گریس ، انتخاب صحیح و آزمونهای استاندارد

راهنمای انتخاب و مصرف گریس ماشین آلات

مقدمه

گریس مخلوطی ژلاتینی است که از یک  سیال روانکار (روغن) و یک ماده قوام دهنده یا غلیظ کننده (thickener) و مواد افزودنی خاص ساخته می شوند. مشخصات و کیفیت گریس به نوع و مقدار ماده غلیظ کنند ، مواد افزودنی ، مشخصات روغن پایه و همچنین فرآیند تولید آن بستگی دارد . ماده غلیظ کننده مهمترین عامل پایداری در برابر آب ، پایداری شرایط دمای بالا و حفظ کیفیت در مدت زمان مصرف در هنگام انبار داری گریس است.گریسها مشابه روغن ها ، برای به حداقل رساندن اصطکاک و سایش بین سطوح متحرک ، کاربرد دارند . در مواردی که روانسازی باید به عنوان مانعی برای جلوگیری از ورود ذرات خارجی عمل کند و یا موقعیت حرکت بین دو سطح به گونه ای است که نیاز به روانساز نیمه جامد وجود دارد ، باید از گریس استفاده شود.

انجمن ملی گیرسهای روانکار (NLGI) گریس را این گونه تعریف کرده است : یک محصول نیمه مایع تا جامد است که از پراکنده کردن ماده سفت کننده در روغن پایه به دست می آید و در اکثر موارد به منظور ایجاد و تقویت بعضی از خواص ، به آن مواد افزودنی می افزایند.

تاریخچه گریس

به لحاظ تاریخی گریسهای اولیه در مصر باستان در حدود 1400 سال قبل از میلاد مسیح از مخلوط کردن روغن زیتون و آهک ساخته شدند. این محصول در آن زمان برای روانکاری محور چرخها ارابه ها چوبی اهرمهای درب قلعه سود می بردند .

نخستین گریسها (به معنای امروزی) در آغاز انقلاب صنعتی در اروپا در سال 1872 با ساخت گریس سدیم به بازار مصرف عرضه گردید. امروزه با پیشرفت صنعت ، گریس های متنوع با کارایی های متفاوت تولید می شوند  به عنوان نمونه می توان به گریسهایی که در ساختار آنها از فلزات استفاده می شود و تا دمای 1100 درجه سانتیگراد کارایی دارند نام برد.

مقایسه گریس و روغن در روانکاری

در مقایسه گریسها با روغنها ی روانکار ، مشخص می شود که هر کدام از این دو نوع  روان کننده به لحاظ ساختار ویژه خود ، دارای کاربردهایی خاص هستند.

مهمترین ویژگی گریسها توانایی استفاده از آنها به عنوان روانکار مناسب در نقاط غیر قابل دسترس دستگاه های صنعتی است . از طرفی ماشین آلاتی که در آن ها از گریس استفاده می شود طراحی ساده تر و در نتیجه نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند. همچنین از گریس ها می توان در آب بندی دستگاهها سود برد.

در مقابل این مزایا، گریسها توانایی انتقال حرارت و خارج نمودن آلودگی از دستگاه را ندارند و این مسئله به ساختار ژله ای شکل آنها بر می گردد.

گریسها را بر اساس نوع روغن پایه (معدنی ، سنتتیک، گیاهی ) و نوع ماده سفت کننده ( صابون های فلزی ، پلیمرها ، مواد معدنی ) دسته بندی می نمایند. از نظر قوام و سفتی ، گریسها نیز مانند روغن ها با درجاتی مشخص می شودند این درجات NLGI  یا نفوذپذیری معروف هستند و با اعدادی از سه صفر (000) تا ( 6 )دسته بندی می شوند . سفت ترین گریسها با درجه NLGI6 و روانترین آنها با درجه NLGI000 بر اساس آزمایش نفوذپذیری گریس کارکرده مشخص می شوند.

