گریس و ساختار و مراحل تولید آن

گریس و ساختار و مراحل تولید آن

گریس ماده ای است جامد یا نیمه جامد که از ترکیب یک ماده پرکننده و صابون (Thickener) ، در داخل روغن به دست می آید. البته ممکن است سایر موادی که بتواند بر خاصیت آن بیفزاید نیز در آن به کار گرفته شود. روغن های معدنی (مشتقات نفتی) و یا سنتتیک ماده اصلی تشکیل دهنده گریس است که در حدود۸۰ درصد آن را تشکیل می دهند و نقش مهمی در قوام آن دارند. در صورتی که این ماده با کیفیت نامناسب مورد استفاده قرار گیرد ساختار گریس بسیار ضعیف و ناپایدار شده و در شرایط سخت به صورت دو فاز (روغن و صابون) در آمده و به قطعات و ماشین آلات صدمه بسیار وارد خواهد کرد.
دومین ماده اصلی تشکیل دهنده گریس، صابون است که آن نیز دارای انواع مختلف می باشد. برای ساخت گریس، صابون در داخل روغن به وسیله حرارت ترکیب و پخته می شود. دراین مرحله، صابون در روغن، کریستالیزه شده و تولید الیاف (Fibers) می کند و ترکیب به صورت ژلاتینی حاصل می شود. سپس گریس در دمای قابل تخلیه درون ظروف تخلیه می شود. لازم به تذکر است که در برخی از انواع گریس تشکیل این رشته ها در داخل گریس، بعد از اتمام پخت تا مدت طولانی ادامه پیدا می کند.

 نامگذاری: گریس را با پایه صابونی آن می شناسند. عمده ترین صابون های سازنده گریس شامل صابون کلسیم (در گریس های کاپ وشاسی)، سدیم (در گریس های R.B.B ، فایبر یا با نام تجاری والوالین) ، صابون لیتیم (در گریس های مالتی پرپوز و ماهان) ، غیر آلی (در گریس نسوز یا بنتون) و سایر صابون ها مانند آلومینیوم.

 ساخت صابون: این ماده خود نیز از پخت چربی ها (اسید های چرب) و مواد قلیایی به دست می آید. صابون در بسیاری از گریس ها بایستی از قبل تهیه شود. برای این منظور مواد اولیه به درون دستگاه پخت صابون بنام اتوکلاو، تزریق شده و تحت فشار قرار می گیرد. سپس این دستگاه به طور کامل بسته شده و مانند دیگ های زودپز تحت فشار قرار می گیرد. این دستگاه دارای جداره ای گرمکن از نوع روغن داغ بوده و دمای پخت آن در حدود۳۰۰ درجه سانتی گراد است. اتوکلاو هم چنین برای اختلاط کامل، دارای همزنی است که در زمان پخت برای یکنواختی کامل مواد از آن استفاده می شود. بدین ترتیب ساخت صابون با انجام آزمایش ها و نمونه برداری تا به دست آوردن نتیجه کامل ادامه می یابد.

  ساخت گریس: پس از پایان ساخت صابون، مواد به داخل دستگاه پخت گریس بنام «کتل» انتقال یافته و  سپس روغن به آن افزوده می شود. این دستگاه مشابه اتوکلاو عمل می کند با این تفاوت که تحت فشار قرار نمی گیرد. در زمان پخت، صابون در داخل روغن به صورت کریستال های ریز درآمده و مخلوطی به حالت ژلاتینی به وجود می آورد. رشد کریستال ها در روغن از عمده و حساس ترین مراحل پخت گریس است. اگر از مواد اولیه به ویژه روغن پایه نامرغوب استفاده شود، ساختار کریستال های به وجود آمده ضعیف شده و در زمان کارکرد در شرایط عادی و یا سخت، صابون از روغن جدا و گریس خاصیت روانکاری را از دست خواهد داد.

کریستال ها: نوع و اندازه کریستال ها عمده ترین عامل ساختار گریس است. به طور کلی آنها به سه گروه الیاف بلند، متوسط و کوتاه طبقه بندی می شوند. ضخامت این رشته ها از۱۰۰ تا۰/۰۱۲ میکرون متفاوت است. هر چه نسبت طول رشته ها به قطر آنها بیشتر باشد گریس از قوام بهتری برخوردار خواهد بود.

