Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Рейтинг@Mail.ru
Подписка на рассылку...

Модуль подписки в настоящее время недоступен.

Растительные масла Elektrionized™ в качестве компонентов смазки для металлообработки

Elektrionized™ Vegetable Oils as Lubricity Components in Metalworking LubricantsMichel 

Roegiers, E-ION s.a., Brussels
Hongli Zhang, E-ION s.a., Brussels
Boris Zhmud, R & D Manager E-ION s.a., Brussels

Faculty of Mechanical Engineering, Belgrade
2008

Смазывающие способности добавки, также известные как модификаторы трения,  постоянно получают признание от инженеров смазки. Настоящее исследование описывает применения таких добавок в разработке металлообрабатывающих смазочных материалов, таких как прямые масла и растворимые масла, объясняя функции таких добавок и какие параметры управления смазывающей способности готовых рецептур. Показано, что, в отличие от присадок, которые действуют, когда непосредственный контакт неровности с неровностью происходит в пограничном режиме смазки, ионизированная функция растительные масла, отодвигает начало пограничного режима смазки.

Ключевые слова: смазочно-охлаждающие жидкости, смазочные присадки, ионизированное растительное масло, электронизация, промышленные смазочные материалы.

1. ВВЕДЕНИЕ

Развитие и широкое коммерциализации каталитических технологий гидроочистки в период с 1970-х до 1990-х годов создал богатую поставку высоко очищенных базовых масел. Эти базовые масла имеют чрезвычайно низкое содержание серы, низкую летучесть и превосходную антиоксидантную реакцию. Тем не менее, в результате их насыщенной химии, важное свойство, что они не хватает смазывающей способности.
Термин "смазывающей способности" относится к скользкости смазочных пленок, сформированных в граничной смазки, условие, которое лежит между без масла скольжения и жидкость пленки смазки и которая также определяется как состояние, в котором трение между поверхностями определяется свойствами поверхности и свойств смазочного материала, отличной вязкостью. Граничная смазка включает в себя значительную часть смазки явлений в металлообрабатывающих операций.
Основная функция смазочных материалов в трибологических системах, чтобы уменьшить трение и износ. Уменьшение трения и износа результатов от образования смазочной пленки, разделяющей трущиеся поверхности. Толщина пленки смазки зависит от составной химии (базовое масло и присадки), а также от условий работы, в частности, от приложенной нагрузки и скорости скольжения. При достаточно высокой смазки нагрузки может быть исключен из зоны трения, оставляя поверхности трения без смазки. В этом случае, тяжелое трение и износ происходят.
Чтобы смягчить драматический эффект "сухого" трения, сверхвысокого давления (EP) добавки развернуты. Эти добавки, как правило, содержащие серу, фосфор, хлор или молибдена производные, способны вступать в реакцию с материалом трущихся поверхностей, чтобы сформировать тонкий поверхностный слой из хлорида, фосфата или сульфида, которые выступают в качестве твердой смазки, когда трущихся поверхностей приходят в прямой контакт поверхность-к-поверхности друг с другом. При скольжении без масла встречается, трения и деформации материала генерировать достаточное количество тепла, чтобы вызвать реакцию EP. Тем не менее, цена, которая представляет собой микроскопическую шрам, оставленный на поверхности. Такие рубцы накапливаются со временем, чтобы дать износа.
В отличие от присадок, которые действуют, когда непосредственный контакт неровность к неровностью происходит в пограничном режиме смазки, смазывающие добавки - также известные как модификаторы трения, работа по отсрочке наступления граничного режима смазки, как описано на рисунке 1.


Рисунок 1. Трибологические эффекты присадок (EP) и жирная маслянистость добавок (FM). Stribeck диаграммы сюжета логарифма коэффициента трения по сравнению с логарифму числа Херси

Эквивалентно, можно говорить о расширении границ режима пленки смазки: в цикле нагружения (при переходе от справа налево по кривой Stribeck), смазывание пленка будет оставаться дольше и стоят более высокие нагрузки, а также в цикле разгрузки (перемещение слева направо), переход от граничной смазки на пленку смазки будет происходить раньше.

Хорошая смазывающая добавка, как ожидается, сочетают достаточно высокую степень сродства поверхности и способность образовывать достаточно толстого и упругую защитную пленку, а также способность растворять в базовых маслах, где она предназначены для использования в. Кроме того, важно, что защитная пленка формируется не ингибирует реакции обычных присадками. Поверхность адсорбционная обычно возрастает с увеличением полярности добавки, в то время как толщина адсорбционной пленки возрастает с увеличением ее вязкости (которая, в свою очередь, может быть связано с увеличением средней молекулярной массы). В то же время, чрезмерная полярность и вязкость будет подрывать смешиваемость добавки с углеводородными базовыми компонентами. Для того, чтобы согласовать эти антагонистические тенденции, амфифильный молекулярная структура (подобно тому, что поверхностно-активных веществ), является более предпочтительным. Другими важными факторами являются термической стабильностью, устойчивостью к окислению, низкой летучестью, а также экологических и медицинских соображений безопасности.

