izaziva elastične deformacije površinskih slojeva i promenu geometrije površine dodira. Za ove uslove važe Hercovi (Hertz) zakoni, na osnovu kojih se određuje veličina pritiska, kao i veličina dodirne površine.

 U oblasti dodira visoko opterećenih spregnutih površina javlja se pritisak koji ima paraboličnu raspodelu. Izvan Hercove oblasti vladaju zakoni hidrodinamičkog podmazivanja. Na ulazu u Hercovu oblast pritisak u mazivu je manji od Hercovog pritiska, ali dovoljno visok da bi razdvojio površine. U samoj Hercovoj oblasti pritisak u sloju maziva prati raspodelu Hercovog pritiska. 

1.1.5 Mešovito podmazivanje

Mešovito podmazivanje predstavlja prelazni oblik između potpunog i graničnog podmazivanja. Kada je debljina sloja maziva nedovoljna da potpuno razdvoji površine, javlja se mestimični direktni kontakt površina.Mešovito podmazivanje je prisutno i u slučaju malih brzina kretanja mašinskih elemenata pri visokim opterećenjima.

2. POJAM MAZIVA I KOMPONENTE MAZIVA

Pojam maziva podrazumeva gasovite, tečne i čvrste materijale koji se koriste za smanjenje trenja između spregnutih radnih površina koje se nalaze u relativnom kretanju.

Osim toga koriste se i za prenos snage, prenos toplote, hlađenje, zaštitu od korozije itd. Najširu upotrebu u praksi imaju maziva ulja i mazive masti.

Maziva ulja i mazive masti su konstrukcioni elementi mehaničkih sistema. Sa razvojem mehaničkih sistema, a u današnje vreme zahtevi se menjaju iz dana u dan, proizvošači maziva moraju da prate tehnološki i tehnički trend razvoja. Pravilna primena maziva osigurava siguran i ekonomičan rad, a osim toga obezbeđuje i duži vek mehaničkih sistema. Zbog toga korisnici opreme moraju se pridržavati preporuka proizvođača.

Maziva ulja sadrže dve osnovne grupe komponenata: bazna ulja i aditive različitih funkcija. Mešanjem baznih ulja određenih viskoznih gradacija i različitih grupa aditiva, dobija se široka paleta mazivih ulja koja se međusobno mogu razlikovati po nameni, reološkim, tribološkim i drugim radnim osobinama. 

BAZNA ULJA + ADITIVI = MAZIVA ULJA

Konvencionalna bazna ulja:- Rafinati- RerafinatiNekonvencionalna bazna ulja:- Hidrokrekovana bazna ulja (HC)- Sintetički ugljovodonici- Sintetički estri- PoliglikoliBiljna ulja:- Repičino ulje

  - Deterdženti- Disperzanti- Za zaštitu od habanja- Za zaštitu od visokih pritisaka (EP)- Inhibitori rđe i korozije- Modifikatori trenja- Depresanti tačke tečenja- Impruveri indeksa viskoznosti (VI)- Omekšivači elastomera- Inhibitori oksidacije ulja- Inhibitori pene- Deaktivatori metala

  - Ulja za četvorotaktne motore- Ulja za dvotaktne motore- Ulja za menjače i diferencijale- Ulja za automatske menjače (ATF)- Univerzalna ulja za traktore (STOU)- Ulja za kočnice- Hidraulična i ostala industrijska ulja

 Mazive masti se mogu definisati kao čvrsta ili polučvrsta maziva, nastala

dispergovanjem odgovarajućeg ugušćivača u mazivom ulju. Svojstva mazivih masti zavise uglavnom od vrste ugušćivača koji mogu biti sapunskog i nesapunskog porekla. 

BAZNA ULJA + ADITIVI + UGUŠĆIVAČI = MAZIVE MASTI

Konvencionalna bazna ulja: - Rafinati- RerafinatiNekonvencionalna bazna ulja: - Hidrokrekovana ulja (HC)- Sintetički ugljovodonici- Sintetički estri- PoliglikoliBiljna ulja:- Repičino ulje

  - Za zaštitu od habanja- Za zaštitu od visokih pritisaka- Inhibitori rđe i korozije- Inhibitori oksidacije - Čvrste materije za poboljšavanje svojstva podmazivanja (grafit, molibdendisulfid)

  Sapuni metala- Litijumovi- Kalcijumovi - Natrijumovi-Aluminijumovi - Barijumovi Ostali ugušćivači:- Bentonit- Poliuretani- Geli

  - Višenamenske masti- Masti za visoke temperature- Masti za niske temperature- Masti za centralno podmazivanje- Silikagelne masti- Bentonitne masti- Poliuretanske

 3. BAZNA ULJA Bazna ulja – mineralna ili sintetička - čine osnovu svih maziva – mazivih ulja i mazivih

masti i bitno utiču na njihove osnovne osobine. Mineralna se proizvode preradom nafte, a sintetička hemijskom sintezom iz različitih komponenata.

 3.1 Mineralna bazna ulja

U novije vreme nazivaju ih još i konvencionalnim. Sastoje se od ugljovodonika - jedinjenja ugljenika (C) i vodonika (H). Molekulske mase im se kreću u rasponu C20 – C35. Njihove strukture i ostale osobine zavise od prirode i karakteristika sirove nafte iz koje se dobijaju ali i od daljih – sekundarnih ili katalitičkih postupaka dorade.

Preradom parafinskih nafti dobijaju se mineralna bazna ulja parafinske osnove. Koriste se za proizvodnju motornih, transmisionih, reduktorskih, hidrauličnih i kompresorskih ulja.

Dominantni konstituenti ovih baznih ulja su složeni ili hibridni ugljovodonici. Njihovi molekuli su izgrađene od normalnih (linearnih) parafina, izoparafina i cikloparafina. Dobre osobine su im: visoke tačke paljenja, visoka oksidaciona i termička stabilnost, visoki indeksi viskoznosti. Indeks viskoznosti je empirijski broj, bez dimenzija, koji označava veličinu promene viskoznosti nekog ulja s promenom temperature. Visok indeks viskoznosti znači relativno malu promenu viskoznosti s promenom temperature, dok nizak indeks viskoznosti pokazuje veliku promenu viskoznosti s promenom temperature. Indeks viskoznosti ulja određuje se merenjem kinematičke viskoznosti na 400C i 1000C, a upotrebom posebnih tablica dolazi se do odgovarajućeg broja. Zavisno od dubine rafinacije, vrednost indeksa viskoznosti može biti visoka (95-100), vrlo visoka (do 120) i ultra visoka (do 140). Od lošijih osobina ističu se visoke tačke tečenja, ali se one poboljšavaju postupkom deparafinacije i aditivima.

Preradom naftenskih nafti dobijaju se mineralna bazna ulja kod kojih su dominantni konstituenti cikloparafini ili nafteni. Dobra osobina im je niska tačka tečenja, a nepoželjne su znatno niža oksidaciona stabilnost i niski indeksi viskoznosti. Zbog toga se naftenska bazna ulja mogu koristiti samo za proizvodnju trafo ulja i ulja za mehaničku obradu metala.  