گرید: گریس از نظر طبقه بندی به۹ گروه تقسیم شده است. در هر طبقه حدفاصل کوچک ترین تا بزرگترین مقدار،۳۰ و بین هر گروه۱۵ واحد فاصله وجود دارد. حداقل این مقدار،۸۵ و حداکثر آن۴۷۵ است. برای تعیین گرید گریس آن را به دمای۲۵ درجه سانتی گراد می رسانند. سپس دستگاه نفوذ پذیری را که دارای مخروط استانداردی است، از ارتفاع معین با استفاده از نیروی طبیعی ثقل بر روی سطح گریس گرم شده می اندازند.

آنگاه مقدار نفوذ این مخروط را در داخل گریس اندازه گیری کرده و آن را به عنوان شاخص در نظر می گیرند. اعداد جدول زیر میزان نفوذ مخروط در داخل گریس را به دهم میلیمتر نشان می دهد.

هر قدر نفوذ این مخروط در داخل گریس بیشتر باشد نشانگر نرمی بیشتر گریس و اعداد کوچکتر نشان دهنده ساختار سفت گریس است. به طور مثال گرید۶(حد۱۱۵-۸۵) جامد و به صورت بلوک و گرید سه صفر(حد۴۷۵-۴۴۵) به شکل مایع و روان است. این آزمایش طبق استاندارد (ASTM D217) در دو مرحله و به منظور مشخص کردن قوام گریس انجام می گیرد. در مرحله اول گریس به صورت «کارنکرد» (بدون هیچ گونه کار فیزیکی) و در مرحله دوم به صورت «کارکرد» (با انجام کار فیزیکی) با روش اشاره شده آزمایش می شود. در مرحله دوم گریس را وارد دستگاهی می کنند که صفحه مشبک استانداردی در داخل آن ارتفاعی معین در حدود۶۰ بار به صورت رفت و برگشت حرکت می کند. چون محفظه گریس بسته است درنتیجه صفحه مشبک از درون حفره های داخل صفحه عبور می کند و این عامل، باعث گسستگی رشته های صابونی (کریستال ها) خواهد شد. عدد حاصل از این آزمایش را عدد کارکرد می نامند و مبنای استاندارد تعیین گرید گریس  است. گریس های خوب برگشت پذیرند یعنی رشته های گسسته شده دوباره ترمیم می شوند. این خاصیت گریس را خاصیت برگشت پذیری می نامند. این خاصیت در عامه گریس ها وجود ندارد و به طور معمول این نوع گریس ها پس از کارکرد به علت گسستگی کریستال ها، نرمتر می شوند.

 گریس های متداول مصرفی در خودرو

يكي از مورد هايي كه غالب اوقات ناديده گرفته ميشه دسته بندي انواع گيرس ها و كاربرد خاص هر نوع گريس هست.
براي شروع از دسته بندي زير استفاده ميكنيم :

صابون كلسيم =>> جلوبندي و تعليق -

صابون ليتيم =>> جلوبندي و تعليق - سيبك ها - محور ها و چهار شاخه گاردان

صابون سديم =>> ياتاقان چرخ هاي جلو

و يا كمي كاملتر :

موسسه ملی گریسهای روانکار که اختصارا به آن NLGI می گویند گریسها را بر اساس کاربرد آنها در خودرو به پنج گروه تقسیم نموده است. البته این دسته بندی فقط کاربرد گریسها در روانکاری اجزای شاسی و بلبیرینگ چرخ خودروها را پوشش می دهد. بر مبنای این گروه بندی کلا دو دسته اصلی گریس وجود دارد که عبارتند از:

گریسهای شاسی که با حرف L نمایش داده می شوند
گریسهای بلبیرینگ چرخ که با حرف G نمایش داده می شوند
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