به طور عمومی در انتخاب گریسها باید به موارد زیر توجه نمود:

-نوع، سرعت و دمای عملیات ماشین آلات و میزان رطوبت محیط

-تغیرات درجه حرارت

-قابلیت ممانعت از زنگ زدگی و خوردگی قطعات ماشین آلات

-عمر مفید گریس و شرایط کاری مجدد

مزایای روانکاری با گریسها در مقایسه با روغن های روان کار:

-قابلیت ماندگاری در محل روانکاری

-سهولت مصرف و کاهش دفعات روانکاری

-کامل تر شدن آب بندی دستگاه ها ، کاهش نشتی و چکه کردن روانکار

-بهینه سازی چسبندگی روانکار به قطعات در شرایط دما و فشار بالا

-سادگی طراحی سیستم های روانکاری

معایب روانکاری با گریس در مقایسه با روغنهای روان کار:

-قابلیت خنک کنندگی کم

-عدم قابلیت نفوذ به قطعات ریز و مجاری دستگاه ها

-نیاز به نیروی کار ( کارگر) بیشتر برای روانکاری

-عدم سهولت بسته بندی و انبار داری

-عدم قابلیت پاک کنندگی و دور نمودن آلودگی ها از سطوح قطعات متحرک

درجه بندی گریس

درجه بندی  بر مبنای قوام آنها از جابن انسیتوی ملی روانکار”national lubricating grease institute” انجام می شود که این درجه بندی با مخفف عبارتNLGI بعلاوه ازغام خاصی از از سه صفر 000 تا 6 که نشانگر میزان قوام گریس است بیان می گردد . درجه NLGI بر مبنای آزمون نفوذپذیری مطابق با استانداردهای (DIN51818,D2665,ASTMD217) به شرح ذیل تعیین می گردد:

جدول درجه بندی به روش NLGI

چند نمونه از موارد استفاده در ماشین آلات و تجهیزات معدنی:

• NLGI 0 مخزن گریس دستگاه برش اره زنجیری
• NLGI 2 ماشین آلات معدنی و راه سازی
• NLGI 3 تجهیزات خط تولید شن و ماسه

طبقه بندی گریس به روش  ISO 6743-9

طبقه بندی گریسها به روش  DIN 51502

نشانه 1: بر مبنای نواحی کاربرد گریس

نشانه 2: اطلاعات مربوط به مواد افزودنی

نشانه 3 : بر مبنای فعالیت مفید در دما و حضور آب

نشانه 4 : بر مبنای پایین ترین دمای کاربرد “سانتیگراد”

نشان دهنده کارایی گریسها در پایین ترین دما با فشار1400 میلی بار است.

طبقه بندی NLGI برای گریسهای خودروهای سبک و سنگین

دو گروه اولیه که با حروف L شروع می شوند مربوط به شاسی و سه گروه ثانویه که با حروف G شروع می شوند مربوط به یاتاقان چرخ هستند.

انواع  گریسها بر حسب پایه غلیظ کننده

1-صابون ساده:

تهیه شده با صابون کلسیم ، سدیم ، لیتیم و آلمینیوم.

الف-گریس صابون کلسیم (پایه آهکی):پایداری در برابر آب ، با حداکثر دمای کارکرد 80 درجه سانتیگراد ، موارد مصرف گسترده ای دارد به ویژه روانکاری شاسی خودروها و صنایع فولاد .

ب-صابون سدیم(پایه سودا): مقاوم در دمای های بالا اما ناپایدار در برابر رطوبت و آب است. از آنجا که در حرکت دورانی سریع دستگاهها ، پایداری این گریس ها زیاد و ثابت است ، از آنها برای روانکاری یاتاقان های توپی و غلطکی استفاده می شود.

ج- صابون الومینیوم: به صورت گریس نیمه مایع کاربرد دارد و دارای خواص ویژه ای است و وقتی نیاز به خاصیت چسبندگی بالا وجود دارد، گریس آلومینیومی توصیه می شود. بهترین جایگزین اش گریس کلسیم است.

2-صابون مخلوط : ماده غلیظ کننده بعضی از گریس ها شامل چند نوع صابون فلزی است که دارای ترکیی از خواص آن صابون ها است(از نظر هزینه نیز ترکیب دو نوع صابون مقرون به صرفه است).

3-کمپلکس صابون : بعضی از گریسها با پایه غلیظ کننده ای شامل کمپلکس صابون ، تشکیل شده از صابون ساده به اضافه نمکی از یک اسید با وزن ملکولی پایین تا متوسط ، تولید می شوند در نتیجه ترکیب صابون و نمک، الیافی در ساختار گریس تشکیل می گردد که خواص ویژه ای در گریس ایجاد می کند.

4-گریسهای غیر صابونی: گریسهای حاوی ماده غلیظ کننده غیر صابونی معمولا با سیلیکاژل ، پلی اوره ، بنتون ، گرافیت و خاک رنگبر اصلاح شده ، تولید می شوند.