3.1.1Prerada nafte

  Atmosferska destilacija: U svim rafinerijama prerada nafte počinje u postrojenju za atmosfersku destilaciju. Tim postupkom dobijaju se neki proizvodi i sirovine za dalju preradu:

naftni gasovi - metan (C1), etan (C2), propan (C3), n- butan i izo-butan (C4), koji se koriste kao goriva ali su i dobre sirovine za petrohemijsku industriju;

primarni ili sirovi benzin (C5-C12) – sirovina je za motorne benzine; srednji destilat (C12-C20) – sirovina je za dizel goriva i ulje za loženje ekstra lako (EL): atmosfrski ostatak (mazut) (C20 +) – koristi se kao kotlovsko gorivo i sirovina za

proizvodnju baznih ulja. Vakuum destilacija: U rafinerijama koje se bave proizvodnjom baznih ulja i različitih

vrsta maziva (mazivih ulja i mazivih masti), prerada atmosferskog ostatka nastavlja se na postrojenju za vakuum destilaciju. U tom postrojenju destilacija mazuta vrši se pod sniženim pristiskom (u vakuumu), a dobijaju se vakuum destilati (sirova ulja) različitih viskoznih

gradacija i vakuum ostatak. Rafinacijom vakuum destilata dobijaju se bazna ulja, a vakuum ostatak je sirovina za proizvodnju putnih ili industrijskih bitumena.

Rafinacija: Svrha rafinacije je odvajanje nepoželjnih termički i okisdaciono nestabilnih jedinjenja kiseonika, nekih jedinjenja sumpora i azota, kao i nekih aromata. To se ostvaruje na više načina ali u praksi se najviše koriste: hidrorafinacija (obrada pomoću vodonika) i ekstrakcioni postupci (obrada pomoću različitih organskih rastvarača). Dobijaju se bazna ulja visoke oksidacione i termičke stabilnosti.

Deparafinacija: Poseban postupak za obradu vakuum destilata i rafinata dobijenih iz parafinskih nafti, a svrha je izdvajanje dela parafina radi sniženja tačke tečenja.

Hidrokreking: Poseban postupak koji se koristi za konverziju težih (jeftinijih) frakcija nafte u lakše, u skuplje i vrednije komponente goriva i maziva. Postupak je kombinacija krekovanja i hidrogenovanja. Krekovanjem se konvertuju teže frakcija nafte u lakše, odnosno, cepaju se ugljovodonici viših molekulskih masa u niže. U tom procesu postaju olefinski ugljovodonici – nezasićena i nestabilna jedinjenja – i vodonik. Pod određenim uslovima olefini stupaju u reakciju sa vodonikom pri čemu postaju zasićeni i stabilni parafinski ugljovodonici.

Iz tako dobijenog hidrokrekovanog materijala prvo se atmosferskom destilacijom izdvajaju lake i srednje frakcije, a iz atmosferskog ostatka se vakuum destilacijom dobijaju hidrokrekovani uljni destilati. Ovi destilati moraju se još doraditi na postrojenju za deparafinaciju radi poboljšanja tačaka tečenja i boljeg ponašanja na niskim temperaturama. Tako dobijena hidrokrekovana bazna ulja (HC ulja), karakterišu visoke oksidaciona i termička stabilnost i vrlo visoki indeksi viskoznosti, što je od bitnog značaja za motorna i druga maziva ulja.

3.2 Rerafinisana bazna ulja

Dobijaju se preradom korišćenih mazivih ulja. Ona se ostvaruje u nekoliko faza: Prve su taloženje i filtracija, zatim slede atmosferska i vakuum destilacija i, na kraju, rerafinacija dobijenih destilata – najčešće je to obrada vodonikom. Kao sekundarna sirovina mogu se koristiti samo korišćena motorna, transmisiona, hidraulična i kompresorska ulja koja se proizvode isključivo od mineralnih baznih ulja parafinske osonove. Korišćena ulja za obradu metala, trafo ulje i sintetička maziva ulja, nisu pogodne sekundarne sirovine za rerafinaciju. Ona se nakon određene obrade obično koriste kao industrijsko gorivo i to u specijalnim pećima (ciglanama ili cementarama) uz potpunu kontrolu sagorevanja i hemojskog sastava dimnih gasova.

Rerafinisana bazna ulja koriste se za proizvodnju svih vrsta mazivih ulja i masti. 

3.3 Sintetička bazna ulja

Sintetička bazna ulja proizvode se hemijskom sintezom iz različitih komponenata različitim tehnološkim postupcima. U novije vreme nazivaju ih nekonvencionalnim baznim uljima.

U odnosu na mineralna bazna ulja bolje osobine su im: visoka oksidaciona i termička stabilnost, vrlo visoki indeksi viskoznosti, dobre viskozno-temepraturske osobine, niska isparljivost, nizak sadržaj koksa. Potrošnja motornog ulja ogleda se, u prvom redu, isparavanjem koje je mnogo manje kod sintetičkog (7% – 8%) nego kod mineralnog ulja (13% - 15%). Osim toga, sintetičko ulje stvara manje taloga u motoru u odnosu na mineralno i na taj način motor ostaje čistiji i dugotrajniji. Nedostaci su im visoke cene i relativno lošija rastvorljivost konvencionalnih aditiva. U novije vreme sintetička bazna ulja se sve više koriste za proizvodnju najnovijih verzija motornih ulja, nekih specijalnih maziva i radnih fluida, a prema zahtevima konstruktora modernih vozila i industrijskih sistema. Proizvode se više

vrsta i varijanata. U tabeli 3.1 prikazane su grupe koje se najčešće koriste kao maziva u primeni.

 Tabela 3.1 Klasifikacija sintetičkih maziva

Sintetička maziva

Grupe Primena u proizvodnji maziva

Sintetički ugljovodonici

Alkilaromati

Alkilbenzeni: Ulja za klipne vazdušne kompresore, ulja za rashladne kompresore, ulja za valjanjeDialkilbenzeni: Maziva za niske temperature, ulja za rashladne kompresore, ulja za stacionarne gasne turbine

Oligomeri olefina

Poliizobuteni: Za proizvodnju aditiva, ulja za obradu metala (rezanje, valjanje, izvlačenje, kaljenje), ugušćivači za ulja, komponente u uljima za dvotaktne motore, masti za kablovePolialfaolefini: Savremena motorna ulja (niskoviskozna npr. SAE 5W20), ulja za zupčaničke prenosnike, ulja za vazdušne kompresore, masti za niske temperature

Etarska ulja

Poliglikoli (Polialkilenglikoli)

Tečnost za kočnice, maziva za visoke temperature, teškozapaljive hidraulične tečnosti, gasni kompresori (naročito za vodonik), maziva za ležaje, ulja za zupčaničke prenosnike, tečnosti za obradu metala, litijumske masti sa dodatkom grafita ili molibdendisulfida.

