پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت سوم

روغنهای معدنی ، بیشتر شامل مقداری از ترکیبهای طبیعی می باشد که فیلمهای جذب سطحی (42) مفیدی را می سازند این ترکیبها شامل هیدروکربنهای اشباع نشده ( اولفینها) و مواد غیر هیدروکربنی شامل اکسیژن ، نیتروژن یا اتمهای گوگرد (مانند آسفالت ) می باشند روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی نیز فیلمهای جذب سطحی قوی تولید می نمایند و برای رسیدن به مقاصد فوق ، در مقیاس کم به روغنهای معدنی اضافه می شوند دیگر افزودنیهای مرزی ملایم ، شامل زنجیره های طولانی الکلها مثل الکل لاریل و استرها مثل اتیل استریت یا اتیل اولیت می باشند .

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

فیلمهای مرزی جذب سطحی به روشهای مکانیکی یا با افزایش دما به راحتی جا به جا می شوند یک فیلم مقاومتر ، با روشهای جذب شیمیایی تولید می شود در این روشها ، واکنش ملایمی بین سطح فلز و یک ترکیب مناسب رخ می دهد ترکیبهای جذب کننده شیمیایی معمول ، شامل اسیدهای الیفتیک ( چرب ( 43) ) مانند اسیدهای اولیک و استریک می باشند یک فیلم جذب شیمیایی به صورت نموداری در شکل (6-1) آمده است .

حتی فیلمهای مقاومتر را می توان از طریق واکنش با سطح فلز ایجاد کرد ترکیبهای واکنش دهنده ، معمولا ً شامل گوگرد ، فسفر ، یا کلر می باشند و در نهایت فیلمهای فلزی فسفیدی ، سولفیدی یا کلریدی روی سطوح لغزان تولید می کنند این افزودنیهای واکنش دهنده را به نام افزودنیهای پر فشار (44 ) EP می شناسند .

واکنشهای تولید فیلمهای سطحی از طریق افزودنیهای روانکار مرزی پیشرفته ممکن است بسیار پیچیده باشد یک افزودنی ساده مثل تریکسیلیل فسفات ممکن است ابتدا روی سطح فلز جذب سطحی شود و سپس واکنشی را برای تولید یک فیلم جذبی شیمیایی از فسفات ارگانومتالیک انجام دهد و در نهایت تحت لغزشها و حرارت شدید برای تولید فسفات یا فسفید فلزی واکنش انجام دهد .

تمامی ترکیبهای روانکاری مرزی ، دارای برخی ضررها نیز هستند . به عنوان یک قاعده کلی ، وقتی باید از آنها استفاده کرد که شرایط کار ایجاب کند به طور معمول ترکیبهای جذب شده ، کمترین اثرهای جانبی را دارند این ترکیبها نسبت به روغنهایی با مبنای معدنی ، برای اکسید شدن آماده تر و در نتیجه برای ساخت ترکیبهای اسیدی خورنده و صمفهای حل نشدنی یا موادی مثل لاک الکل تمایل بیشتری دارند اما این تأثیرات خیلی جدی نیستند و هر جا شرایط لغزش خیلی سخت و مشکل نباشد مثل سیالات هیدرولیک (45 ) یا روغنهای توربین افزودنیهای ضد سایش معمولی در مقدار کم ولی به فور بکار می روند .

افزودنیهای جذبی – شیمیایی قویتر مثل اسیدهای چرب ، فسفاتهای آلی و تیوفسفاتها ، واکنش دهنده های نسبتا ً بهتری هستند کاربرد آنها در روغنهای موتور و روغنهای چرخدنده است در واقع ، ترکیبهای کلر دار (46 ) و الفینهای سولفوردار فعال (47 ) مواد خورنده کنترل شده ای هستند که در شرایط لغزش بغرنج بکار می روند مثل شرایط حاکم بر جعبه دنده های هیپوئید و فرآیندهای فلزکاری ( 48)

روانکاری مرزی ، فرآیند بسیار پیچیده ای است صرف نظر از روشهای مستقیم ایجاد فیلم که قبلا ً شرح داده شد اثرات دیگری نیز سهم مهمی در روانکاری مرزی دارند و عبارتند از:

  • اثر ربیندر (49 ) : حضور مولکولهای سطحی فعال (50 ) در مجاورت یک سطح فلزی ، تنش تسلیم را کاهش می دهد از آنجا که بسیاری از روانکارهای مرزی کما بیش از لحاظ سطحی فعال اند انتظار می رود که تنشهای ناشی از چسبندگی بین زبریهای سطوح را کاهش دهند .
  • افزایش لزجت در مجاورت یک سطح فلزی : یک تأثیر بحث انگیز است اما به نظر می رسد که عمل متقابل بین مولکولهای جذب شده و روغن آزادمحیط می تواند باعث ضخیم شدن گریس مانند یا به تله افتادن مولکولهای روغن در مجاورت سطح شود .
  • تأثیرات میکروالاستوهیدرودینامیک : درگیری بین زبریهای دو سطح که در مایع نسبت به هم حرکت می کنند شبیه درگیری دنده های چرخدنده می باشد در نتیجه انتظار می رود این کار باعث ایجاد روانکاری الاستوهیدرودینامیک در مقیاس میکروسکوپی شود افزایش لزجت روانکار و تغییر شکل الاستیک زبریهای سطوح، هر دو تمایل به کاهش اصطحکاک و ساییدگی دارند اگر اثر ربیندر هم حضور داشته باشد جریان پلاستیک زبریها نیز کم کم حاصل می شود واژه روانکاری میکرورئودینامیک (51 ) برای توصیف این فرآیند پیچیده به کار می رود .
  • گرمایش :حتی در لغزشی با روانکاری مطلوب ، در اثر درگیری زبریهای سطوح تأثیرات گذاری حرارتی وجود دارد که کاهش مدولها و تنش تسلیم در درگیری زبریها را باعث می شود .

بطور کلی ، روانکاری مرزی به خوبی مشخص وتعریف شده نیست اما اهمیت تأثیرات مفید آن را به سادگی در کاهش اصطکاک ، ساییدگی و گریپاژ که بوسیله روانکارهای مایع مناسب در لغزشهای آهسته فلزات بدست می آیند می توان تشخیص داد .

6-1 مشکلات فساد

از نظر تئوری اگر لزجت مناسب و خواص مرزی مناسب انتخاب شوند مقصود از روانکاری حاصل می شود د رعمل مشکل دیگری – ” فساد روغنها ” – وجود دارد بسیاری از روشهای تکنولوژیکی روانکاری با روغن و افزودنیهای آن به جبران یا کاهش فساد روغنها مربوط می شود .

سه نوع مهم فساد عبارتند از : اکسیداسیون ، تجزیه حرارتی (52 ) و آلودگی یک اثر درازمدت نیز وجود دارد و آن واکنش با سایر مواد درون سیستم است که در قالب عبارت سازگاری بیان می شود اکسیداسیون ، مهمترین فرایند فساد در روغنها می باشد چرا که در یک دوره طولانی ، حتی در دمای هوای معمولی هم تقریبا ً همه روغنها تا حدی اکسید می شوند .

روغنهای با منشأ نفتی که با روشهای تصفیه ملایم (53 ) به دست می آیند در دمای بالای C120 اکسید می شوند و ترکیبهای اسیدی ، گل (54 ) و لاک الکل (55 ) تولیدمی کنند میزان جذب کلی اکسیژن بالا نیست بنابراین امکان دارد که ترکیبهای پیرو مثل آروماتیکها و مواد آسفالتی با هم واکنش انجام دهند حاصل آن عملکردی شبیه مواد ضد اکسیداسیون برای هیدروکربنهای پارافینی ( 56) است این چنین تصفیه ای روغنهایی بوجود می آورد که نیاز چندانی به افزودن آنتی اکسیدانها (57 ) ندارند .

هر چه تصفیه یا هیدروژناسیون بهتر باشد روغن پارافینی بهتری ایجاد می شود که اکسیژن را راحت تر جذب می کند ولی محصولات اکسیدی مضری بوجود نمی آورد نکته مهمتر اینکه ، مقاومت در برابر اکسیدشدن این روغنها – که منشأ نفتی دارند و بخوبی تصفیه شده اند – به طور معمول با افزودن مواد ضد اکسیداسیون مناسب به شکل قابل ملاحظه ای بهبود می یابد .

پیشرفته ترین روغنهای با منشأ نفتی ، به طور کامل تصفیه می شوند تا محصولاتی تولید کنند که در محدوده وسیعی از دماها قابل استفاده باشند بنابراین آنتی اکسیدانها جزء مهمی از فرمول بیشتر روانکارهای روغنی – معدنی (58 ) پیشرفته می باشند .

آنتی اکسیدانهایی که به طور معمول بکار می روند عبارتند از :آمینها (59 ) ، فنلهای تأخیری (60 ) ، فسفیتهای آلی و ترکیبها ارگانومتالیک (61) یکی از افزودنیهای مهم ، دی تیوفسفات دی اتیل روی می باشد که آنتی اکسید بسیار مؤثری است و خواص مفیدی از قبیل روانکاری مرزی و ضد خوردگی است .

