一、為軸承選擇合適的潤滑
軸承工作在高溫條件下,大部分不是因為軸承自身的發(fā)熱,而是外界的環(huán)境溫度,介質(zhì)溫度影響。在提供必要條件的散熱條件后,軸承會在一個平衡的高溫條件下工作,那么這種情況下,如何為軸承選擇適合高溫的潤滑脂呢?
當為高溫設(shè)備選擇高溫潤滑脂時,有許多標準要考慮。選擇時必須考慮基礎(chǔ)油類型、粘度、油品粘度指數(shù)、增稠劑類型、油品和增稠劑組成成分的穩(wěn)定性、添加劑的組成和性能、環(huán)境溫度、操作溫度、大氣污染、填充量、速度、再潤滑間隔等。
高溫:所謂“高溫”是相對的。如:鋼廠軋輥用的軸承可能會暴露在數(shù)百度的工藝溫度下,并經(jīng)歷120oC至150oC的持續(xù)溫度;汽車烤漆烘箱的工作溫度保持在200oC或以上。
二、高溫潤滑脂選擇策略
選擇高溫潤滑脂是從一個合理平衡點出發(fā),需要考慮工作溫度的性質(zhì)和產(chǎn)品降解的原因以及補脂的頻率。潤滑脂可以按照表1中的溫度劃分。
考慮潤滑脂的使用溫度范圍與預(yù)期價格之間的相關(guān)性。例如,氟化烴基潤滑脂可在高達300oC的應(yīng)用中有效,但每公斤也可能接近萬元。
潤滑脂是否能長期運行,主要是受降解劣化原因的影響,尤為重要的三個方面是:機械(剪切)穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。高溫應(yīng)用潤滑脂通常會被熱降解,如果產(chǎn)品還與空氣接觸,則會發(fā)生氧化失效。
三、高溫潤滑脂的高溫特性
1、基礎(chǔ)油的高溫特性
在選擇潤滑油時,通常首先考慮基礎(chǔ)油的性能。對于潤滑脂也是如此。潤滑脂由基礎(chǔ)油、增稠劑和添加劑三部分組成。
基礎(chǔ)油分為礦物油和合成油。礦物油是最廣泛使用的基礎(chǔ)油,約95%的潤滑脂使用。合成酯和PAO其次,剩下就是硅油和一些其他合成油。
美國石油學(xué)會將潤滑油基礎(chǔ)油分為五類,我們可以根據(jù)各類基礎(chǔ)油的性能限制初步選擇基礎(chǔ)油。
I類產(chǎn)品是溶劑精制的石蠟基與環(huán)烷基基礎(chǔ)油,其不穩(wěn)定的“不飽和”分子比例很高,容易氧化。此外,在I類基礎(chǔ)油中還存在一定的雜環(huán)化合物(含氮、硫和含氧分子)。
II類和III類礦物油經(jīng)過異構(gòu)脫蠟,加氫精制,去除活性分子,使不飽和分子飽和,提高穩(wěn)定性。這些基礎(chǔ)油更像是第IV類合成碳氫化合物。由于活性雜環(huán)分子的去除,其抗氧化和抗熱性能可以非常好。
IV類合成油(PAOs)是通過將兩種或兩種以上較小的碳氫化合物合成較大的分子來生產(chǎn)的。有更好的穩(wěn)定性,但成本更高。
如果與空氣接觸,礦物和合成基礎(chǔ)油會隨著熱降解而氧化降解。在200oC以上時,高度精煉的礦物油和合成碳氫化合物中的油分子鏈會斷裂,從分子鏈中釋放碳原子,發(fā)生我們常說的積碳。
V類基礎(chǔ)油有不同的降解路徑,但主要不是熱降解或氧化降解。許多用于極高溫潤滑脂會選用特殊的基礎(chǔ)油(氟化聚醚PFPE,全氟聚醚,苯聚醚,硅酮等)。PFPE可承受高溫,與在100°C左右開始降解的碳氫化合物不同,PFPE 在 340°C時化學(xué)穩(wěn)定。PFPE不會燃燒,也不會與氧氣發(fā)生反應(yīng)。分解時,副產(chǎn)品會蒸發(fā),不會留下焦油或沉積物。PFPE 的密度大約是典型烴類潤滑劑的兩倍,具有出色的承載能力和成膜特性。
關(guān)于基礎(chǔ)油的粘度和粘度指數(shù)與溫度的關(guān)系已經(jīng)說過很多次了,這里就不再贅述。
2、稠化劑的高溫特性
油脂增稠劑選用可以是有機的,如聚脲,聚四氟乙烯;也可以是無機的,如膨潤土;或皂基/復(fù)合皂基,如鋰基或磺酸鈣復(fù)合基。潤滑脂的失效取決于成分組合,而不僅僅是增稠劑或基礎(chǔ)油的類型。
由于潤滑脂的性能取決于組分,所以稠化劑滴點并不代表可用的溫度范圍。一些膨潤土增稠潤滑脂具有很高的滴點,在產(chǎn)品數(shù)據(jù)表上一般注明的滴點為500oC或以上,但基礎(chǔ)油會在高溫下燃燒,留下碳氫化合物和增稠劑殘留物。
(1)聚脲增稠劑除了可以提供了類似于金屬皂基潤滑脂的溫度范圍,同時還具有來自本身的抗氧化和抗磨性能,且不具有金屬皂基潤滑脂的促氧化傾向。
(2)、磺酸鈣復(fù)合增稠劑雖然是金屬基,但它與聚脲相似,具有固有的抗氧化、防銹性能,除此之外還具有固有的高滴點和EP/抗磨性能。
(3)特殊的增稠劑選擇如:聚四氟乙烯(PTFE),自身是固體潤滑劑,有良好的摩擦特性,且具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性,抗氧化能力更強,適合高溫或低溫。
3、添加劑
添加劑是潤滑脂的一部分。這些添加劑往往能向潤滑脂提供與潤滑油類似的性能:氧化穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐磨性、低溫流動特性、耐水性等。
四、如何選擇高溫潤滑脂
選擇高溫潤滑脂時,我們可以進行如下考慮:
1、確定實際溫度范圍。操作溫度可能比看起來的要低或更高。使用傳感器測量潤滑脂的工作溫度。是否超過200oC?
2、是間歇溫度?還是連續(xù)溫度?如果是連續(xù)的,那么就需選擇滿足操作需求的頂級潤滑產(chǎn)品。如果溫度是間歇性的,那么中級產(chǎn)品可能是同樣有用的,只是需要適當調(diào)整再潤滑間隔。
3、升溫和降溫周期是否伴隨機械運行和停機周期?考慮濕氣是否可以通過大氣或其他因素引起。某些潤滑脂可能具有高溫特性,但是卻不適合高濕度環(huán)境。
4、合理的補充潤滑間隔。如果補充潤滑困難,那么就考慮頂級產(chǎn)品實現(xiàn)較低的使用成本,即便采購成本更高。
5、考慮污染問題。如果產(chǎn)品融化滴到相鄰部件上能接受嗎?如果不能接受,那么即使可以接受低端產(chǎn)品的潤滑周期也不能選擇。