PolifeniletriVisokotemperaturna maziva, maziva koja se izlažu radioaktivnom zračenju (npr. u nuklearnim elektranama, za hidrauličke sisteme i zupčaničke prenosnike, masti)

Perfluorpolietri Maziva koja se primenjuju u vasionskim sistemima

Estarska ulja

Estri dikarbonskih kiselina

Maziva za moderne avione, savremena motorna ulja, litijumove masti

Estri neopentilpoliola

Maziva za nadzvučne mlazne motore, maziva za visokotemperaturne gasne turbine, specijalne hidraulične tečnosti, fluidi za prenos toplote, visokotemperaturne mazive masti

Estri fosforne kiseline

Teškozapaljiva hidraulična ulja, ulja za vazdušne i gasne kompresore, mazive masti

Estri silicijumove kiseline

Hidraulične tečnosti, ulja za prenos toplote, ulja za rashladne kompresore, litijumove niskotemperaturne masti

Silikonska ulja Silikonska ulja Maziva za podmazivanje različitih parova metala (bronza ili mesing na aluminijumu, bakru ili cinku), maziva za podmazivanje delova od plastičnih masa i kaučuka, ulja za impregnaciju poroznih ležajeva od bronze, zaptivne tečnosti za difuzione pumpe, solarne ćelije i transformatore, ulje za ležajeve i instrumentacije, tečnosti

za kočnice (DOT 5), visokotemperaturne mazive masti, kao impruveri indeksa viskoznosti kod estara silicijumove kiseline

Halogen-ugljovodonici i halogenugljenici

HlorugljovodoniciTeškozapaljive hidraulične tečnosti, ulja za prenos toplote, izolaciona ulja

Fluorugljenici i hlorfluorugljenici

Kompresorska ulja za sabijanje kiseonika, za pumpe za mineralne kiseline, halogene i kiseonik, za mlinove i mešače, za jaka oksidaciona sredstva, za turbo pumpe raketnih motora

3.4 Biorazgradiva bazna ulja

Poslednjih godina, zbog zahteva zaštite životne sredine, često se zahteva upotreba biološki razgradivih maziva. Razlikuje se pojam «biološki razgradivo» od pojma «biološki brzo razgradivo». Proces razgradnje vrše mikroorganizmi koji u idealnom slučaju transformišu ulja u ugljen dioksid, vodu i belančevine. Mineralna ulja koja se proizvode iz nafte biološki su teško razgradiva. Razgradnja može trajati mesecima pa i godinama. Maziva, čija se razgradnja odvija mnogo brže od mineralnih ulja (za svega nekoliko nedelja), nazivaju se biološki brzo razgradivim.

Biološka razgradnja je moguća uvek kada su ispunjeni sledeći preduslovi:         prisustvo mikroorganizama,         prisustvo kiseonika za disanje mikroorganizama,         prisustvo azota i fosfornih jedinjenja za ishranu mikroorganizama,         odgovarajuća temperatura, jer se biološka razgradnja brže odvija u toploj sredini

nego u hladnoj,         mazivo ne sme biti zagađeno materijama koje ubijaju mikroorganizme ili ih čine

neefikasnimTreba imati u vidu, da ako i razgradive materije prodru do podzemnih voda, biološka

razgradnja je veoma otežana, jer je ovo područje teško pristupačno za mikroorganizme. Nedostaje kiseonik koji je neophodan za život mikroorganizama. U poslednje vreme, zahtevi zaštite životne sredine, nameću proizvođačima maziva zadatak da intenziviraju razvoj biološki brzo razgradivih maziva. S obzirom da samo 1 lit. mineralnog ulja zagadi oko 1.000.000 lit. vode, dovoljan je razlog za sve većom primenom biološki brzo razgradivih ulja. 

3.5 Metode ispitivanja brzo razgradivih ulja

 Razgradnja u vodiStara metoda ispitivanja biološke razgradivosti CEC L33-T-82 je bila namenjena samo

za testiranje nečistoća stajaćih ili tekućih voda sa malim količinama dvotaktnih ulja vanbrodskih motora. Nova metoda CEC L33-A-93 primenjuje se i za ostala maziva. Ulje se u vodenom rastvoru izlaže dejstvu bakterija i svrstava se u biološki brzo razgradivo ako se u uslovima testa 80% razgradi za 21 dan. (CEC: Coordinating European Council – Komitet evropskih proizvođača automobila za određivanja metoda ispitivanja maziva i goriva za motore)

 Razgradnja u zemljiMnogo su češća izlivanja u zemlji, i to najčešće u vidu kapljanja zbog neispravnih

zaptivača. Ovde ne postoji standardizovana metoda testiranja, jer još uvek nije definisan standardni uzorak zemljišta, koji bi se koristio prilikom merenja i koji bi mogao dati uporedive rezultate. Tako na primer, zemlja sa njiva sadrži mnoštvo bakterija, što obezbeđuje dobru razgradnju, dok je pesak siromašan hranljivim materijama i ima malo bakterija ili ih uopšte

nema, pa je razgradnja nezadovoljavajuća. Osim toga, treba uzeti u obzir i to da pored ulja u zemlji ili vodi može biti i drugih biološki ragradivih materija. Ako ove materije bakterijama «bolje prijaju», one će najpre njih razgraditi. Usled toga će brzina razgradnje ulja biti nezadovoljavajuća.

3.6 Biološki brzo razgradivi proizvodi

Repičino uljeUlja biljnog porekla (repičino, maslinovo i ricinusovo itd.) su trigliceridi - estri glicerina i

nezasićenih viših masnih kiselina. Repičino ulje se koristi za proizvodnju hidrauličnih ulja i ulja za podmazivanje lanaca motornih testera.

Kada se koristi kao hidraulični fluid u hidrauličnim sistemima moraju se uzeti u obzir sledeća ograničenja:

kraći intervali zamene u odnosu na mineralno ulje zbog slabije oksidacione stabilnosti,

ne može se koristiti na temperaturama ispod – 20 0C

radna temperatura ulja je 70 0C, maksimalno do 80 0C

Repičino ulje se ne može koristiti kao bazno ulje za proizvodnju motornih ulja ili ulja za zupčaničke prenosnike.

 Sintetički estriRazni sintetički estri su biološki brzo razgradivi i u testovima daju slične brzine

razgradnje kao i repičino ulje. Uz to oni pokazuju bolje rezultate što se tiče oksidacije i tečljivosti na niskim temperaturama. Mogu se mešati sa mineralnim uljima.

Koriste se za proizvodnju hidrauličnih ulja, ulja za dvotaktne benzinske motore (pre svega vanbrodske motore) kao i za ulja za dizel motore za upotrebu u ekološki osetljivim područjima.

Ako se koriste kao hidraulična ulja: moguće je produženje intervala zamene u odnosu na ulja na bazi rafinata, moguća je upotreba do – 30 0C, dozvoljena trajna temperatura ulja je do 100 0C

 PoliglikoliGustina poliglikola veća je od 1g/cm3. Delimično su rastvorljivi u vodi i biološki su brzo

razgradivi. Brzo prodiru kroz zemljište do podzemnih voda, što im je negativna osobina.Poliglikoli se ne mogu mešati sa ostalim proizvodima. Pre upotrebe mora se proveriti

njihova podnošljivost sa lakovima (često rastvaraju lakove i farbu) i materijalima od kojih su napravljeni filtri i zaptivke. Ne preporučuju se za sklopove kod kojih u dodir dolaze čelik i aluminijum.

Biološki brzo razgradivi proizvodi se moraju kontrolisano sakupljati i odlagati kao i naftni proizvodi i ne smeju se jednostavno prosipati ili nekontrolisano odlagati. Moraju se skladištiti odvojeno od naftnih produkata i isporučivati organizacijama koje vrše spaljivanje korišćenih ulja.