مواد افزودنی گریس ها:

مواد افزودنی ، از خورندگی و سائیدگی جلوگیری کرده و خاصیت چسبندگی گریس را بهبود می بخشد.

آزمون های آزمایشگاهی

گذشته از استاندارد ملی ، استاندارد های مختلفی مانند (FTMS,ASTM,IP,DIN,SAE) روش های تایید شده ای برای آزمونهای گریس ارائه می نمایند . اما در هر حال آزمونهای حین کار (FILED TEST) ضروریست.

1-بو (ODOR):

بوی تند و زننده گریس نشانه کیفیت پایین است که به دلیل استفاده از روغن پایه اکسید شده یا اکسید شدن گریس در معرض دمای بالا و غیر معمول ، در فرایند تولید بروز می نماید.

2-ساختار (STRUCTURE):

ساختار گریس (الیاف بلند و کوتاه) به نوع سفت کننده مواد افزودنی و روغن پایه بستگی دارد . اکثر گریسها دارای الیاف کوتاه هستند اما برخی مانند گریس چرخ دنده های رو باز دارای الیاف بلند هستند.

3-رنگ (COLOR):

رنگ تعیین کننده کیفیت گریس نیست. رنگ با توجه به نوع مواد مصرفی می تواند از کاملا بی رنگ تا سیاه باشد. برای تولید گریس با رنگهای خاص مانند قرمز ، آبی ، یا سبز از رنگدانه های مناسب استفاده می شود.

4-دانسیته (DENSITY):

به نوع و میزان روغن پایه و سفت کننده بستگی دارد که به0/8  الی 1/95 گرم بر سانتیمتر مکعب میرسد.

5-نقطه قطره شدن(drop point):

دمایی که در اثر گرم نمودن گریس از روزنه دستگاه به صورت قطره جاری می شود این عدد نشان دهنده دمای کارکرد گریسها نیست اما به طور کل باید 30 تا 40 درجه سانتیگراد بالاتر از حد اکثر دمای کارکرد باشد.

6-نفوذ پذیری (penetration):

قطعه ای مخروطی با ابعاد استاندارد به صورت عمودی به مدت 5 ثانیه بر حسب 1/0 میلی متر گریس را مورد آزمون قرار می دهد (NLGI)  تعداد ضربه های وارده به گریس می تواند بین 100.000 ای 1.000.000 باشد.

7-برگشت پذیری(reversibility)

قابلیت حفظ ساختار در مقابل سرد و گرم شدن متوالی خاصیت برگشت پذیری گفته می شود. بنا بر این قوام یا برگشت پذیری بر حسب میلی پاسکال ثانیه اندازه گیری

8-شکل پذیری فیزیکی(thixotropy)

گریس ها در اثر عوامل مانند همزدن و ارتعاش نرم شده  و تغیر شکل می دهند و بعد از قطع عامل به وضعیت اولیه باز می گرددند مثل گریس های آلومینیومی و ژله ای

9-فرسوگی(aging)

عواملی مانند هوا،نور، گرما و واکنشهای گوناگون در شرایط کار باعث اکسیداسیون و کاهش عمر مفید گریس می گردد که معیار اندازه گیری پایداری گیرس ها در این خصوص استاندارد DIN 51805 می باشد.

10-فشار جریان(flow pressure)

فشار مورد نیاز جهت خروج گریس از مجرای انتقال و ورود به نقطه مورد نظر  که با استاندارد (DIN 51805) سنجیده می گردد. ضمنا نکته ای بسیار مهم جهت انتخاب پمپهای گریس است.

11-جدا شدن روغن(oil separation)

نگهداری غیر استاندارد ، کارکرد در دمای بالا از عوامل جدا شدن روغن از گریس است که مقدار آن به نوع مواد افزودنی ، روغن پایه و ظرف گریس بستگی دارد و با استاندارد (DIN 51817) و (ASTM D 1742) آزموده
می شود . افزایش ماده غلیظ کننده و گرانوی پایین روغن در افزایش پایداری تاثیر مثبت دارد.

12-پایداری در برابر آب(water resistance)

در برابر آب با استاندارد  (DIN 51807 PART1) سنجیده شده و بین (0الی 3) درجه بندی می گردد .

  جدول شرایط کار 

جدول مقایسه کارکرد انواع گریس