Общие сведения о смазочных материалах для автомобилей

Общие сведения о смазочных материалах для автомобилей

Общие сведения о смазочных материалах для автомобилей

1. Функции, выполняемые смазочными материалами, и их классификация

Смазочные материалы играют огромную роль для автомобилей, выполняя следующие функции:

) смазочная в широком интервале температур в при запуске, прогреве, рабочем режиме и при перегреве механизма для уменьшения сил трения, уменьшения износа и предотвращения заеданий;

) отвод тепла от нагревающихся при трении деталей;

) уплотнение узлов трения;

) удаление продуктов износа;

) химическая защита поверхности деталей от коррозионного воздействия внутренних и внешних факторов

При выполнении своих функций смазочный материал дополнительно должен обеспечить минимальные отложения на деталях механизмов, максимальную химическую и физическую стабильность и минимальный угар (моторные масла).

В зависимости от своего агрегатного состояния смазочные материалы подразделяются на жидкие (масла), полутвердые (пластичные смазки) и твердые (графит, дисульфид молибдена и т. д.). В зависимости от назначения автомобильные масла подразделяются на моторные (для двигателей с искровым зажиганием, дизельные и универсальные), трансмиссионные (для передач с зубчатым зацеплением, для автоматических трансмиссий) и прочего назначения (гидравлические, обкаточные, моющие, консервационные). В зависимости от основы масла могут быть растительными, минеральными (из нефти), синтетическими и полу(частично)синтетическими.

Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло. Животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).

Синтетические базовые масла - это полимеры и олигомеры (полимеры с малым числом цепей), полученные методом синтеза из различных мономеров. Разновидности синтетических масел представлены в таблице:

ПАО - Полиальфаолефины (РАО) являются наиболее широко используемыми синтетическими маслами. ПАО - это синтетические углеводородные соединения, не содержащие серы, фосфора или металлов. Благодаря отсутствию парафинов, они имеют низкую температуру застывания, обычно ниже -40°С. Вязкость при 100°С от 2 до 100 сСт, а индекс вязкости обычно превышает 140. ПАО обладают хорошей термической стабильностью, но требуют использования антиоксидантов для обеспечения стабильности против окисления. Растворяющая способность этих жидкостей ограничена по отношению к некоторым присадкам, и они вызывают усадку уплотнений. Оба недостатка преодолевают добавлением небольшого количества сложных эфиров. Применяются для производства автомобильных универсальных и всесезонных моторных, трансмиссионных и гидравлических масел, индустриальных холодильных и компрессорных масел. ПАО - самые дешевые из синтетических базовых масел.

Сложные эфиры двухосновных кислот (диэфиры) синтезируются при взаимодействии органических кислот и спиртов. Диэфиры имеют более разнообразную структуру, чем ПАО, но также как ПАО, они не содержат серы, фосфора, металлов и парафинов. Температура застывания - в пределах от -50°С до -65°С. Преимущество диэфиров - их хорошая термическая стабильность и прекрасная растворяющая способность. Они очень хорошо растворяют лаки и отложения.

Эфиры полиолов (неопентилы), так же как и диэфиры, получают взаимодействием органических кислот и спиртов. Полиолами называют соединения, молекулы которых содержат две спиртовые, функциональные группы, например триметилпропан, неопентилгликоль, пентаэритрит. Эфиры полиолов не содержат серы, фосфора или парафинов. Температура их застывания - в пределах от -30°С до -70°С, индекс вязкости от 120 до 160. Эти жидкости обладают очень хорошей термической стабильностью и противостоят гидролизу несколько лучше, чем диэфиры.

Алкилированная ароматика образуется при реакции олефинов с ароматическим углеводородом. Такие жидкости обладают хорошими низкотемпературными свойствами и хорошо растворяют присадки. Индекс вязкости - около 50 у жидкостей с линейной алкильной цепью и около нуля у жидкостей с разветвленной алкильной цепью. Применяются при производстве арктических масел и моторных масел для двухтактных двигателей.