3.7 Trendovi u korišćenju baznih ulja

Bazna ulja su klasificirana u pet kategorija prema klasifikaciji API, prikazanih u tabeli 3.2. 

Tabela 3.2 Podela baznih ulja prema API klasifikaciji

Kategorija baznih ulja

Ideks viskoznosti (IV)Udeo zasićenih ugljovodonika

Sumpor, %

Grupa I 80 – 120 < 90 % > 0,03

Grupa II 80 – 120 ≥ 90 % ≤ 0,03

Grupa III ≥120 ≥ 90 % ≤ 0,03

Grupa IV PAO-Polialfaolefini (IV≥130) 100 % 0

Grupa V Sva ostala bazna ulja koja nisu uključena u I,II,III ili IV grupu

 Trenutno najviše se koriste mineralna bazna ulja. Prvo, zbog toga što su jeftinija od sintetičkih i drugo, što se najnovijim tehnološkim postupcima ostvaruju visoki kvalitetni nivoi koji zadovoljavaju oštrije zahteve proizvođača maziva i konstruktora motora. Međutim, za najnovije modele motora i vozila, a prema najnovijim specifikacijama kvaliteta motornih ulja, traže se bazna ulja sa znatno poboljšanim karakteristikama:

zbog povišenih radnih temperatura motora i zbog zahteva za sve dužim intervalima upotrebe motornih ulja, traži se vrlo visoke termička i oksidaciona stabilnost baznih ulja;

za lakše startovanje hladnog motora uz optimalno podmazivanje, kao i zbog uštede goriva, traže se ulja niže viskoznosti (SAE 5W-30; 5W-40; 10W-40);

za bolje podmazivanje motora u različitim temperatursim uslovima, traže se ulja sa što nižim tačkama tešenja i sa što višim indeksom viskoznosti, odnosno, ulja čija se viskoznost vrlo malo menja sa promenama temperature;

iz ekoloških razloga, a i zbog zahteva za što dužim inetrvalima upotrebe, traže se ulja sa što manjom isparljivošću i sa sve višim kvalitetnim nivoima;

Sve ove zahteve mogu da zadovolje hidrokrekovana i sintetička bazna ulja. Sve veći značaj dobijaju hidrokrekovana bazna ulja, koja su po traženim karakteristikama vrlo bliska sintetičkim, ali su im cene znatno niže.

 Tabela 3.3 Fizičko-hemijske karakteristike određenih baznih ulja

 SN 60VG 10

SN 100

VG 22

SAE 5W

SN 150

VG 32

SAE 10W

SN 600

VG 100

SAE 30

Brightstock

BS 150

VG 460

PolialfaolefinPAO 6

Gustina, 150C, g/ml, max 0,865 0,875 0,880 0,900 0,910 0,830Viskoznost, 400C, mm2/s 6,3 - 7,7 18 - 23 28 - 32 109 - 116 490 29 – 32,9Indeks viskoznosti, min 80 100 100 95 95 135Tačka tečenja, 0C, max - 24 - 18 - 12 - 6 - 6 - 68

Tačka palenja, 0C, min 150 195 210 245 280 238Isparljivost, Noack, %mas, max - 24 15 4 1 4Conradson koks, %mas, max 0,01 0,01 0,01 0,06 0,7 0Sumpor, %, max 0,5 0,4 0,35 0,5 1,0 0Neutralizacioni broj, mgKOH/g, max

0,01 0,01 0,01 0,02 0,05 0,03

Boja ASTM, max 0,5 1,0 1,5 4,0 6 0,5IR analiza

%CA, max

%CP, min

7

60

4

60

5

60

7

62

9

63

-

 4. ADITIVI I NJIHOVA ULOGA 

Aditivi su materije koje se dodaju mazivima u cilju poboljšanja ili donošenja nekih novih osobina mazivima, čime se povećavaju eksploataciono-tehnička svojstva ulja. To su sintetičke materije koje su rastvorljive u baznom ulju, termički stabilne i vrlo niske isparljivosti.

S obzirom na mehanizam delovanja mogu se podeliti u tri osnovne grupe: aditivi koji poboljšavaju fizička svojstva maziva: depresanti tačke tečenja, impruveri

indeksa viskoznosti, aditivi protiv penušanja i aditivi za poboljšanje otpornosti na opterećenje,

aditivi koji poboljšavaju hemijska svojstva maziva: antioksidanti, aditivi koji štite mašinske elemente od štetnih materija nastalih u ulju: aditivi protiv

korozije, disperzanti i deterdženti  

Poboljšivači tačke tečenja – Depresanti Da bi se omogućio rad na nižim temperaturama, mazivim uljima se dodaju materije koje

snižavaju tačku tečenja. Mehanizam delovanja ovih aditiva se zasniva na obmotavanju mikroskopski sitne kristale parafina pri čemu se onemogućava njihovo grupisanje i taloženje, tako da ulje ostaje duže tečljivo. Nemaju sposobnost sprečavanja kristalizacije (stvaranja kristala) i ne utiču na tačku zamućenja ulja.

Poboljšivači indeksa viskoznosti – Impruveri Jedna od najvažnijih karakteristika nekog maziva je stabilnost viskoznosti sa promenom

temperature, odnosno viskozno-temperaturna svojstva. Na niskim temperaturama ovi aditivi gotovo ne dejstvuju, a na visokim temperaturama je pad viskoznosti manji usled njihovog ugušćivačkog delovanja. Impruveri indeksa viskoznosti su aditivi za poboljšanje indeksa viskoznosti ulja i koriste se za proizvodnju multigradnih ulja.

Aditivi protiv penušanja – antipenušavci Stvaranje pene nastaje prodiranjem mehurova vazduha u ulje ili usled delovanja

deterdžentnih i antioksidacionih aditiva. Pena je vrlo nepoželjna naročito u hidrauličnim i reduktorskim uljima, pogoršava podmazivanje i uzrokuje gubitak prenosa snage u hidrauličnim sistemima. Antipenušavci sprečavaju obrazovanje stabilne pene u ulju. Deluju tako da smanjuju površinski napon mehurića vazduha (mehurići pucaju) i tako doprinose brzoj razgradnji pene.

Aditivi za zaštitu od habanja Smanjuju habanje spregnutih kontaktnih površina bregaste osovina, podizača ventila,

radilice, ležajeva i dr. Najširu primenu imali su aditivi na bazi cinka. Međutim sve se manje koriste u proizvodnji ulja za savremene motore zbog nekompatibilnosti sa katalizatorima za dogorevanje nesagorelog goriva.

Aditivi za zaštitu od visokih pritisaka i udarnih opterećenja Da bi se poboljšala otpornost uljnog filma mazivima se dodaju posebni aditivi koji se

prema uslovima primene dele na tri osnovne grupe:          aditivi za poboljšanje mazivih svojstava (polarni aditivi),          aditivi za smanjenje procesa habanja (AW aditivi),          aditivi za podnošenje ekstremno visokih pritisaka (EP aditivi)

Kao aditivi za poboljšanje mazivih svojstava koriste se prirodni estri masnih kiselina (repičino ulje, ricinusovo ulje), sintetički proizvodi (estri) kao i aminske soli masnih kiselina. Poboljšavaju mazivost, što znači sposobnost i brzu orjentaciju molekula ulja prema metalnoj površini (polarnost) kao i efikasnost njihove adsorpcije na površini.