اگر اکسیژن وجود نداشته باشد روانکارها را می توان در دماهای بسیار بالاتری بدون پاره شدن فیلم آنها بکار برد به بیان دیگر پایداری حرارتی آنها بیشتر از پایداری آنها در برابر اکسید شدنشان می باشد این اثر را برای روغنهای معدنی می توان در جدول(3-1) ملاحظه نمود برای جلوگیری از تماس روغن با اکسیژن ، باید سیستم را در برابر ورود هوا آب بندی نمود یا آن را با گاز بی اثری (62 ) همچون نیتروژن پاک کرد برخی سیستمهای هیدرولیکی خاص و بحرانی مانند آنچه در هواپیماهای سریع وجود دارد بر این اساس عمل می کنند

جدول (3-1) محدوده دما بر حسب درجه سیلیوس به عنوان تابعی از عمر مورد نیاز برای روغنهای معدنی

عمر (h)شرایط روغن
101010101
290-310320-340355-375385-405415-435حد پایداری حرارتی ؛ در حضور مقدار ناکافی از اکسیژن
90-290155-320140-355170-385190-415شرایط حدی وابسته به مقدار اکسیژن در حضور یا عدم حضور کاتالیست
80-90100-115125-140155-170175-190شرایط حدی تحت تأثیر اکسید شدن در حالیکه تأمین اکسیژن نامحدود است برای روغنهای شامل آنتی اکسیدان
35-5065-8095-110130-140155-165شرایط حدی تحت تأثیر اکسید شدن در حالیکه تأمین اکسیژن نامحدود است برای روغنهای بدون آنتی اکسیدان
-65 to 0-65 to 0-65 to 0-65 to 0-65 to 0شرایط حدی دمای پایینتر تحت تأثیر نقطه ریزش که با لزجت ، طرز کاربرد روغن و افزودنیهای دیگر و منشأر وغن تغییر می کند

SOURCE ; REF[1-2]

 

در سیستمهای خلاء مطلق (63 ) مثل فضاپیماها یا میکروسکوپهای الکترونی ( 64) ، هیچ تماس مستقیمی با اکسیژن وجود ندارد در سیستمهای با خلاء مطلق ، افزایش دما می تواند بخار شدن روغن را در پی داشته در نتیتجه از پایداری حرارتی بالا برخوردار نخواهد بود به این دلیل پایداری در برابر اکسیداسیون به طور معمول مهمتر از پایداری حرارتی است .

سازگاری (65 ) روغنهای روانکاری با دیگر مواد سیستم مطلب پیچیده ای است و جدول (4-1) فهرستی از مسائل مهم در این ارتباط و راه حلهای آنها را ارائه نموده است مشکلات سازگاری ، در مورد روانکارهای ترکیبی ، پیچیده تر می شود این موضوع در قسمت بعد شرح داده خواهد شد .

جدول (4-1) مثالهایی از مشکلات سازگاری و راه حلهای ممکن

مشکلراه حل
– اثر تخریبی روغنهای معدنی بر لاستیک طبیعی

2- اثر تخریبی روغنهای ترکیبی بر لاستیکهای طبیعی ، نیتربل یا بقیه لاستیکها

3- اثر تخریبی روغنهای ترکیبی روی پلاستیک با رنگ

 

4- خوردگی ناشی از آبی که حل نشده است

5- خوردگی ناشی از کاهش کیفیت محصولات اسیدی

 

6- خوردگی ناشی از افزودنیهای آلیاژ مس یا فولاد نرم

7 – خوردگی ناشی از روغنهای ترکیبی

تبدیل به لاستیک نیتریل یا نئوپرن

 

تبدیل به لاستیک مناسب برای روغن خاص مثل ویتون ، بوتیل پخته شده در رزین یا EPR

تبدیل به پلاستیکهای مقاوم مثل PTFE ، پلی مید ، پلی سولفون ، یا سولفید پلی فنیل

استفاده از افزودنیهای ضدزنگ مثل سولفوناتها

استفاده از مواد ضد خوردگی مثل ZDDP   با افزایش آنتی اکسیدان برای کاهش افت کیفیت

استفاده کمتر از افزودنیهای قوی EP یا تبدیل به فلزات ضد خوردگی

تبدیل به فلزات مقاومتر یا روکش کاری

7-1 انتخاب نوع روغن

تاکنون بیشتر مطالب این بخش مرتبط با روغنهای معدنی بوده است در 150 سال گذشته در دسترس بودن ، عملکردخوب ، تنوع و ارزانی روغنهای معدنی آنها را اولین انتخاب برای بیشتر کاربردها قرار داده است هم اکنون نیز بیش از 90% کاربرد روانکارها را شامل می شوند اما بسیاری از مایعات دیگر نیز به عنوان روانکار ، با موفقیت بکار برده شده اند که قابلیت آنها در ساخت ترکیبهای خاص ، آنها را به عنوان بهترین انتخاب معرفی نموده است

