گریس و کاربردهای ویژه آن در صنعت

در طول سالیان متوالی و کسب تجربیات فراوان، اطلاعات بسیاری در مورد ساختار گریس بدست آمده است. اخیراً با استفاده از ابزار پیشرفته (مانند میکروسکوپ های الکترونیکی) و گرفتن فیلمهای مخصوص و استفاده از اشعه X مسایل بسیاری در مورد ساختار آن مشخص شده است. با کسب این دستاوردها، مطالعه بر روی ساختار صابونها و چگونگی ترکیب آن با روغن و کریستال شدن صابون در روغن و دیگر مسایل پیرامون گریس با امکانات بیشتری فراهم شده است.

تعریف گریس

تاکنون تعاریف متعددی برای گریس داده شده که عمده ترین آنها عبارتند از:

– گریس ماده ای است جامد یا نیمه جامد که از مشتقات نفتی و صابون (یا ترکیب چند صابون) با یک پرکننده یا بدون پرکننده (Fillers) ، تشکیل یافته و دارای کاربرد برای مصارف خاص است.

– گریس ماده ای است جامد و یا نیمه جامد ک از ترکیب یک پرکننده (Thickener) در داخل روغن ساخته شده است. البته سایر موادی که بتواند بر خاصیت آن بیفزاید نیز در آن ممکن است بکار گرفته شود.

– گریس ماده روانکاری است که در ساختار آن از پرکننده استفاده شده تا بتواند به قطعات متحرک چسبیده و تحت نیروی جاذبه و یا فشار کارکرد از قطعه جدا نشود.

گریس، یکی از مهمترین روانکارهایی است که بعد از روغنها بیشترین مصرف را در جهان به خود اختصاص می دهد (در حدود۴ درصد). تشریح فرمولاسیون، چگونگی ساختار و کاربرد این روانکار، مجموعه ای از علوم گوناگون شامل بخش های وسیعی از علم فیزیک، شیمی و مهندسی شیمی را در بر می گیرد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی وساخت ماشین آلات و تجهیزات جدید که در مقایسه با وسایل گذشته دارای مزایا، قدرت و پیچیدگی بیشتری است، ساخت محصولات روانکار جدیدی که بتوانند جوابگوی نیاز ماشین آلات جدید باشند ضرورت یافته است.

بدیهی است شناخت و آگاهی از ساختار و کارکرد این محصول، مصرف کنندگان را در استفاده بهینه و مفیدتر از این محصول یاری می رساند. در مقاله زیر اطلاعات اولیه و اصولی در مورد این روانکار به صورت خلاصه ارایه شده است.

ساختار

گریس ماده ای است ژلاتینی به صورت جامد و یا نیمه جامد که از یک ماده روانساز (روغنهای معدنی یا سنتتیک) و یک پرکننده (Thickener) معدنی یا آلی، تشکیل یافته است. این ماده در مکانی مورد استفاده قرار می گیرد که نتوان از روانکارهای دیگر با غلظت کم (روغنها) استفاده کرد مانند چرخ دنده های صنعتی، یاتاقانهای بزرگ، فلکه ها و نظایر آن.

این ماده مانند روغنها به منظور کاهش اصطکاک بین دو قطعه در

پایین ترین میزان ممکن، مورد استفاده قرار می گیرد. از مهمترین مزایای کاربرد گریس کاهش دفعات روانکاری، سهولت استفاده، چِکِه نکردن در زمان کارکرد و چسبندگی بهتر را می توان نام برد.

پایه صابونی

گریس را با پایه صابونی آن نامگذاری می کنند. در زمان پخت، الیاف و یا رشته های صابونی (Fibers) در داخل روغن تشکیل یافته و حالت ژلاتینی به آن می دهد. این الیاف به چند گروه طبقه بندی شده اند که عبارتند از: الیاف کوتاه، الیاف بلند، الیاف کره ای و الیاف ریش ریش. طول این الیاف بسته به ساختار رشته ای از یک تا صد میکرون تغییر می کنند. در نوع بافت کره ای قطر آنها از۰/۱۲ تا۰/۸ میکرون اندازه گیری شده اند. برای مطالعه بر روی ساختار گریس از میکروسکوپ الکترونیکی و فیلمبرداری اشعه X و نور پلاریزه استفاده می شود. هر چه نسبت طول الیاف به قطر آن بیشتر باشد، گریس قوام بهتری دارد. ساختار این الیاف یکی از عوامل عمده اختلاف میان انواع گریسهاست. در میان انواع مختلف پرکننده های گریس صابون کلسیم (گریسهای کاپ، شاسی)، صابون سدیم ( RBB ، فایبر یا نام تجاری آن والوالین)، صابون لیتیم (مالتی، ماهان)، صابون غیرآلی (گریس نسوز، بنتون) و صابون آلومینیوم از مهمترین پرکننده های گریس محسوب می شوند.