Među polarne aditive spadaju i “modifikatori trenja”. Kao “modifikatori trenja” koriste se amidi, hlorovane masne kiseline, biljna ulja kao i aditivi na bazi molibdendisulfida. Kod motornih ulja smanjuju trenje pri čemu se smanjuje potrošnja goriva. Posebna pažnja se posvećuje izboru ovog tipa aditiva kod sredstava za obradu metala.

 Od aditiva za smanjenje habanja (AW aditivi) najveću primenu imaju aditivi čija je metalna komponenta cink. Aditivi na bazi cinka imaju najveću efikasnost na višim temperaturama (preko 1500C) pri čemu znatno smanjuju koeficijent trenja, a time i intenzitet habanja. U novije vreme ograničava se upotreba aditiva koji sadrže cink. Ograničena upotreba aditiva koji sadrže cink je posebno izražena kod ulja za podmazivanje motora savremenih automobila koji imaju ugrađen katalizator dogorevanja. Aditivi za zaštitu od ekstremno visokih pritisaka i udarnih opterećenja (EP aditivi) koriste se za zaštitu od visokih lokalnih pritisaka i udarnih opterećenja u uslovima graničnog podmazivanja. U takvim okolnostima EP aditivi formiraju anorganska jedinjenja sa metalnim površinama, koji preuzimaju na sebe ulogu čvrstog maziva. Intenzitet aktivnosti atoma sumpora, fosfora i hlora, koji predstavljaju osnovu EP aditiva, zavisi od temperature i pritiska na mestu kontakta.

Aditivi za zaštitu od oksidacije – Antioksidanti Antioksidanti su aditivi koji povećavaju postojanost ulja prema dejstvu kiseonika i

predstavljaju najčešće korišćene aditive. Kako su produkti oksidacije korozivni, inhibiranjem oksidacije automatski se inhibira i korozija. Ovi aditivi vrše pasivizaciju metalne površine i na taj način smanjuju katalitičko delovanje metala na proces oksidacije.

Aditivi za zaštitu od korozije - Inhibitori korozije Inhibitori korozije (antikorozivni aditivi) štite metalne delove mašinskih elemenata koji su

izloženi dejstvu rđe i korozije. Korozija je elektrohemijski proces i nastaje agresivnim delovanjem kiselih hemijskih produkata, a rđa je vid korozije kada vazduh ili voda deluju agresivno na metalnu površinu. Osnovni mehanizam delovanja antikorozivnih aditiva zasniva se na formiranju zaštitnog sloja na površini metala fizičkom i hemijskom adsorpcijom.

Antioksidanti i deterdženti (bazni aditivi) su takođe inhibitori korozije. 

Deterdžentni aditivi To su materije koje sprečavaju taloženje nečistoća na delovima motora koji se nalaze

pod uticajem visokih temperatura.Mehanizam delovanja ovih aditiva zasniva se na njihovoj sposobnosti da: čiste metalne površine od proizvoda oksidacije i ne dopuštaju da se nakupljaju i

talože po površinama i zahvaljujući svom alkalnom svojstvu mogu da neutrališu hemijski agresivne kisele

produkte nastale sagorevanjem goriva sa povećanim sadržajem sumpora. Parametar za ovo je Totalni Bazni Broj (TBN).

U određenim slučajevima ovi aditivi istovremeno pokazuju neka svojstva inhibicije korozije i rđanja, pa se svrstavaju u grupu višefunkcionalnih aditiva.

Disperzantni aditivi Oni imaju ulogu da drže u disperziji produkte nastale oksidacijom ulja (smole, čađ) u

uslovima niskih i srednjih radnih temperatura. Ovi produkti nastaju u motorima u uslovima “stani-kreni” gradske vožnje na kratkim relacijama i u uslovima podhlađenog motora. Disperzanti su bezpepelna jedinjenja a mehanizam delovanja sastoji se u opkoljavanju molekula nečistoća u ulju, održavaju ih u disperznom stanju, odnosno sprečavaju grupisanje čestica, njihovo taloženje i začepljenje cirkulacionih puteva. Osim toga, ovi aditivi moraju imati i određena deterdžentna svojstva, odnosno svojstva rastvaranja smolasto-asfaltnih jedinjenja i uljnog mulja.

 Deaktivatori metala Ovi aditivi redukuju katalitički uticaj metala (metalnih opiljaka) na oksidaciju ulja. Čestice

se oblažu zaštitnim slojem koji prekida ili umanjuje katalitičko delovanje na proces oksidacije. Osim toga, oni razlažu produkte oksidacije i prekidaju štetne reakcije.

Aditivi emulgatori To su najvažniji dodaci emulzionim uljima koja sa vodom grade emulzije. Zbog velikih

površinskih napona u graničnim slojevima ulje i voda se ne mešaju. Zadatak emulgatora je da smanje površinski napon i obezbede stvaranje stabilne emulzije.  

Aditivi deemulgatoriFunkcija deemulgatora je da spreči stvaranje emulzije u slučaju prodora vode u sistem.

Mehanizam delovanja se svodi na pove}anje površinskog napona između molekula ulja i vode i sprečavanja procesa stvaranja emulzije.

5. UGUŠĆIVAČI ZA MAZIVE MASTI Ugušćivači su supstance koje tokom procesa proizvodnje mazive masti, pod određenim

uslovima stvaraju u ulju strukture međusobno isprepletanih vlakana formirajući sunđerastu strukturu i tako pretvaraju ulje u mazivu mast. Sapuni na sebe vežu od 80-95% baznog ulja. Ugušćivači mogu biti sapunski (kalcijumovi, natrijumovi, litijumovi, barijumovi, aluminijumovi itd.), kompleksni sapuni i nesapunski (gel, bentonit).

Sapunski ugušćivačiSapunski ugušćivači su proizvod reakcije masne kiseline i hidroksida alkalnih metala.

Prema vrsti ugušćivača mazive masti se nazivaju: litijumove, natrijumove, kalcijumove, aluminijumove itd.

Sa ciljem dobijanja mazive masti određenih karakteristika, mogu se pomešati dva različita sapuna, pa se takve masti nazivaju mešovite.

Kompleksni sapuniKompleksni sapuni su sačinjeni od dve kompleksno vezane soli, od kojih je jedna obična

so više masne kiseline, a druga so niskomolekularne organske kiseline. Kompleksni sapuni daju mastima osobine koje se ne bi mogle dobiti korišćenjem jednostavnih metalnih sapuna ili njihovom kombinacijom.

Nesapunski ugušćivačiNesapunski ugušćivači daju specijalne karakteristike mastima. Kao ugušćivač bentonitnih mazivih masti koristi se modifikovana glina u obliku finog

praha. Ove masti su termički vrlo stabilne i nemaju tačke kapanja, zbog čega se najčešće koriste za podmazivanje na visokim temperaturama.

Kod silikagelnih masti kao ugušćivač se koristi oleofilni silicijum dioksid u obliku amorfnog praha. Silikagelne masti su hemijski i termički veoma stabilne, pa se koriste kao visokotemperaturne masti ili na mestima gde se zahteva otpornost na delovanje vode i kiselina.