گریس و كاربردهای ویژه آن در صنعت
گریس ماده ای است ژلاتینی به صورت جامد و یا نیمه جامد كه از یك ماده روانساز (روغنهای معدنی یا سنتتیك) و یك پركننده (Thickener) معدنی یا آلی، تشكیل یافته است. این ماده در مكانی مورد استفاده قرار می گیرد كه نتوان از روانكارهای دیگر با غلظت كم (روغنها) استفاده كرد مانند چرخ دنده های صنعتی، یاتاقانهای بزرگ، فلكه ها و نظایر آن.
در طول سالیان متوالی و كسب تجربیات فراوان، اطلاعات بسیاری در مورد ساختار گریس بدست آمده است. اخیراً با استفاده از ابزار پیشرفته (مانند میكروسكوپ های الكترونیكی) و گرفتن فیلمهای مخصوص و استفاده از اشعه X مسایل بسیاری در مورد ساختار آن مشخص شده است. با كسب این دستاوردها، مطالعه بر روی ساختار صابونها و چگونگی تركیب آن با روغن و كریستال شدن صابون در روغن و دیگر مسایل پیرامون گریس با امكانات بیشتری فراهم شده است.
●تعریف گریس
تاكنون تعاریف متعددی برای گریس داده شده كه عمده ترین آنها عبارتند از:
- گریس ماده ای است جامد یا نیمه جامد كه از مشتقات نفتی و صابون (یا تركیب چند صابون) با یك پركننده یا بدون پركننده (Fillers) ، تشكیل یافته و دارای كاربرد برای مصارف خاص است.
- گریس ماده ای است جامد و یا نیمه جامد ك از تركیب یك پركننده (Thickener) در داخل روغن ساخته شده است. البته سایر موادی كه بتواند بر خاصیت آن بیفزاید نیز در آن ممكن است بكار گرفته شود.
- گریس ماده روانكاری است كه در ساختار آن از پركننده استفاده شده تا بتواند به قطعات متحرك چسبیده و تحت نیروی جاذبه و یا فشار كاركرد از قطعه جدا نشود.
گریس، یكی از مهمترین روانكارهایی است كه بعد از روغنها بیشترین مصرف را در جهان به خود اختصاص می دهد (در حدود۴ درصد). تشریح فرمولاسیون، چگونگی ساختار و كاربرد این روانكار، مجموعه ای از علوم گوناگون شامل بخش های وسیعی از علم فیزیك، شیمی و مهندسی شیمی را در بر می گیرد. امروزه با پیشرفت تكنولوژی وساخت ماشین آلات و تجهیزات جدید كه در مقایسه با وسایل گذشته دارای مزایا، قدرت و پیچیدگی بیشتری است، ساخت محصولات روانكار جدیدی كه بتوانند جوابگوی نیاز ماشین آلات جدید باشند ضرورت یافته است.
بدیهی است شناخت و آگاهی از ساختار و كاركرد این محصول، مصرف كنندگان را در استفاده بهینه و مفیدتر از این محصول یاری می رساند. در مقاله زیر اطلاعات اولیه و اصولی در مورد این روانكار به صورت خلاصه ارایه شده است.
● ساختار
گریس ماده ای است ژلاتینی به صورت جامد و یا نیمه جامد كه از یك ماده روانساز (روغنهای معدنی یا سنتتیك) و یك پركننده (Thickener) معدنی یا آلی، تشكیل یافته است. این ماده در مكانی مورد استفاده قرار می گیرد كه نتوان از روانكارهای دیگر با غلظت كم (روغنها) استفاده كرد مانند چرخ دنده های صنعتی، یاتاقانهای بزرگ، فلكه ها و نظایر آن.
این ماده مانند روغنها به منظور كاهش اصطكاك بین دو قطعه درپایین ترین میزان ممكن، مورد استفاده قرار می گیرد. از مهمترین مزایای كاربرد گریس كاهش دفعات روانكاری، سهولت استفاده، چِكِه نكردن در زمان كاركرد و چسبندگی بهتر را می توان نام برد.
● پایه صابونی
گریس را با پایه صابونی آن نامگذاری می كنند. در زمان پخت، الیاف و یا رشته های صابونی (Fibers) در داخل روغن تشكیل یافته و حالت ژلاتینی به آن می دهد. این الیاف به چند گروه طبقه بندی شده اند كه عبارتند از: الیاف كوتاه، الیاف بلند، الیاف كره ای و الیاف ریش ریش. طول این الیاف بسته به ساختار رشته ای از یك تا صد میكرون تغییر می كنند. در نوع بافت كره ای قطر آنها از۰/۱۲ تا۰/۸ میكرون اندازه گیری شده اند. برای مطالعه بر روی ساختار گریس از میكروسكوپ الكترونیكی 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 یكی از عوامل عمده اختلاف میان انواع گریسهاست. در میان انواع مختلف پركننده های گریس صابون كلسیم (گریسهای كاپ، شاسی)، صابون سدیم ( RBB ، فایبر یا نام تجاری آن والوالین)، صابون لیتیم (مالتی، ماهان)، صابون غیرآلی (گریس نسوز، بنتون) و صابون آلومینیوم از مهمترین پركننده های گریس محسوب می شوند.
صابون سدیم دارای الیاف بلند و درهم است. آب، صابون گریس كلسیم را ثابت كرده و نوع الیاف آن كوتاه و پیچشی است. الیاف صابون گریسهای پایه لیتمی كمی بلندتر با پیچش بیشتر بوده ولی آنقدر كوتاه است كه ساختار نرمی را بوجود می آورد. آنها دارای شكل مارپیچ بوده و به خوبی در داخل یكدیگر پیچیده اند. این الیاف بسیار كوتاهتر 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 كریستالها دارد، پس از انجام عمل پخت، تشكیل كریستالها متوقف و یا برای مدتی ادامه خواهد یافت. در هر دو مورد كنترل حرارت عامل بسیار موثری در تشكیل آن است. اگر كریستالها 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 كریستالهای آن بسیار شفاف هستند.

