Graxa

As graxas lubrificantes são lubrificantes semilíquidos que consistem em um óleo lubrificante , um espessante e vários aditivos ou substâncias ativas (aditivos).

Como regra, as graxas lubrificantes consistem em aproximadamente 80% de óleo lubrificante, aproximadamente 5% a 10% de espessante e aproximadamente 10% a 15% de aditivos. Com as gorduras mais comuns, o espessante é um sabão leve ou de metal alcalino, que forma uma estrutura esponjosa que envolve as gotículas de óleo. Dependendo da temperatura, tempo e estresse ( cisalhamento ), o óleo lubrificante é liberado mais ou menos rapidamente. Este processo também é denominado "sangramento". Dessa forma, uma graxa lubrificante também pode abastecer o ponto de atrito com óleo na borda de um contato tribológico .

Além da lubrificação , as graxas lubrificantes geralmente também devem oferecer proteção contra a corrosão , que geralmente é obtida por meio de aditivos . Lubrificantes secos também são adicionados para proteger contra o funcionamento a seco em temperaturas elevadas.

Ao selecionar os óleos, espessantes e aditivos apropriados, as propriedades das graxas lubrificantes podem ser otimizadas para uma ampla variedade de aplicações. Existem graxas para temperaturas altas ou particularmente baixas, para aplicações no vácuo, especialmente resistentes à água e às intempéries, particularmente resistentes à pressão ou à fluência, para alimentos ou especialmente adesivos.

Definições

As graxas lubrificantes são suspensões físicas de óleos lubrificantes, espessantes e vários aditivos ou ingredientes ativos. De acordo com a norma DIN 51825, as graxas lubrificantes são lubrificantes consistentes que consistem em óleo mineral e / ou óleo sintético, bem como um espessante. De acordo com a ASTM , as graxas lubrificantes são substâncias sólidas a semilíquidas que resultam da dispersão de um espessante em uma substância líquida. Outros aditivos que conferem propriedades especiais podem ser incluídos.

Construção, estrutura e propriedades

Como regra, as graxas lubrificantes consistem em 65–95% de óleo lubrificante (óleo base), 3–30% de espessante e 0–10% de aditivos. A suspensão de óleo base e espessante também é conhecida como graxa base.

Óleos básicos

A viscosidade e a dependência da temperatura da graxa lubrificante são determinadas pelo óleo de base, para o qual os aditivos dos óleos de base também contribuem. Assim, causa VI Improver (aditivo do óleo de base), como a viscosidade e o índice de viscosidade desenvolvido em altas temperaturas.

É feita uma distinção entre os seguintes tipos de óleos básicos: óleos minerais e óleos sintéticos.

Uma classificação aproximada de hidrocarbonetos em óleos lubrificantes à base de óleo mineral é mostrada na tabela a seguir. Um óleo mineral é denominado parafínico, naftênico ou aromático, dependendo do tipo de hidrocarboneto que domina as propriedades gerais.

Classificação de óleos minerais
Descrição Tipo de componente principal
Parafinas Em forma de corrente, saturado
Olefinas Em forma de corrente, insaturado
Naftenos Anular, saturado
naftenos parcialmente insaturados Anular, insaturado
Aromatico Em forma de anel, aromático
Propriedades dos óleos minerais parafínicos, naftênicos e aromáticos em comparação simples.
Tipo de óleo densidade Ponto de inflamação Estabilidade de oxidação Molhabilidade
Óleo mineral parafínico baixo Alto Nós vamos médio
Óleo mineral olefínico médio médio Nós vamos Nós vamos
Óleo mineral aromático Alto baixo ruim Alto

Os óleos básicos típicos são:

Espessante

Os espessantes, também chamados de espessantes, são os constituintes mais importantes das graxas lubrificantes. Eles servem para transmitir o estado de agregação típico da graxa lubrificante, ou seja, a estrutura da graxa lubrificante. O espessante forma a matriz na qual o óleo base é armazenado. O óleo sai da matriz por enchimento e chega ao ponto de lubrificação. A quantidade de óleo lubrificante que sai da graxa e atua no ponto de lubrificação é controlada pelo tipo de espessante. Uma matriz muito rígida pode causar lubrificação insuficiente, mas se muito óleo for liberado, a graxa perde sua lubricidade muito rapidamente porque a matriz é destruída e o óleo escorre. Um espessante adequadamente selecionado pode absorver parcialmente o óleo novamente durante os períodos de repouso.