صابون سدیم دارای الیاف بلند و درهم است. آب، صابون گریس کلسیم را ثابت کرده و نوع الیاف آن کوتاه و پیچشی است. الیاف صابون گریسهای پایه لیتمی کمی بلندتر با پیچش بیشتر بوده ولی آنقدر کوتاه است که ساختار نرمی را بوجود می آورد. آنها دارای شکل مارپیچ بوده و به خوبی در داخل یکدیگر پیچیده اند. این الیاف بسیار کوتاهتر از صابون گریس پایه سدیم هستند. ساختار برخی گریسها بصورت دانه ای بوده و این عامل باعث نرمی بسیار آن می شود. قوام گریس بستگی به نوع کریستالها دارد، پس از انجام عمل پخت، تشکیل کریستالها متوقف و یا برای مدتی ادامه خواهد یافت. در هر دو مورد کنترل حرارت عامل بسیار موثری در تشکیل آن است. اگر کریستالها به صورت های فشرده، متفرق، گسترده و یا چسبیده بهم باشند، ساختارهای متفاوتی را به وجود می آورند. برخی از گریسها به علت ریز بودن کریستالهای آن بسیار شفاف هستند.

کاربرد و اهمیت استفاده از گریس

بسیاری از نیروهای محرکه بدون استفاده از گریس قابل استفاده نیستند. هر چند گریس در مقابل سایر روانکارها از مقدار مصرف کمتری برخوردار است ولی جایگاه آن دارای اهمیت بالایی است و قابل جایگزینی با مواد دیگر نیست. مهمترین موارد مصرف گریس به شرح زیر است:

۱- تعداد دفعات روانکاری با گریس در مقایسه با روغن کمتر بوده و این امر باعث کاهش هزینه و تعمیرات می شود. این مسئله در شرایطی که دسترسی به ماشین آلات سخت باشد یک مزیت محسوب می شود مانند موتورهای نصب شده بر روی سقف ها، خطوط محرکه، بلبرینگ های غیرقابل دسترس و نظایر آن.

۲- گریس به عنوان یک مانع برای ورود گرد و خاک و یا خروج برخی مواد از ماشین آلات عمل می کند.

۳- روانکاری با گریس در آب بندی قطعات و کاربرد کاسه نمدها و نظایر آن با هزینه کمتری انجام می شود. کاسه نمدهای آب بندی شده به وسیله روغن به دلیل تولید اصطکاک بیشتر با قطعات، نیروی بیشتری را به هدر می دهند.

۴- در مقایسه با روغن، گریس برای مدت بیشتری روانکاری را ادامه

می دهد. برخی گریس ها طوری ساخته شده اند که به صورت آب بندی در قطعه باقی مانده و طول عمر آن با قطعه یکی است.

۵- زمانی که از قطعه ای استفاده نشود و روانکار آن خارج شود، برای پیشگیری از زنگ زدگی قطعه، از گریس استفاده می شود.

۶- برخی از گریسها مشکل روانکاری در مجاورت با آب را حل کرده اند.

۷- تعدادی از گریسها اصطکاک کمتری را در زمان شروع دستگاه ایجاد می کنند.

۸- گریس مانند یک لایه نرم بین قطعات قرار گرفته و باعث کاهش صدا و ارتعاش و کارکرد روان در برخی دستگاهها مانند چرخ دنده های بزرگ می شود.

۹- گریس در دستگاههایی که در فشار زیاد، دمای بالا، شرایط سخت عملیات، سرعت پایین و شوکهای مداوم کار می کنند و یاتاقان هایی که گردش محوری آنها به طور مرتب معکوس می شود بهتر عمل می کند.

۱۰- در جایی که ماشین آلات به شدت خوردگی و سایش داشته باشند، گریس در بیشتر موارد کاربرد بهتری دارد.

۱۱- بیشتر گریسها در دماهای متغیر کاربرد وسیعی دارند ولی بیشتر روغنها دارای دمای کارکرد معینی هستند.

۱۲- در طراحی بوشها و یاتاقانهای ماشین آلات، گریس نسبت به روغن نقش موثرتری داشته و عناصر تشکیل دهنده آن را ساده می کند. به طور کلی استفاده از روغن برای این منظور هزینه بالایی را به خود اختصاص می دهد.