Защитные слои, образованные смазывающей добавки являются само-регенерирующих: если слой поврежден, если задать слишком высокое напряжение, он будет восстановлен путем адсорбции новой порции модификатора трения от основной массы и путем латеральной диффузии адсорбированных молекул, вызванного поверхностью градиент давления.

Настоящее исследование имеет дело с трибологических свойств особого класса биооснове смазывающей способностью и жирных маслянистость добавок, производимых Elektrionization ™ растительного сырья. Elektrionization ™ представляет собой запатентованный процесс, в котором исходное сырье претерпевают electroionizing лечение, которое приводит к увеличению вязкости, полярности и индексом вязкости [1,2]. Растительные масла, в целом, имеют превосходную смазывающую способность по сравнению с минеральными маслами и часто используются в качестве компонентов смазывающей способностью в смазочных составах [3,4]. Технология Elektrionization ™ основывается на этой естественной собственности путем решения проблем некоторые чистоты и стабильности. Увеличение полярных функциональных молекул триглицерида растительного масла оказывает положительное влияние на защиту от износа, вероятно, из-за сильной адсорбции на поверхности металла и стабилизации адсорбционного слоя с помощью бокового сопряженности [4]. Обладая уникальным сочетанием вязкости и полярности, ионизированные растительные масла образуют достаточно толстые и упругие защитные слои путем адсорбции на трущихся поверхностей. Хотя эти добавки успешно применяются в различных областях техники смазки, настоящее сообщение ориентирован в основном на металлообработке.

2. ЭКСПЕРИМЕНТЫ

Трибологические испытания проводились с использованием набивку на-диске трибометра (сталь по стали), специально разработанный для того, чтобы точные измерения коэффициента трения в гидродинамических, Упругогидродинамическая и граничных режимах смазки. Концептуальное Установка параметров прибора указано на рисунке 2 и состоит из двух стальных прокладок, прижатых стального диска, вращающегося погружена в исследованных смазочных материалов. Скорость вращения и давление, приложенное к пластинам, можно варьировать, и результирующий крутящий момент, создаваемый силой трения измеряется, в результате чего коэффициент трения получается как функция от числа Херси (вязкость × скорости скольжения / приложенного давления). Результаты тестирования были представлены в виде диаграмм Stribeck планировавших коэффициента трения в зависимости от количества Херси.


1 - Монтажная панель; 2 - контейнер, заполненный маслом; 3 - вращающийся металлический диск; 4 - металлические колодки прижаты к диску; 5 - Стержни для подачи давления на колодки; 6 - пружина для Flex-контроля крутящего момента; 7 - лазерный оптический датчик для измерения углового отклонения

Рисунок 2. Схема трибометра, используемого для измерения кривой Stribeck

Значение Херси единицу длины и его можно рассматривать как меру эффективной толщины пленки смазки между трущимися поверхностями. Использование Stribeck участков позволяет компактное и последовательное представление данных, собранных при различных нагрузках и скоростях скольжения. Фактические параметры давления были 1,96, 3,92, 5,89, 7,85 и 9,81 бар. Условия испытаний были скорректированы таким образом, чтобы охватить переход от упругогидродинамического (ЭДК) к границе режима смазки.

Некоторые типичные свойства смазочных материалов, используемых в тестах, приведены в таблицах 1, 2 и 3.

Таблица 1. Свойства E-ION R смазывающей добавки (Е-ION S.A., Бельгия)


Таблица 2. Свойства минерального масла (100N, Total)


Таблица 3. Вязкость масла 100N, в зависимости от концентрации добавки и температуры


3. ТРИБОЛОГИЯ растительных масел ELEKTRIONIZED ™

3.1 Улучшение смазывающей способности минеральных базовых масел

Минеральные масла являются наиболее распространенными базовые масла, используемые для разработки металлообрабатывающих смазочных материалов. Само собой разумеется, что смазывающая способность является одним из наиболее важных параметров качества для данного смазочного материала группы. растительные масла Elektrionized ™ значительно улучшают смазывающие свойства минеральных масел. Эксперименты показывают, что при увеличении содержания смазочной присадки E-ION R в 100 N минерального базового масла от 0 до 10%, кривая Stribeck постепенно смещается влево (рис. 3). В практических приложениях, увеличение смазывающей способности приводит к более высокой скорости обработки, сокращение потребления смазочных материалов, лучше экономичности производства, а также снижение нагрузки на окружающую среду.