As graxas lubrificantes com diferentes espessantes nem sempre podem ser misturadas umas com as outras, uma vez que os espessantes nem sempre são compatíveis entre si e suas propriedades influenciam umas às outras quando entram em contato (por exemplo, o ponto de gota pode mudar porque a estrutura do sabão se quebra).

A mistura de diferentes lubrificantes é uma das principais causas dos problemas do sistema. A miscibilidade (duas substâncias são miscíveis se se dissolverem completamente) de duas graxas lubrificantes não indica necessariamente sua compatibilidade (duas graxas lubrificantes são compatíveis se suas propriedades não se influenciam quando misturadas).

Os espessantes geralmente consistem em sais alcalinos e alcalino-terrosos de ácidos graxos (essas graxas lubrificantes são chamadas de graxas de sabão metálico) e / ou outras substâncias. Os espessantes usados ​​com frequência são:

Graxas de sabão de metal

As graxas de sabão de metal contêm os chamados sabões de metal (sais de ácidos graxos com óxidos ou hidróxidos de metais) como espessantes. Os óxidos / hidróxidos metálicos utilizados são os dos metais lítio, sódio, cálcio, bário, alumínio, zinco e chumbo. A química da formação de sabão de metal oferece uma infinidade de combinações possíveis ao selecionar bases e ácidos graxos:

  • Graxas de sabão simples : Incluídos como espessantes, os chamados sabões de metal simples , são constituídos por uma base e um Fettsäureart.
  • Gorduras complexas de sabão: contêm os chamados sabões complexos metálicos como espessantes , eles consistem em uma base, um ácido graxo e um ácido não graxo típico (por exemplo, ácido acético).
  • Sabões gordurosos mistos : contêm uma mistura de diferentes sabões de metal simples como espessante.

Aditivos

Aditivos são substâncias que conferem a um produto propriedades que ele não teria ou teria apenas inadequadamente sem esses aditivos. Os aditivos em graxas lubrificantes devem funcionar bem com o sistema espessante para que a graxa não amoleça ou endureça. Usando aditivos adequados, por exemplo, propriedades positivas, como proteção contra desgaste, podem ser melhoradas ou propriedades indesejáveis, como o envelhecimento do óleo de base, podem ser mitigadas.

Os aditivos podem ser divididos nas seguintes categorias:

  • Antioxidantes : Aumentam a resistência ao envelhecimento através de cargas oxidativas e / ou térmicas inevitáveis ​​no ponto de lubrificação. A oxidação pode produzir ácidos e componentes insolúveis em óleo que formam impurezas que podem se depositar no ponto de lubrificação. Se os produtos de oxidação forem distribuídos na graxa, a viscosidade geralmente aumenta. Os antioxidantes usados ​​são eliminadores de radicais fenólicos ou amina.
  • Desativadores de metais : o cobre e seus compostos são catalisadores para a formação de peróxidos e, portanto, contribuem para a oxidação; Os desativadores de metais não ferrosos são z. B. heterociclos que passivam a superfície do cobre .
  • Inibidores de corrosão : atuam de forma semelhante aos desativadores de metais não ferrosos, formam uma película protetora na superfície do metal que é impermeável à umidade e protege a superfície da corrosão (denominada formadora de camada superficial). Os inibidores de corrosão neutralizam os produtos de reação ácida da quebra de aditivos ou da oxidação do óleo base. Desta forma, um ataque corrosivo ao metal não ferroso é enfraquecido ou evitado. Se o efeito se relaciona especificamente a metais ferrosos ou aço, também se fala em inibidores de ferrugem. Os inibidores de corrosão são sabões metálicos de vários ácidos, tais como sulfonatos , naftenatos , carboxilatos , derivados do ácido alquil succínico , fosfatos de amina ou ésteres parciais de poliol .
  • Aditivos de extrema pressão: formadores de camada superior, substâncias ativas de superfície
  • Aditivos de proteção contra desgaste: reações de desgaste, como B. fricção fluida e mista são evitadas por triborreações.
  • Lubrificantes sólidos : Freqüentemente, as substâncias com uma estrutura de camada (por exemplo, grafite ou dissulfeto de molibdênio ) têm um efeito positivo na lubrificação em áreas de atrito misto, com movimentos pequenos e oscilantes e com temperaturas ambientes muito altas ou baixas. Lubrificantes sólidos não funcionam com  lubrificação hidrodinâmica . Lubrificantes com mais de 10% de conteúdo de lubrificante sólido são frequentemente classificados como pasta.
  • Aditivos adesivos: Polímeros polares de cadeia longa que conferem à graxa maior adesão à superfície a ser lubrificada.
  • Tinturas

Parâmetros

Amassador de gordura ou andador de graxa para preenchimento de graxa, modelo 3D.

Parâmetros e métodos de análise importantes incluem o seguinte:

Parâmetros específicos da graxa

Penetração do cone

A penetração do cone de uma graxa lubrificante é entendida como a profundidade de penetração de um cone padrão sob condições definidas de acordo com DIN ISO 2137. A medição da profundidade de penetração de um cone permite a atribuição a uma classe de consistência (nas classes NLGI).

É feita uma distinção entre a penetração em repouso e a penetração de fulling; a penetração de fulling é medida depois que a graxa foi preenchida em um amassador de gordura ou preenchedor de graxa.

Ponto de queda

O ponto de gota indica a temperatura na qual uma pequena quantidade de graxa lubrificante forma uma gota de longa duração sob condições de teste definidas e goteja para fora do dispositivo de teste. A graxa se liquefaz dissolvendo a estrutura do sabão (ou seja, o espessante). A transferibilidade do ponto de gota para propriedades práticas é frequentemente difícil.

Número base

O Número Base Total (TBN), muitas vezes apenas Número Base (BN) ou em alemão para o número base curto, mostra a capacidade de um óleo de motor para neutralizar resíduos de combustão ácida. Sua unidade de medida é (mg KOH) / (g) e define a quantidade de hidróxido de potássio (KOH) em mg, que corresponde à capacidade de neutralização dos princípios ativos alcalinos contidos em um grama de graxa. No motor de combustão interna pode, por. B. o processo de combustão leva à formação de gases ácidos que devem ser neutralizados para que a lubrificação continue a ser garantida. Segue-se daí que, entre outras coisas, o grau de diminuição do número de base durante a operação de um motor fornece uma indicação de que uma troca de óleo é necessária.

Número de neutralização

O Acid Number (AN), em inglês acid number , também conhecido como número de neutralização (NZ), indica quantos mg de hidróxido de potássio (KOH) são necessários para neutralizar os ácidos livres contidos em 1 g de óleo. Estes podem ser contidos como resíduos de refino. O NZ é medido, entre outras coisas, quando o número de base não pode mais ser determinado ou uma medição não faz sentido.

Outros valores característicos ou propriedades das graxas lubrificantes e sua determinação podem ser encontrados posteriormente no artigo "Métodos de análise".

Validade

As graxas lubrificantes não estão sujeitas a um prazo de validade, a propriedade central para a duração do armazenamento é, portanto, o prazo de validade ou a usabilidade adicional. Como regra, os fabricantes garantem os dados especificados por períodos de até dois anos, e a usabilidade adicional é especificada por até 6 anos. O armazenamento correto deve ser garantido para que a graxa lubrificante não perca suas propriedades lubrificantes durante o armazenamento. Se possível, os lubrificantes devem ser armazenados no recipiente original fechado, seco e protegido da luz e em temperaturas moderadas.