6. OSOBINE MAZIVA

Osobine maziva su određene osobinama baznih ulja i aditiva. Sve osobine maziva se mogu podeliti na: fizičke, hemijske i eksploatacione.

U fizičke osobine spadaju: gustina, viskoznost, indeks viskoznosti, tačka paljenja, tačka tečenja, isparljivost, emulzivne osobine, sposobnost rastvaranja gasova i izdvajanja gasova, stvaranje pene, konzistencija i penetracija masti, tačka kapanja, izdvajanje ulja iz masti, boja, specifična toplota i toplotna provodljivost i druge.

U hemijske osobine spadaju: oksidaciona stabilnost, termička stabilnost, vodootporne osobine, neutralizacioni broj, sadržaj pepela, sadržaj koksa, sadržaj vode, saponifikacioni broj i druge.

U eksploatacione osobine spadaju: EP svojstva i otpornost na habanje (test sa četiri kugle), otpornost mazivog filma (Timken test), antihabajuća svojstva maziva kod zupčanika (FZG test ili RYDER test), antihabajuća svojstva hidrauličnih ulja (Vickers test) itd.

  Gustina

Gustina je odnos mase i zapremine ulja: r=m/V. Određuje se na temperaturi od 15 0C i izražava se u (kg/m3) ili (g/cm3). Gustina se neznatno menja sa porastom pritiska, ali se znatno menja sa promenom temperature, jer se promenom temperature menja zapremina tečnosti. Metode određivanja gustine su: JUS B.H8.015, ISO 3675, ASTM D1298 i IP 160.

 Viskoznost

Viskoznost je jedan od osnovnih kriterijuma ocene kvaliteta ulja, a definiše se kao unutrašnje trenje ili inercija na kretanje pod dejstvom neke sile. Od viskoznosti zavisi kvalitet podmazivanja, energetski gubici tokom proticanja, rad uljne pumpe, dovođenje dovoljne količine ulja do svih mesta koja se podmazuju, uspešnost rada prečistača ulja, čišćenje površina, hermetizacija mesta trenja itd. U praksi se koriste dinamička (h) i kinematička (n) viskoznost. Jedinice za dinamičku viskoznost su: Pa.s (Paskal sekunda) i mPa.s (mili Paskal sekunda). Ranije korišćene jedinice su: P (Poaz) i cP (centi Poaz). Važi sledeća relacija: 1mPa.s = 1cP. Metode za određivanje dinamičke viskoznosti su: ASTM D2602, DIN 51377. U praksi se više koristi kinematička viskoznost koja predstavlja odnos dinamičke viskoznosti i gustine fluida na određenoj temperaturi i pritisku: n = h/ρ.

Jedinica za kinematičku viskoznost je: mm2/s. Ranije korišćene jedinice su: St (Stokes) i cSt (Centistokes) ili 0E (Englerovi stepeni). Važi sledeća relacija: 1mm2/s = 1cSt. Metode određivanja kinematičke viskoznosti su: JUS B.H8.022, ASTM D445, DIN 51562, IP 166, ISO 3104.

  Indeks viskoznosti

Indeks viskoznosti je empirijska vrednost koja ukazuje na promenu viskoznosti sa promenom temperature. Više vrednosti indeksa viskoznosti ukazuju na manje izraženu sklonost promeni viskoznosti sa promenom temperature i obrnuto. Veće vrednosti indeksa viskoznosti od 100 imaju samo multigradna ulja. Indeks viskoznosti izračunava se sledećim metodama: JUS B.H8.024, ISO 2909, ASTM D2270.

 NJutnovske tečnosti

Tečnost čija se viskoznost ne menja promenom brzine smicanja. Mineralna i sintetička bazna ulja i ulja koja ne sadrže polimerne ugušćivače ponašaju se kao njutnovske tečnosti.

 Nenjutnovske tečnosti

Tečnosti kojima se menja viskoznost promenom brzine smicanja. To su motorna, hipoidna i ostala maziva koja su ugušćena polimerima.

  Tačka paljenja

Tačka paljenja je najniža temperatura do koje treba zagrejati neko ulje u uslovima pri kojima će se oslobođene pare trenutno zapaliti prinetim otvorenim plamenom, bez trajnog gorenja. Izražava se u 0C i smatra se merilom isparljivosti a značajna je za transport i skladištenje zbog opasnosti od požara.Osnovne metode određivanja tačke paljenja su: ISO 2592, ASTM D92, IP 36 i DIN 51376.

  Tačka tečenja

Tačka tečenja predstavlja najnižu temperaturu na kojoj neko mazivo ulje, prilikom hlađenja, još pokazuje tendenciju tečenja. Neposredno ispod ove temperature ulje se potpuno stinjava. Tačka tečenja se izražava u 0C, a određuje se metodama: JUS-ISO 3016, ASTM D97, DIN 51597.

  Isparljivost

Isparljivost podrazumeva količinu ulja koja ispari u propisanom vremenu na propisanoj temperaturi (Noack test: 1sat na 2500C). Predstavlja važnu karakteristiku motornih ulja, jer se kod ulja koja imaju veliku isparljivost javljaju razni problemi u toku eksploatacije, kao na primer: povećana potrošnja, ugušćivanje, a s tim i pogoršano podmazivanje. Osim toga sa povećanjem isparljivosti raste opasnost od požara. Gubitak ulja isparavanjem na temperaturi od 400C kod većine ulja iznosi oko 5%, a smanjenje isparavanja mineralnog ulja se može postići dodavanjem sintetičke osnove, posebno poli-alfa-olefina. Isparljivost se određuje metodom DIN 51581 (Noack test) ili ASTM D943.

  Emulzivnost i deemulzivnost

Pod emulzivnim osobinama podrazumeva se sklonost nekog ulja da u prisustvu vode gradi stabilnu emulziju. Kod većine mazivih ulja (motorna, industrijska) zahtevaju se neemulzivne osobine, dok su kod nekih (ulja za hlađenje i podmazivanje pri obradi metala, teško zapaljiva emulzivna hidraulična ulja) poželjne dobre emulzivne osobine.

Emulzivnost ulja određuje se metodama ASTM D1401 i DIN 51599, a meri se vremenom potrebnim za potpuno razdvajanje ulja i vode.

Pod pojmom deemulzivnost podrazumeva se sposobnost ulja da oslobađa vodu i da ne gradi emulziju. Izražava se brojem sekundi potrebnih za potpuno razdvajanje vode i ulja, a određuje se metodama: JUS B.H8.053, DIN 51589 i IP 19.

  Stvaranje pene – penušanje ulja

Pod penušanjem se podrazumeva sklonost ulja da rastvara vazduh i da sa njim gradi penu. Pena vrlo nepovoljno utiče na kvalitet podmazivanja i ima za posledicu poremećaje u radu tehničkih sistema, povećano habanje, ubrzanu oksidaciju i starenje ulja itd. Izražava se u zapreminskim jedinicama i stabilnošću pene na različitim temperaturama, a određuje se metodom: ASTM D892.