●كاربرد و اهمیت استفاده از گریس
بسیاری از نیروهای محركه بدون استفاده از گریس قابل استفاده نیستند. هر چند گریس در مقابل سایر روانكارها از مقدار مصرف كمتری 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 روانكاری با گریس در مقایسه با روغن كمتر بوده و این امر باعث كاهش هزینه و تعمیرات می شود. این مسئله در شرایطی كه دسترسی به ماشین آلات سخت باشد یك مزیت محسوب می شود مانند موتورهای نصب شده بر روی سقف ها، خطوط محركه، بلبرینگ های غیرقابل دسترس و نظایر آن.
۲- گریس به عنوان یك مانع برای ورود گرد و خاك و یا خروج برخی مواد از ماشین آلات عمل می كند.
۳- روانكاری با گریس در آب بندی قطعات و كاربرد كاسه نمدها و نظایر آن با هزینه كمتری انجام می شود. كاسه نمدهای آب بندی شده به وسیله روغن به دلیل تولید اصطكاك بیشتر با قطعات، نیروی بیشتری را به هدر می دهند.
۴- در مقایسه با روغن، گریس برای مدت بیشتری روانكاری را ادامه می دهد. برخی گریس ها طوری ساخته شده اند كه به صورت آب بندی در قطعه باقی مانده و طول عمر آن با قطعه یكی است.
۵- زمانی كه از قطعه ای استفاده نشود و روانكار آن خارج شود، برای پیشگیری از زنگ زدگی قطعه، از گریس استفاده می شود.
۶- برخی از گریسها مشكل روانكاری در مجاورت با آب را حل كرده اند.
۷- تعدادی از گریسها اصطكاك كمتری را در زمان شروع دستگاه ایجاد می كنند.
۸- گریس مانند یك لایه نرم بین قطعات قرار گرفته و باعث كاهش صدا و ارتعاش و كاركرد روان در برخی دستگاهها مانند چرخ دنده های بزرگ می شود.
۹- گریس در دستگاههایی كه در فشار زیاد، دمای بالا، شرایط سخت عملیات، سرعت پایین و شوكهای مداوم كار می كنند و یاتاقان هایی كه گردش محوری آنها به طور مرتب معكوس می شود بهتر عمل می كند.
۱۰- در جایی كه ماشین آلات به شدت خوردگی و سایش داشته باشند، گریس در بیشتر موارد كاربرد بهتری دارد.
۱۱- بیشتر گریسها در دماهای متغیر كاربرد وسیعی دارند ولی بیشتر روغنها دارای دمای كاركرد معینی هستند.
۱۲- در طراحی بوشها و یاتاقانهای ماشین آلات، گریس نسبت به روغن نقش موثرتری داشته و عناصر تشكیل دهنده آن را ساده می كند. به طور كلی استفاده از روغن برای این منظور هزینه بالایی را به خود اختصاص می دهد.
●مقایسه كاربرد گریس با روغن
۱- گریسها دستگاهها را در زمان كاركرد خنك نمی كنند.
۲- روغنها به سهولت در مجاری دستگاهها نفوذ پیدا می كنند ولی این مسئله برای گریسها یك 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 یك مخروط استاندارد به سطح گریس(با واحد دهم میلیمتر) در دمای۲۵ درجه سانتیگراد است.