Рисунок 3. Stribeck диаграммы для 100N минерального базового масла с примесью E-ION R (E-ION S.A.). Смазочный температура 80 ° С

3.2 Взаимодействие с традиционными присадками

Как поясняется на рисунке 1, эффект смазывающих добавок, таких как E-ION R ограничен диапазоном номеров Херси, в котором переход от пленки смазки к граничной смазки происходит. Смазывающей способности добавки повышают пороговое давление, при котором будет происходить сухой контакт, но не обеспечивают защиту за пределами этой точки. Таким образом, для обеспечения максимальной защиты при различных сценариях трибологических, важно, что присадки развертываться, а в готовой форме. Носите профилактические характеристики нескольких модельных смазочных материалов с сформулированными ионизированных растительных масел и обычных присадками сравнивали с использованием стандартного метода четырех шаров, см Таблица 4. Эти результаты показывают, что существует синергетический эффект между ионизированных растительных масел и присадок.

Защитная поверхность пленки, образованной E-ION R можно рассматривать как губка, пропитанной базовое масло, которое содержит молекулы EP, присутствующие в готовой форме. В фрикционном контакте, при втирании поверхности скольжения относительно друг друга, такая пленка претерпевает очень быстрые деформации. Тепло, генерируемое в результате трения и деформации, в сочетании с высоким давлением, достаточно, чтобы сделать молекулы EP поверхностно-реактивным. В результате, реакция ЕР начнется до появления без масла связаться с.

Таблица 4. Результаты четырех шариковой испытания проводили на 100N минерального масла, обработанного двумя общими присадками и модификатора трения E-ION R. Условия испытаний были аналогичны D2266 (75 ° C, 1200 оборотов в минуту, нагрузка 50 кг, а продолжительность испытания 1 час)


3.3 Чистота поверхности и контроль осадка

E-ION добавки показывают превосходную antisludge активность, которая может быть обнаружена в простом и поучительный эксперимент: Давайте возьмем минеральное масло, такое как NS8 (нафтеновых, Nynas) или 100N (парафиновых, Total), которые довольно часто встречаются в растворимых композициях масла, добавьте 10% E-ION R добавка, и оставить его, чтобы окислить в открытом химическом стакане в печи при температуре 150 ° с в течение недели или около того, вместе с образцом unadditivated масла в качестве эталона. Как правило, даже при столь жестких окислительных условиях, не осадка не образуется в масле, обработанной Е-ION R - в резком контрасте с без добавок масла приносит массу ила в тех же условиях (фиг. 4). Различия в чистоте поверхности, наблюдаемые в полевых испытаниях также поражает воображение.


Рисунок 4. Antisludge эффективность E-ION R в минеральном масле (испытание на окисление в открытом химическом стакане 150 ° С, 5 дней)

ВЫВОДЫ

Смазывающая способность и жирность компонентов, производимых Elektrionization ™ растительных масел служат прочной основой для решения проблем с производительностью в разработке смазочных материалов для металлообрабатывающих операций, таких как резка, сверление, глубокая вытяжка, мокрое волочение проволоки, прокатка, формирование и т.д. Этот тип смазывающей способности и жирной маслянистости добавок имеет следующие преимущества:

• усиленная защита от износа и срока службы инструмента,

• чистый ход и превосходная отделка поверхности,

• улучшение процесса и способность поддаваться обработке работать на более высоких скоростях,

• уменьшенный расход смазочного материала,

• лучше стабильность эмульсии в случае растворимых масел и

• улучшение состояния окружающей среды и безопасности для здоровья профиль.

Использованные источники

[1] Roegiers, M. : Le Procédé Elektrion, son Historique, son Mécanisme, son Action sur les Huiles de Graissage, De Cavel & Roegiers, Gand (Belgium), 1952.

[2] Roegiers, M: Etude de l'Oxidation d'une Huile Végétale, Laboratoire de Cinétique Chimique, Université Catholique de Louvain, Louvain, 1974.

[3] Rosto, B.C.: Everything old is new again, Tribology & Lubrication Technology, Vol. 63, No. 12, pp. 27-37, 2007.

[4] Adhvaryu, A., Erhan, S.Z. and Perez, J.M.: Tribological studies of thermally and chemically modified vegetable oils for use as environmentally friendly lubricants, Wear, Vol. 257, No. 3-4, pp. 359-367, 2004.

[5] Byers, J.P. (Ed.): Metalworking Fluids, Taylor & Francis, Boca Raton, 2006.

[6] Hollinger, S., Depraetere, E. and Giroux, O.: Wear mechanism of tungsten carbide dies during wet drawing of steel tyre cords, Wear, Vol. 255, No. 7- 12, pp. 1291-1299, 2003.

[7] Nauhria, R.N.: Plastohydrodynamic lubrication and it's useful approach in metalworking – a review, in: Proceedings of the International Tribology Conference, 02-04.12.1987, Melbourne, pp. 331-335.

[8] Zhmud, B. and Roegiers, M.: Elektrionized vegetable oils as lubricity and solvency improvers for lubricants and fuels, in: Proceedings of the 3rd Asia-Pacific Base Oil Conference, 24-26.09.2008, Beijing.

Полный текст публикации (англ.). Формат pdf