جدول (5-1) مهمترین انواع روغنهای روانکاری را به همراه مزیتها و معایب آنها در قیاس با روغنهای معدنی نمایش می دهد روغنهای طبیعی ، شامل گستره وسیعی از ترکیبهای با منشأ نباتی و حیوانی (66 ) می باشند که بیشتر استرهای آلی را در بر می گیرند آنها همگی اصطکاک کمتر و خواص روانکاری مرزی بهتری نسبت به روغنهای معدنی دارند اما پایداری در برابر حرارت و اکسید شدن آنها کمتراست قبل از آنکه روغنهای معدنی در سطح وسیعی در دسترس قرار گیرند روغنهای طبیعی و چربیها پرکاربردترین روانکارها بودند و هنوز هم چند نوع از آنها به طور وسیعی بکار می روند زیرا همانطور که در جدول (6-1) بیان شد برخی خواصشان آنها را برای کاربردهای ویژه مناسب نموده است .

جدول (5-1) مزیتها و عیبهای روغنهای غیرمعدنی اصلی

نوع روغنمقایسه با روغنهای معدنی
عیبها           مزیتها
1- روغن نباتیبه سرعت تجزیه و فاسد می شود در نتیجه لزجت زیاد ، مواد گل مانند و مایعات از خود بر جای می گذاردروانکاری مرزی خوب ؛ باعث سخت کردن سطح فولاد در فلز کاری نمی شود .
2- دی استرها ، استرهای تأخیریاثر تخریبی بر روی لاستیکها و پلاستیکهاپایداری حرارتی بیشتر ، شاخص لزجت بالا
3- پلی گلیکولدمای بیشینه کمقابلیت ترکیب با آب ، تجزیه شدن بدون ایجاد محصولات جامد کم کیفیت
4- سیلیکونهاروانکاری مرزی ناچیز برای حرکت فولاد روی فولادپایداری حرارتی بالا، مقاومت در برابر مواد شیمیایی
5- استرفسفاتاثر تخریبی بر روی لاستیکها و پلاستیکها پایداری حرارتی ناچیزمقاومت در برابر آتش ، روانکاری مرزی بسیار مناسب
6- دی فنیلهای کلردارشاخص لزجت ناچیز، اثرتخریبی بر پلاستیکها و آلیاژهای مسمقاومت در برابر آتش ، پایداری شیمیایی روانکاری مرکزی
7- فلوئوروکربنهزینه بالا ، شاخص لزجت ناچیزپایداری حرارتی و شیمیایی عالی

دی استرها اولین روغنهای روانکاری ترکیبی بودند که در سطح وسیع به کار برده شدند پایداری بالای آنها در برابر حرارت و اکسیداسیون آنها را برای روانکاری توربینهای گازی در قیاس با روغنهای معدنی در موقعیت مناسب تری قرار دارد از حدود سا ل 1960 از دی استرها در روانکاری موتورهای جت هواپیما در بیشتر نقاط دنیا استفاده شده است برای شرایط خاصی مثل موتورهای مافوق صوت (67 ) ، روانکارهای استری پیچیده تر مانند فنلهای تأخیری وتری استرها بوجود آمدند .

جدول (6-1) بعضی از کاربردهای روغنهای طبیعی و چربیها

نوع روغنکاربردها
1- روغن تخم کلمالف) برای کاهش اصطحکاک در یاتاقانهای ساده و وقتی ضخامت فیلم روغن با افزودن 5% تا 10% به روغن معدنی هم کافی نباشد.

ب) در فلزکاری برای ایجاد اصطحکاک کم و خواص EP ناچیز بدون آلودگی یا سخت کردن سطحی

پ) به عنوان روانکار در ریخته گری پیوسته بکار می رود .

2- روغن کرچکالف ) به عنوان سیال هیدرولیک کم لزجت برای سازگاری با لاستیک طبیعی

ب) برای تأمین نیروی پسای لزجی کم و روانکاری مرزی خوب در موتور ، ماشینهای مسابقه ای و موتور هواپیماهای جدید

3- پیه آب کردهالف ) برای اصطحکاک کم در فرآیند فلزکاری
4- روغن سرنهنگالف ) برای روانکاری مرزی تصفیه نشده در برش فلزات ، بخصوص به شکل گوگرددار آن هم اکنون به خاطر قوانین حفاظتی از نهنگها ، این روغن از رده خارج شده است

استرهای فسفات (68 ) و دی فنیلهای کلردار (69 ) ، قابلیت اشتعال (70 ) پایینی دارند و هرگاه شرایط بحرانی خطر آتش وجود داشته باشد مانند هوانوردی و استخراج ذغال سنگ ، می توان از آنها استفاده کرد خواص کلی آنها حد وسط (71 ) است اما هر جا مقاومت در برابر آتش مهم باشد به اندازه کافی خوب ومناسب اند .

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

Leave a comment