●مشخصات فیزیكی و شیمیایی گریس
▪نقطه قطره ای شدن (Drop Point) : دمایی است كه در آن گریس از حالت جامد تبدیل به مایع می شود و با بالا رفتن درجه حرارت كاملاً روان می شود.
▪رنگ (Color) : رنگ در گریس به روغن پایه و صابونی بستگی دارد كه با آن ساخته شده است. این ویژگی در مرغوبیت گریس نقشی ندارد. ممكن است برخی از افراد تصور كنند كه رنگ روشن تر گریس نشانه مرغوبیت آن است، اما این مساله از نظر علمی صحیح نیست.
▪پركننده ها (Fillers) : این مواد برای كاربردهای خاص به صورت جامد و یا مایع به گریس اضافه می شوند. برای مثال ادتیوهای بالابرنده تحمل فشار (EP) یكی از رایج ترین انواع این گونه گریسها است.
▪مقاومت مكانیكی: این گزینه مقاومت گریس را در تحمل كاركردهای مكانیكی نشان می دهد. در صورت عدم انتخاب گریس مناسب، با نوع كاركرد دستگاه، ساختار آن متلاشی و دیگر قادر به روانكاری نخواهد بود. دما نقش كلیدی در انتخاب گریس ایفا می كند. دمای كاركرد 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 كرد و میزان مقاومت در حفظ ساختار ژلاتینی را نشان داد.
▪حداكثر دمای مجاز عملیاتی: بیشترین درجه حرارتی است كه می تواند گریس به طور مداوم به كار برده شود. با توجه به نوع كاركرد و دمای محیط عملیات می بایست گریس مناسب آن انتخاب شود.
▪عمر سرویس: عمر سرویس عبارتست از فواصل زمانی كه گریس می بایست با توجه به نوع كاربرد، تعویض شود.
▪ قابلیت پمپاژ: یكی از موارد مهم در كاربرد گریس قابلیت پمپاژ است. در بسیاری از صنایع به پمپاژ گریس در حالت كاركرد به طور متوالی نیاز است. در نتیجه گریس باید مانند روغن قابلیت پمپ شدن را در عملكرد داشته باشد.

●قابلیت حفظ ساختار در تغییرات دما:

عبارتست از توانایی برگشت پذیری گریس در زمان كاركرد با توجه به تغییرات دما. این حالت به عنوان توان برگشت پذیری گریس نیز نامیده می شود. برخی گریسها زمانی كه به حداكثر دمای كاركرد می رسند ساختار اصلی خود را از دست داده و به طور كامل متلاشی می شوند. در این حالت گریس می بایستی تعویض شود. این گونه گریسها را گریسهای برگشت ناپذیر می نامند. برعكس گریس هایی كه دوباره حالت ژلاتینی خود را بدست می آورند را گریس های برگشت پذیر می گویند.
مقاومت در مقابل فشار مكانیكی زیاد: گریس به صورت یك لایه فیلم نازك بین دو قطعه متحرك قرار گرفته و نمی گذارد كه این دو جسم با یكدیگر تماس یابند. در شرایط فشار كم زیاد، این لایه از هم گسسته شده و باعث می شود كه دو قطعه با یكدیگر تماس یافته و در نتیجه منجر به خوردگی و حتی توقف كار دستگاه شود. در اینجا با افزودن مواد بالا برنده تحمل فشار، ادتیوهای EP ، این لایه گسسته نشده و عمل روانكاری به سهولت انجام می شود.

 

دانلود کتاب گزارش خرابی

آدرس این کتاب :

کتاب های مشابه با کتاب فوق