  Oksidaciona stabilnost

Definisana je kao merilo otpornosti mazivih ulja na dejstvo kiseonika. Predstavlja jednu od najvažnijih osobina odgovornu za dužinu radnog veka ulja ali i za korozivnost delova mehaničkih sistema koju izazivaju oksidacioni produkti. Parafini oksidacijom prelaze u kiseline i polikondenzacione smolaste proizvode. U početku ti proizvodi su meki i delimično se rastvaraju u ulju, povećavajući mu viskoznost. U daljoj fazi upotrebe ti talozi prelaze u čvrste, što ima za posledicu veće štete na sklopovima mehaničkih sistema. Osnovne metode za određivanje oksidacione stabilnosti su: ASTM D943, IP 157, DIN 51587 i DIN 51554.

  Termička stabilnost

Definiše se kao otpornost ulja protiv razlaganja usled dejstva toplote. Izražava se temperaturom na kojoj počinje razlaganje. Termooksidativno razlaganje je veoma važno u praksi, jer je poznato da se oksidacija ulja udvostručava sa porastom temperature za svakih deset stepeni iznad propisane.Osnovne metode za određivanje termičke stabilnosti su: ASTM D2960 i IP 311.

  Neutralizacioni broj

Definiše se kao mera ukupne kiselosti (sadržaja jakih i slabih kiselina) maziva. Za određivanje neutralizacionog broja koriste se metode: ASTM D664, IP 177 ili ASTM D974, IP139. Izražava se u mgKOH/g uzorka ulja.

  Kiselinski broj

Definiše se kao kiselost mazivih ulja koja potiče samo od jakih kiselina. Određuje se istim metodama kao neutralizacioni broj i izražava se takođe u mgKOH/g uzorka ulja.

Razlika između neutralizacionog i kiselinskog broja je u tome što se titracija ne završava pri istoj vrednosti pH, pa je kiselinski broj za isti uzorak ulja obično manji od neutralizacionog broja.

  Ukupni bazni broj (TBN)

Ukupan bazni broj se definiše kao mera alkalnosti koja potiče od svih materija u mazivu koje pokazuju baznu reakciju. Izražava se u mgKOH/g uzorka ulja. To je ekvivalent za količinu kiseline potrebne da se neutralizuju sve bazne materije u jednom gramu uzorka maziva. Osnovne metode za određivanje TBN su: ASTM D 2896 i ASTM D 664.

  Sadržaj pepela

Definiše se kao merilo sadržaja jedinjenja metala i drugih neorganskih komponenata u mazivu. Pepeo u mazivim uljima potiče od nesagorelih sastojaka i može se određivati u vidu oksida – oksidni pepeo i vidu sulfata – sulfatni pepeo. Kod ulja bez aditiva pepeo se određuje u obliku oksida i predstavlja merilo sadržaja neorganskih nečistoća. Kod ulja sa aditivima, pepeo se određuje u obliku sulfata metodama: JUS-ISO 3987 ili ASTM D874. Sadržaj pepela često je dobar pokazatelj u kojoj su meri u nekom korišćenom ulju prisutni različiti metali koji potiču od habanja metalnih površina. Na taj način može se otkriti mesto povećanog habanja i preventivno delovati na otkaz.Ako motorno ulje sadrži više od 1,5% pepela iz aditiva, zbog mogućnosti preranog paljenja goriva usijanim pepelom, ne preporučuju se za benzinske motore.

  Sadržaj koksa

Koristi se za ocenu ponašanja ulja u termički opterećenim mehaničkim sistemima, a posebno za ocenu starosti ulja u toku upotrebe. Koksni ostatak ukazuje i na dubinu rafinacije, odnosno kvalitet baznih ulja.Određuje se metodom DIN 51551 a izražava u masenim procentima.

  Sadržaj asfaltena

U toku upotrebe motornih ulja, kao posledica starenja, može doći do stvaranja asfaltena kao degradacionog proizvoda. Utiču na slepljivanje klipnih prstenova, začepljenja prečistača ulja itd.Određuju se metodom: DIN 53595.

  Hidrolitička stabilnost

Hidrolitička stabilnost je merilo otpornosti ulja, odnosno nekih aditiva, da stupaju u reakciju sa vodom. Hidrolitički nestabilni aditivi se razlažu na komponente koje mogu stvarati taloge a mogu biti i korozivne. Pri tome se smanjuje njihov sadržaj u ulju što ima za posledicu njegovu brzu degradaciju.

  Korozivnost

Korozivnost ulja podrazumeva agresivno ponašanje nekih njegovih komponenata prema elementima mehaničkih sistema. Korozivnost se mora kontrolisati radi donošenja odluke o pravovremenoj zameni ulja. Određuje se metodama: JUS B.H8.042 ili ASTM D130 (Cu, 3h, 1000C).

  Saponifikacioni broj

Smatra se merilom sadržaja materija podložnih saponifikaciji, kao što su na primer prirodne masti. Saponifikacioni broj je naročito bitan kod ulja za obradu metala koja sadrže komponente na bazi prirodnih masti. Izražava se u miligramima kalijumhidroksida potrebnim za potpunu saponifikaciju nekih materija podložnih toj reakciji u uzorku od jednog grama ulja.

Određuje se metodom ASTM D94.

  Granična temperatura pumpanja

Pod ovim se podrazumevaju granične vrednosti prouljenosti motora (ponašanje u odnosu na habanje) nakon hladnog starta. Na toj temperaturi, do uljne pumpe još uvek

dotiče dovoljno ulja, a ispod te vrednosti sistem za podmazivanje se više ne napaja uljem u dovoljnoj meri i može doći do usisavanja vazduha.

  Gradijent smicanja

Na mestima podmazivanja ulje je, u zavisnosti od broja obrtaja i debljine mazivog sloja, izloženo različitim smicajnim opterećenjima. Ulje koje prione za delove koji se ne kreću ima brzinu 0, a na pokretnim delovima ima brzinu kretanja samog tog dela. Gradijent smicanja je brzina na pokretnom delu podeljena sa debljinom mazivog sloja. Kod praznog hoda iznosi 105 s- 1, a pri punom opterećenju 106 s- 1.

  HTHS – smicanje na visokoj temperaturi

Specifikacije SAE, ACEA, Mercedes-Benz i VW propisuju kod motornih ulja minimalne viskozitete za temperaturu ulja od 150 0C i gradijent smicanja 106 s-1. To je smicanje na visokoj temperaturi, tj. HTHS (High Temperature High Shear). Utvrđivanjem graničnih vrednosti za HTHS treba da se postigne da multigradna motorna ulja i kod visokih temperatura ulja i kod visokog gradijenta smicanja pružaju potrebnu smicajnu čvrstoću. ACEA je definisala granične vrednosti za HTHS:

- A1/B1 od 2,9 mPa.s do 3,5 mPa.s

- A2/A3/B2/B3/E1/E2/E3 više od 3,5 mPa.s

Mercedes Benz i VW odstupaju od ACEA granica i generalno zahtevaju HTHS ł 3,5 mPa.s.

  Permanentni gubitak pri smicanju

Pod velikim opterećenjem moguće je smicanje poboljšivača indeksa viskoznosti. Na taj način se njihov efekat ugušćivanja više ili manje povećava. To je permanentni gubitak usled smicanja. Ulja koja i u najtežim radnim uslovima stalno zadržavaju prvobitnu SAE gradaciju zovu se “Stay in Grade” ulja.

