گریس: ترکیبات و خواص آن

گريس چيست؟

بر اساس تعريف هندبوك روانكاري، گريس روانكاري است كه از يك سيال روانكار غليظ شده توسط ماده اي كه درجه اي از خصلت پلاستيكي را اعمال مي كند تشكيل شده است. گريسها عموما در مواردي كه تامين پيوسته روغن امكان پذير نباشد از قبيل ياتاقانهاي باز يا اجزاء شاسي مورد استفاده قرار مي گيرد.

تركيبات گريس

گريس ها از دو جزء‌ ساختاري پايه تشكيل شده اند: سيال پايه و عامل غليظ كننده. انواع و تركيبهاي مختلف غليظ كننده و سيال پايه، به همراه اصلاح كننده هاي ساختار و افزودني هاي تنظيم عملكرد، خصوصيات روانكاري ويژه اي را به محصول مي دهد.

روغن پايه

انواع مختلف روغن پايه شامل مواد نفتي (نفتنيك، پارافينيك) و سنتزي (پلي آلفا اولفين ها، استرها، سيليكونها، گلايكولها) ممكن است در ساخت گريس مورد استفاده قرار گيرد. تنها در روغنهاي موتور و سيالات انتقال قدرت، ويسكوزيته روغن پايه يك خاصيت بسيار مهم مي باشد. روغن پايه سبكتر و با ويسكوزيته كمتر براي فرمولاسيون گريسهاي با تحمل حرارتي كمتر استفاده مي شود، حال آنكه روغن پايه سنگينتر و با ويسكوزيته بالاتر براي فرمولاسيون گريس هاي با تحمل حرارتي بالا استفاده مي شود.

غليظ كننده يا قوام دهنده

غلیظ کننده یا قوام دهنده عبارت توصیفی اجزاء ترکیبی اضافه شده به یک روغن پایه است که آن را غلیظ کرده و ساختار گریسی به آن می دهد. قوام دهنده ها شامل دو نوع پایه آلی و معدنی می باشند. قوام دهنده های آلی یا به صورت پایه صابونی و یا به صورت پایه غیر صابونی هستند حال آنکه قوام دهنده های معدنی فقط غیر صابونی می باشند.

صابونهای ساده از ترکیب یک اسید چرب یا استر ( از منشاء حیوانی یا گیاهی) با یک فلز قلیایی خاکی طی فرایند صابونی شدن تشکیل می شود. ساختار فیبر ایجاد شده توسط صابون فلزی، پایداری مکانیکی و خواص فیزیکی گریس نهایی را تعیین می کند.
برای دستیابی به خصوصیات کارایی بالا، برای مثال نقطه قطره اي شدن بالا، یک معرف کمپلکس برای تبدیل قوام دهنده صابونی به قوام دهنده نمک صابون کمپلکس ، به آن اضافه می شود. در این حالت گریسها کمپلکس نامیده می شوند همانند گریس لیتیم کمپلکس که توسط برخی کارخانه ها تولید می شود.

افزودنی ها

براي بهبود عملكرد گريس ها از افزودني هاي شيميايي استفاده مي شود كه بسيار شبيه به افزودني هاي روغنهاي روانكار مي باشند. عملكرد مورد نياز،‌ سازگاري، حفظ محيط زيست، رنگ و هزينه، فاكتورهاي موثر در انتخاب افزودني ها مي باشد.

خواص گريس

1- سازگاري گريس وابسته به ثبات و استحكام آن مي باشد. گريس ها كه بسته به نوع كاربرد طراحي مي شوند، ممكن است نيمه جامد يا تقريبا جامد باشند. انتخاب درجه غلظت مناسب براي روانكاري از اهميت بالايي برخوردار مي باشد. اگر گريس خيلي سفت باشد ممكن است براي روانكاري برخي قطعات به حد كافي روان نباشد. و اگر چنانچه خيلي شل باشد ممكن است از منطقه روانكاري نشت پيدا كند. با توجه به اينكه درجه غلظت مرتبط با قابليت پمپ شدن مي باشد لذا در گريسكاري قطعه به صورت خودكار گريسي نياز خواهد بود كه استانداردهاي روانكاري و قابليت پمپ شدن را تواما دارا باشد.
2- استحكام گريس توسط روش نفوذ پذيري مخروط ASTM D-217 اندازه گيري مي شود. تحت شرايط تعيين شده، به مخروط استاندارد به مدت 5 ثانيه اجازه داده مي شود تا به داخل گريس نفوذ كند. سطح نفوذ پذيري بيان گر غلظت NLGI خواهد بود كه از 000 تا 6 مي باشد. هرچه عدد نفوذ پذيري بيشتر باشد غلظت گريس پايين تر خواهد بود.
3- پايداري در برابر اكسيداسيون بر اساس عملكرد گريس بعد از قرار گرفتن در معرض اكسيژن مي باشد. هر دو روش استاندارد بمب اكسيداسيون ASTM D-942 و طول عمر ياتاقان در دماي بالا ASTM D-3527 براي اندازه گيري اكسيداسيون استفاده مي شود.
4- چنانچه گريس در معرض آب قرار گيرد ممكن ست اثرات مختلفي بر گريس داشته باشد. اول، ممكن است غلضت گريس تغيير يافته و نرمتر يا سفتتر شود. دوم، ممكن است تركيب گريس تغيير يافته و چسبندگي خود را از دست دهد. سوم، ممكن است آب با گريس تشكيل امولسيون دهد كه كارايي روانكاري آن كم شده و توسط آب شسته شده و خارج گردد. تست شستشو با آب (ASTM D-1264) و تست اسپري آب (ASTM D-4049) مقدار گريسي را كه توسط آب يا اسپري شسته مي شود اندازه گيري مي كند. تست زنگ زدگي (ASTM D-1743) خصوصيات جلوگيري از زنگ زدگي و ASTM D-4048 خوردگي مس را اندازه گيري مي كند.
5- نقش اصلي روانكار، جدا كردن سطوح ياتاقان براي جلوگيري از سايش مي باشد. اگر مقدار روانكار كافي نباشد فيلم روانكار خيلي نازك شده و قسمتهايي از سطوح كه بايستي جدا از هم قرار بگيرند در تماس خواهند بود. و همانند روانكاري مرزي سائيدگي اندكي را در يك يا هر دو سطح ياتاقانها باعث مي شود.
6- توانايي تحمل بار توسط روانكارها متفاوت مي باشد، گاهي اوقات ضخيم نگه داشتن فيلم روانكار و گاهي اوقات توسط واكنش شيميايي بر روي سطوح براي جلوگيري از جوش خوردگي لازم مي باشد.
سه روش جداگانه براي تست توانايي تحمل بار استفاده مي شود. سايش چهار ساچمه ASTM D-2266 سايش در بار كم را اندازه گيري مي كند حال آنكه چهار ساچه (EP) ASTM D-2596 و تيمكن ASTM D-2509 در فشار شديد، جوش خوردگي و سايش هاي شديد را مشخص مي كنند.