Outros parâmetros / métodos de análise

  • Pressão de fluxo : a pressão necessária para forçar um fio de graxa lubrificante através de um bico definido a uma determinada temperatura.
  • Separação de óleo : Procedimento para determinar a perda de óleo das graxas lubrificantes.
  • Teste SKF Emcor : testa as propriedades de prevenção de corrosão de graxas lubrificantes na presença de água ou soluções salinas. A graxa está no método SKF-Emcor de adição de água testado em rolamentos de esferas de alinhamento (uma graxa lubrificante deve causar corrosão, como. Como água e oxigênio longe da superfície do metal). O teste é realizado de acordo com a norma DIN 51802.
  • Vida útil da graxa lubrificante (FAG-FE9): Determinação da vida útil da graxa lubrificante em temperaturas elevadas. Para fins de teste, a graxa lubrificante é colocada em rolamentos de esferas de contato angular e carregada em temperaturas elevadas até a falha. O teste é realizado de acordo com a norma DIN 51821.
  • Corrosão do cobre : Determinação das propriedades corrosivas de óleos e graxas lubrificantes sobre cobre.
  • Viscosidade : As propriedades reológicas de uma graxa lubrificante são determinadas pela viscosidade de cisalhamento e sua estabilidade após a carga de cisalhamento.
  • Conteúdo de água: O excesso de água pode causar corrosão, cavitação ou oxidação do óleo, entre outras coisas, o conteúdo de água é determinado pela titulação de Karl Fischer.
  • Número da cor: A mudança na cor de uma graxa lubrificante em relação a um padrão pode fornecer informações importantes sobre o envelhecimento (e conseqüente oxidação) ou sobre qualquer contaminação de um óleo.
  • Ferrografia analítica : No caso de uma graxa usada, partículas de ferro indicam um processo de desgaste. Usando o ferromagnetismo, é possível separar as partículas de ferro (magnetizáveis) da gordura e classificá-las. As conclusões sobre o processo de desgaste podem ser tiradas da distribuição do formato e do tamanho das partículas de ferro.
  • Extração de óleo base: extração Soxhlet do óleo base do espessante.

Métodos gerais de análise

  • Análise de fluorescência de raios-X (XRF): análise de elemento com a possibilidade de um alto rendimento de amostra, recomendado para graxas lubrificantes frescas, podem ocorrer malfuncionamentos com graxas usadas
  • Espectrometria de emissão atômica (AES): análise de elementos com possibilidade de alto rendimento de amostra, recomendada para graxas lubrificantes novas e usadas. O AES pode ser realizado de acordo com o método RDE ou ICP.
  • Espectroscopia IR e Raman
  • Espectroscopia NMR

Métodos de análise para as matérias-primas utilizadas para a produção de graxa lubrificante

  • Ponto de inflamação : o ponto de inflamação é a temperatura na qual tantos vapores facilmente inflamáveis ​​se desenvolvem em um cadinho cheio com o líquido a ser testado que podem ser acendidos por um breve momento por ignição externa.
  • Número da cor: A mudança na cor de um óleo base ou aditivo (em comparação com um padrão) pode fornecer informações importantes sobre possível contaminação ou indicar armazenamento incorreto (processos de envelhecimento).

Impurezas

agua

Além da poeira, a água é um contaminante muito comum em graxas lubrificantes. Devido às suas propriedades químicas e físicas, a água tem efeitos diretos e indiretos massivos na graxa lubrificante.

A presença de água na graxa causa muitos problemas, incluindo:

  • A lubricidade da água é significativamente menor do que a das graxas; se houver água no ponto de lubrificação, nenhuma película lubrificante estável pode se formar, há desgaste de material abrasivo e possivelmente soldagem local.
  • A água promove a oxidação do metal e, conseqüentemente, do óleo.
  • A água freqüentemente forma soluções ácidas com gases de combustão, que devem ser neutralizados pelos componentes básicos da graxa lubrificante.