  Gubitak usled isparavanja

Ukoliko je mineralno bazno ulje niže viskoznosti, utoliko je veći gubitak usled isparavanja na radnoj temperaturi. Gubici usled isparavanja dovode do povećane potrošnje ulja i do povećanja uljnog taloga na klipovima i ventilima.

ACEA A1/2/3 i B1/2/3 dopušta 13 do 15 % gubitka ulja usled isparavanja. VW 500.00 dopušta max. 13 % isparavanja za ulja SAE 5W-X i 10W-X po Noack testu (temperatura ulja 250 0C za vreme od 1 sata).

 Lako tečljiva motorna ulja - Ulja niže viskoznosti

(SAE 10W-30; 5W-30; 10W-40; 5W-40; 0W-40)

Unutrašnji gubici u motoru posledica su otpora kretanja triboloških elemenata. Ove gubitke je moguće smanjiti primenom ulja niže viskoznosti. Ulja niže viskoznosti, odnosno lako tečljiva motorna ulja obezbeđuju:

zbog bolje pumpabilnosti, uljna pumpa dobija veću količinu ulja,   lako pokretanje motora u zimskim uslovima (hladan start),

sva mesta podmazivanja se brže opskrbljuju uljem, pri čemu se smanjuje habanje prilikom pokretanja motora. Iskustvo je pokazalo da habanje mašinskih delova prilikom hladnog starta kod upotrebe gradacije SAE 15W-40 odgovara vožnji od 250 km,

za savladavanje unutrašnjeg trenja potrebno je manje energije, što omogućuje uštedu goriva (2-7%),

zbog boljih oksidacionih i termičkih osobina sprečavaju stvaranje koksnih taloga i naslaga na klipovima i slepljivanje klipnih prstenova

obezbeđuju pouzdan, lagan i čistiji rad, a to znači i duži vek trajanja motora, postizanje radne temperature motora je brže. Iskustvo je pokazalo da se motor

napunjen motornim uljem gradacije SAE 15W-40 zagreje na pogonsku radnu temperaturu nakon pređenih 25 km, dok je primenom lako tečljivim uljem potrebno manje od 12 km.

Motorna ulja mineralne osnove, gradacije SAE 10W-30 ili SAE 10W-40, brzo gube viskoznost kod visokih opterećenja, te se lakotekuća ulja proizvode od sintetičkog ili hidrokrekovanog (HC) baznog ulja, koja pri svakom opterećenju i temperaturi ostaju u SAE gradaciji.

  Fuel Economy (API)

Fuel Economy ulja po američkoj specifikaciji API nose oznaku EC, što znači ENERGY CONSERVING (ušteda energije).

Ulja koja nose oznake EC imaju garantovanu uštedu goriva i to:

EC – najmanje 1,5 % za referentno ulje SAE 20W-30. Ako je viskoznost SAE 10W-40, ušteda je veća,

EC II – najmanje 2,7 % za referentno ulje SAE 20W-30. Ako je viskoznost SAE 10W-40, ušteda je veća.

  FSS sistem

Nove konstrukcije motora sa ugrađenom elektronikom za kontrolu rada vitalnih delova vozila (OBD-On Board Diagnostic) koji omogućava formiranje baze podataka za ocenu režima rada i novi sistem za kontrolu potrošnje ulja i njegovu delimičnu dijagnostiku, čine Fleksibilni servisni sistem za pouzdanu ocenu veka upotrebe ulja. Ovaj sistem zahteva podatke o kvalitetu goriva i ulja, temperaturi ulja, broju obrtaja motora, broj startovanja, itd.

  Penetracija masti

Penetracija daje podatke o tvrdoći masti tj. njenoj konzistenciji. Meri se konusom po metodama ASTM 217 IP 50 ili DIN 51804, deo 1. Merna jedinica odgovara dubini ulaska mernog konusa u mast koja se 5 sekundi nalazi u posudi, a meri se u desetinkama milimetra. Ispitna mast se pre ispitivanja gnječi (standard propisuje 60 ciklusa gnječenja).

 Reološke osobine masti

Reološke osobine mazive masti podrazumevaju čvrstoću na smicanje i kidanje, žilavost, mehaničku i termičku stabilnost i prividnu viskoznost. Ove osobine se tokom vremena menjaju, a brzina promene ili starenja masti zavisi od kvaliteta.

Konzistencija

Konzistencija predstavlja meru za tvrdoću masti i izražava se penetracionim brojem. Metode po kojima se meri su: ASTM D217; ISO 2137 i DIN 51818.

Prividna viskoznost

Prividna viskoznost predstavlja odnos između smicajne čvrstoće i brzine smicanja u određenom trenutku, na datoj temperaturi i pod definisanim opterećenjem. Meri se od –54 do 380C po ASTM D 1092.

 Temperatura kapanja

Temperatura kapanja predstavlja temperaturu na kojoj mast prelazi iz polučvrstog u tečno stanje. Meri se po ASTM D 566 i 2265 i ISO 2176.

 Oksidaciona stabilnost masti

Oksidaciona stabilnost predstavlja sposobnost masti da pri delovanju kiseonika sačuva svoj prvobitni sastav. Meri se po metodi ASTM D 942.

 Mehanička stabilnost

Predstavlja osobinu mazivih masti da zadrže prvobitnu strukturu i konzistenciju i posle mehaničkog dejstva. Meri se po ASTM D 1403 (posle 10.000 ciklusa); ASTM D 1831 (posle valjanja).

 Koloidna stabilnost

Koloidna stabilnost predstavlja sposobnost mazivih masti da u svojoj strukturi zadrže ulje, suprostavljajući se njegovom izdvajanju pri skladištenju i eksploataciji. Meri se posle 24 časa i posle 168 časova na 400C metodama ASTM D 1742; IP 121.

 Otpornost prema vodi

Sposobnost masti da u kontaktu sa vodom ne promeni svoje osobine. Meri se na 380C i 790C po ASTM D 1264.

 Zaštita od korozije

Ova karakteristika meri se po ASTM D 1743, DIN 51 802, SKF EMCOR test. Ispituje se uz prisutnost vode, rastvora soli ili vlagom.

SADRŽAJ

UVOD – TRENJE

1.TRIBOLOGIJA I PODMAZIVANJE..................................................................3

1.1Definicija i klasifikacija vrsta podmazivanja.......................................3

2. POJAM MAZIVA I KOMPONENTE MAZIVA...............................................5

3. BAZNA ULJA..............................................................................................................6

3.1 Mineralna bazna ulja.......................................................................................7

3.2 Rerafinisana bazna ulja.................................................................................8

3.3 Sintetička bazna ulja.......................................................................................8

3.4 Biorazgradiva bazna ulja............................................................................10

3.5 Metode ispitivanja brzo razgradivih ulja............................................10

3.6 Biološki brzo razgradivi proizvodi........................................................11

3.7 Trendovi u korišćenju baznih ulja.........................................................12

4. ADITIVI I NJIHOVA ULOGA..............................................................................13

5. UGUŠĆIVAČI ZA MAZIVE MASTI..................................................................15

6. OSOBINE MAZIVA.................................................................................................16

LITERATURA