مقایسه کاربرد گریس با روغن

۱- گریسها دستگاهها را در زمان کارکرد خنک نمی کنند.

۲- روغنها به سهولت در مجاری دستگاهها نفوذ پیدا می کنند ولی این مسئله برای گریسها یک نقطه ضعف است.

۳- روغنها از نظر نگهداری در انبارها مزایای بهتری دارند.

طبقه بندی گریس (گرید)

گریس از نظر طبقه بندی به۹ گروه (گرید) تقسیم بندی شده است. این تقسیم بندی بر اساس درجه نفوذ پذیری نسبی از قوام گریس است.

اعداد جدول شامل میزان نفوذ یک مخروط استاندارد به سطح گریس(با واحد دهم میلیمتر) در دمای۲۵ درجه سانتیگراد است.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی گریس

نقطه قطره ای شدن (Drop Point) : دمایی است که در آن گریس از حالت جامد تبدیل به مایع می شود و با بالا رفتن درجه حرارت کاملاً روان می شود.

رنگ (Color) : رنگ در گریس به روغن پایه و صابونی بستگی دارد که با آن ساخته شده است. این ویژگی در مرغوبیت گریس نقشی ندارد. ممکن است برخی از افراد تصور کنند که رنگ روشن تر گریس نشانه مرغوبیت آن است، اما این مساله از نظر علمی صحیح نیست.

پرکننده ها (Fillers) : این مواد برای کاربردهای خاص به صورت جامد و یا مایع به گریس اضافه می شوند. برای مثال ادتیوهای بالابرنده تحمل فشار (EP) یکی از رایج ترین انواع این گونه گریسها است.

مقاومت مکانیکی: این گزینه مقاومت گریس را در تحمل کارکردهای مکانیکی نشان می دهد. در صورت عدم انتخاب گریس مناسب، با نوع کارکرد دستگاه، ساختار آن متلاشی و دیگر قادر به روانکاری نخواهد بود. دما نقش کلیدی در انتخاب گریس ایفا می کند. دمای کارکرد گریس بر اساس نوع آن متفاوت بوده و شاخص مهمی در انتخاب گریس است. در اینجا تا حدود زیادی می توان عمر گریس را در درجه حرارت های معمولی تعیین کرد و میزان مقاومت در حفظ ساختار ژلاتینی را نشان داد.

حداکثر دمای مجاز عملیاتی: بیشترین درجه حرارتی است که می تواند گریس به طور مداوم به کار برده شود. با توجه به نوع کارکرد و دمای محیط عملیات می بایست گریس مناسب آن انتخاب شود.

عمر سرویس: عمر سرویس عبارتست از فواصل زمانی که گریس می بایست با توجه به نوع کاربرد، تعویض شود.

قابلیت پمپاژ: یکی از موارد مهم در کاربرد گریس قابلیت پمپاژ است. در بسیاری از صنایع به پمپاژ گریس در حالت کارکرد به طور متوالی نیاز است. در نتیجه گریس باید مانند روغن قابلیت پمپ شدن را در عملکرد داشته باشد.

قابلیت حفظ ساختار در تغییرات دما: عبارتست از توانایی

برگشت پذیری گریس در زمان کارکرد با توجه به تغییرات دما. این حالت به عنوان توان برگشت پذیری گریس نیز نامیده می شود. برخی گریسها زمانی که به حداکثر دمای کارکرد می رسند ساختار اصلی خود را از دست داده و به طور کامل متلاشی می شوند. در این حالت گریس می بایستی تعویض شود. این گونه گریسها را گریسهای برگشت ناپذیر می نامند. برعکس گریس هایی که دوباره حالت ژلاتینی خود را بدست می آورند را گریس های برگشت پذیر می گویند.

مقاومت در مقابل فشار مکانیکی زیاد: گریس به صورت یک لایه فیلم نازک بین دو قطعه متحرک قرار گرفته و نمی گذارد که این دو جسم با یکدیگر تماس یابند. در شرایط فشار کم زیاد، این لایه از هم گسسته شده و باعث می شود که دو قطعه با یکدیگر تماس یافته و در نتیجه منجر به خوردگی و حتی توقف کار دستگاه شود. در اینجا با افزودن مواد بالا برنده تحمل فشار، ادتیوهای EP ، این لایه گسسته نشده و عمل روانکاری به سهولت انجام می شود.