As possíveis causas para um alto teor de água incluem:

  • Costuras de solda com vazamento podem permitir que a água penetre na graxa.
  • A operação pára e arranca dos motores cria uma mudança constante de frio para quente para frio, etc. Durante o resfriamento, a condensação se forma com a água do ar ambiente ou dos gases de combustão.

O teor de água de uma graxa ou óleo pode, e. B. ser determinado por titulação de Karl Fischer . O uso quantitativo da espectroscopia de IV também é possível se uma graxa lubrificante padrão for conhecida (compare a intensidade das bandas de absorção).

Partículas estranhas

Partículas estranhas (incluindo poeira) podem causar desgaste prematuro no ponto de lubrificação; componentes de plástico podem ser danificados em particular.

Erro de produção

Sabão

Ao usar o sabão, vários erros de produção podem ocorrer:

  • Se a proporção de sabão na graxa for muito baixa, o óleo pode separar durante o armazenamento. O aumento do vazamento de óleo também pode ser observado no ponto de lubrificação, o que pode levar a um maior desgaste das peças a serem lubrificadas.
  • Se a proporção de sabão na graxa for muito alta, as partículas de sabão podem se agregar em partículas maiores e entupir os postos de abastecimento, os pontos de lubrificação podem secar e, quando está frio, pode-se observar uma pressão de fluxo maior.
  • Se as partículas de sabão forem muito grossas, os postos de abastecimento podem entupir e os pontos de lubrificação podem secar.

Classificação de graxas lubrificantes

De acordo com a classe de consistência

Isso é indicado no índice de consistência. É medido com um penetrômetro . A profundidade de penetração de um cone permite que ele seja atribuído a uma classe de consistência. É feita uma distinção entre consistências de 000 (fluente) a 6 (forte). O índice de consistência é especificado como uma classe NLGI de acordo com DIN 51818, e pode ser especificado em Ruh- ou penetração trabalhada, em que a gordura antes da medição de acordo com as especificações das instruções de teste na consistência medida de acordo com DIN ISO 2137 percussão é a tensão em uma simulação de rolamento.

Classificação de graxas lubrificantes de acordo com as classes NLGI de acordo com DIN 51818
NLGI Penetração de caminhada consistência Formulários
000 445 ... 475 fluentemente Caixa de engrenagens, lubrificação central
00 400 ... 430 fluxo fraco Caixa de engrenagens, lubrificação central
0 355 ... 385 semi liquido Caixas de engrenagens, rolamentos de rolos, lubrificação central
1 310… 340 muito macio rolamento de rolo
2 265 ... 295 suave Rolamentos, rolamentos lisos
3 220 ... 250 empresa média Rolamentos, rolamentos lisos, bombas de água
4º 175… 205 firmemente Rolamentos de rolos, bombas de água
5 130 ... 160 muito forte Bombas de água, graxa de bloco
6º 85… 115 duro Bloco de gordura

De acordo com os objetos a serem lubrificados

Graxa vermelha para rolamentos automotivos.

De acordo com a área de aplicação

  • Gorduras normais
  • Graxas multiuso
  • Graxas EP
  • Graxas de alta temperatura

Aplicações para graxas lubrificantes

Stauffer rifles na máquina de elevação da mina de carvão Hanover

Como os óleos lubrificantes, as graxas lubrificantes são usadas para reduzir o atrito mecânico e o desgaste.

As graxas lubrificantes atuam através de uma película que se acumula entre as superfícies lubrificantes. Desta forma, a graxa evita o contato direto entre as superfícies que se movem umas contra as outras. Na prática, entretanto, isso não é suficiente para formar uma película lubrificante estável que separe completamente as superfícies de atrito umas das outras.