Полиалкиленгликоли (полигликоли, полиэфиры) представляют собой полимеры окиси алкиленов. В общем, полиалкиленгликоли обладают хорошей стабильностью при высокой температуре и высоким индексом вязкости. Они могут использоваться в широком диапазоне температур. Они мало склонны к образованию отложений и способны стабилизировать продукты собственного разложения. Применяются в основном как охлаждающие жидкости в системах охлаждения автомобилей, при обработке металлов, как тормозные и гидравлические жидкости.

Эфиры фосфорной кислоты (РН) синтезируются из оксихлорида фосфора и спиртов или фенолов. Они используются как базовые масла, а также как присадки к минеральным и синтетическим смазочным материалам. У них хорошая термическая стабильность, температура застывания в пределах от -25°С до -5°С. Однако их индекс вязкости очень низкий, в пределах от 0 до 30. Применяются для компрессорных масел, негорючих гидравлических жидкостей, как противоизносные присадки.

Силиконовые масла (силоксаны, полисилоксаны) - химически инертные и термически стойкие синтетические масла. Имеют низкую температуру застывания - ниже -50^оС, наивысший индекс вязкости (около 300) и не вспениваются. Не обладают хорошими смазочными свойствами и не смешиваются с минеральными маслами. Применяются при изготовлении специальных компрессорных масел и гидравлических жидкостей и в качестве электроизоляционного масла.

Фторсодержащие эфирные масла (FK) - химически инертные, негорючие синтетические масла с высокой стойкостью к окислению и температуре, с хорошими диэлектрическими свойствами. Недостатки - относительно низкий индекс вязкости и высокая температура застывания. Применяются при изготовлении масле для холодильной техники.

(PFPE - перфторполиэфиры; силиконовое метил - полиметилсилоксан; силиконовое фенил - полимфенилсилоксан)

Пластичная смазка - это продукт, полученный диспергированием загустителя в жидком смазочном материале с консистенцией от полужидкой до твердой. В его состав могут входить дополнительные ингредиенты, необходимые для обеспечения специфичных свойств. Проще говоря, смазка - продукт загущения масла специальными загустителями, который может содержать и дополнительные функциональные присадки. Существование смазок на сегодняшний день обуславливается тем, что не все узлы, детали, агрегаты можно смазать маслом по причине их конструктивных особенностей. Смазки по сравнению с маслами имеют ряд недостатков, с которыми конструкторам приходится мириться, например, в сравнении с маслом смазки хуже отводят тепло от деталей трения и смазка вынуждена удерживать в себе продукты износа деталей и продуктов старения (разрушения) самой смазки.

Металлические мыла как загустители получают из жирных (алифатических) органических кислот:

R - COOH + MeOH → R - COOMe + Н₂О

Неорганические загустители - глины (бентониты) и силикагели (SiO₂) обладают очень высокими абсорбирующими свойствами.

В результате загущения получается своего рода пространственный каркас (или губка), созданный молекулами загустителя, который удерживает в себе масло с присадками. В зависимости от типа применяемого загустителя будет отличаться структура каркаса, что естественно будет влиять и на функциональные свойства смазки.

2. Присадки к смазочным материалам

смазка пластичная присадка

При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т.е. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались/старели/ в течение длительного времени. По этой причине все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать более 20%. Наиболее крупные производители присадок: Lubrizol, Infineum (контролируется Shell/Exxon), Oronite (контролируется Chevron) и Ethyl (ныне Afton). В общей сложности им принадлежит более 90% мирового рынка присадок.

Присадки к смазочным материалам классифицируются по своему назначению.

Присадки для защиты металлических поверхностей:

) противоизносные и противозадирные

) модификаторы трения (антифрикционные присадки);

) ингибиторы окисления и коррозии;

) моющие присадки;

) диспергирующие присадки

) противопенные присадки;

) антиоксиданты (антиокислительные присадки)

Присадки, расширяющие область применения:

) депрессорные присадки (для понижения температуры застывания);

) модификаторы вязкости (загущающие присадки)

Многофункциональные присадки улучшают одновременно несколько свойств масла.

Разработка нового пакета присадок часто занимает не один год и стоимость его для компании может составлять несколько миллионов долларов. Пакеты присадок смешивают по четко прописанной рецептуре с базовыми маслами (смешивание еще называют блендинг). Каждая присадка, подобно лекарству, оказывает не только прямое действие, но дает и побочные эффекты.