Vantagens da lubrificação com graxa em comparação com a lubrificação com óleo:

  • A graxa não escorre do ponto de lubrificação
  • Adequado para pontos de lubrificação que se movem lentamente ou raramente
  • Efeito de vedação e proteção do ponto de lubrificação contra a entrada direta de sujeira e água
  • Proteção contra corrosão, desde que a graxa tenha sido adicionada de forma adequada
  • O sabonete também pode ajudar a separar os parceiros de contato
  • Com a lubrificação com óleo, o óleo pode separar completamente os dois parceiros de fricção, por ex. B. em um mancal liso hidrodinâmico

Desvantagens da lubrificação com graxa em comparação com a lubrificação com óleo:

  • Com a lubrificação com graxa, o atrito do rolamento permanece na faixa de atrito misto .
  • Em velocidades mais altas, por ex. B. em rolamentos de alta velocidade, a gordura se aquece mais devido à sua maior viscosidade e atinge a temperatura crítica na qual o óleo base se decompõe mais rapidamente.
  • Com movimentos pequenos (oscilantes), as graxas lubrificantes costumam ter problemas para abastecer o ponto de lubrificação com óleo base
  • Nenhum resfriamento do ponto de lubrificação devido à falta de circulação
  • Nenhum efeito de limpeza no ponto de lubrificação.
  • Se o ponto de lubrificação for relubrificado, a facilidade de limpeza do ponto de lubrificação depende da adesão da graxa.

Se nenhum enchimento permanente for planejado e o ponto de lubrificação estiver aberto, os bocais de graxa são usados para poder trazer graxa nova regularmente para o ponto de lubrificação com uma pistola de graxa como parte de um plano de manutenção ou lubrificação. A graxa velha e suas impurezas são pressionadas para fora do ponto de lubrificação e podem ser removidas se o colar feito de graxa velha no ponto de lubrificação não for desejado como um selo contra a penetração de poeira e sujeira.

Comparação de algumas graxas

Propriedades de várias gorduras

Tipo de gordura Veja Temp. Mín. Temp. Máx. Comportamento frio À prova d'água Caminhada contínua Proteção contra corrosão Ponto de queda preço
Sabonete de metal Ca liso macio −35 ° C +80 ° C Nós vamos muito bem Nós vamos ruim 80..100 ° C
Sabonete de metal fibroso, macio −30 ° C +120 ° C moderado inconsistente moderado Nós vamos 130..200 ° C
Sabonete de metal li liso macio −40 ° C +140 ° C Nós vamos resistente muito bem muito mal 170..220 ° C 1
Sabonete de metal suave, claro −35 ° C +80 ° C Nós vamos incha moderado muito bem ~ 120 ° C 3
Graxa Li / Pb 0 ° C +75 ° C ruim resistente ruim Nós vamos ~ 90 ° C 1,5
Gordura Ca / Pb 0 ° C +75 ° C ruim resistente ruim Nós vamos ~ 90 ° C 1,5
Complexo de Ca liso macio +180 ° C moderado muito bem moderado Nós vamos > 240 ° C 0.9..1.2
Complexo de li liso macio + 180 ° C Nós vamos Nós vamos muito bem Nós vamos > 240 ° C
Complexo de Al liso macio +180 ° C muito bem moderado Nós vamos > 200 ° C 3..4
Graxa de silicone liso macio +320 ° C Nós vamos resistente moderado - 30..50

A coluna de preços fornece uma proporção aproximada, que o sabão de metal de lítio assume como 100%.

Veja também

  • Graxas lubrificantes DIN 51825 e lubrificantes sólidos
  • Diretriz VDI 2202 Lubrificantes e dispositivos de lubrificação para rolamentos lisos e de rolos
  • Sabonetes de metal são usados ​​para engrossar o óleo base, a fim de atingir a consistência desejada da graxa
  • Apesar do nome, a graxa ou pasta de cobre não é realmente uma graxa lubrificante

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