Общие сведения о смазочных материалах для автомобилей

Общие сведения о смазочных материалах для автомобилей

1. Функции, выполняемые смазочными материалами, и их классификация Смазочные материалы играют огромную роль для автомобилей, выполняя следующие функции:

1) смазочная в широком интервале температур в при запуске, прогреве, рабочем режиме и при перегреве механизма для уменьшения сил трения, уменьшения износа и предотвращения заеданий;

2) отвод тепла от нагревающихся при трении деталей;

3) уплотнение узлов трения;

4) удаление продуктов износа;

5) химическая защита поверхности деталей от коррозионного воздействия внутренних и внешних факторов При выполнении своих функций смазочный материал дополнительно должен обеспечить минимальные отложения на деталях механизмов, максимальную химическую и физическую стабильность и минимальный угар (моторные масла).

В зависимости от своего агрегатного состояния смазочные материалы подразделяются на жидкие (масла), полутвердые (пластичные смазки) и твердые (графит, дисульфид молибдена и т. д.). В зависимости от назначения автомобильные масла подразделяются на моторные (для двигателей с искровым зажиганием, дизельные и универсальные), трансмиссионные (для передач с зубчатым зацеплением, для автоматических трансмиссий) и прочего назначения (гидравлические, обкаточные, моющие, консервационные). В зависимости от основы масла могут быть растительными, минеральными (из нефти), синтетическими и полу (частично)синтетическими.

Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло. Животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).

Синтетические базовые масла — это полимеры и олигомеры (полимеры с малым числом цепей), полученные методом синтеза из различных мономеров. Разновидности синтетических масел представлены в таблице:

ПАО — Полиальфаолефины (РАО) являются наиболее широко используемыми синтетическими маслами. ПАО — это синтетические углеводородные соединения, не содержащие серы, фосфора или металлов. Благодаря отсутствию парафинов, они имеют низкую температуру застывания, обычно ниже -40°С. Вязкость при 100 °C от 2 до 100 сСт, а индекс вязкости обычно превышает 140. ПАО обладают хорошей термической стабильностью, но требуют использования антиоксидантов для обеспечения стабильности против окисления. Растворяющая способность этих жидкостей ограничена по отношению к некоторым присадкам, и они вызывают усадку уплотнений. Оба недостатка преодолевают добавлением небольшого количества сложных эфиров. Применяются для производства автомобильных универсальных и всесезонных моторных, трансмиссионных и гидравлических масел, индустриальных холодильных и компрессорных масел. ПАО — самые дешевые из синтетических базовых масел.

Сложные эфиры двухосновных кислот (диэфиры) синтезируются при взаимодействии органических кислот и спиртов. Диэфиры имеют более разнообразную структуру, чем ПАО, но также как ПАО, они не содержат серы, фосфора, металлов и парафинов. Температура застывания — в пределах от -50°С до -65°С. Преимущество диэфиров — их хорошая термическая стабильность и прекрасная растворяющая способность. Они очень хорошо растворяют лаки и отложения.

Эфиры полиолов (неопентилы), так же как и диэфиры, получают взаимодействием органических кислот и спиртов. Полиолами называют соединения, молекулы которых содержат две спиртовые, функциональные группы, например триметилпропан, неопентилгликоль, пентаэритрит. Эфиры полиолов не содержат серы, фосфора или парафинов. Температура их застывания — в пределах от -30°С до -70°С, индекс вязкости от 120 до 160. Эти жидкости обладают очень хорошей термической стабильностью и противостоят гидролизу несколько лучше, чем диэфиры.

Алкилированная ароматика образуется при реакции олефинов с ароматическим углеводородом. Такие жидкости обладают хорошими низкотемпературными свойствами и хорошо растворяют присадки. Индекс вязкости — около 50 у жидкостей с линейной алкильной цепью и около нуля у жидкостей с разветвленной алкильной цепью. Применяются при производстве арктических масел и моторных масел для двухтактных двигателей.

Полиалкиленгликоли (полигликоли, полиэфиры) представляют собой полимеры окиси алкиленов. В общем, полиалкиленгликоли обладают хорошей стабильностью при высокой температуре и высоким индексом вязкости. Они могут использоваться в широком диапазоне температур. Они мало склонны к образованию отложений и способны стабилизировать продукты собственного разложения. Применяются в основном как охлаждающие жидкости в системах охлаждения автомобилей, при обработке металлов, как тормозные и гидравлические жидкости.

Эфиры фосфорной кислоты (РН) синтезируются из оксихлорида фосфора и спиртов или фенолов. Они используются как базовые масла, а также как присадки к минеральным и синтетическим смазочным материалам. У них хорошая термическая стабильность, температура застывания в пределах от -25°С до -5°С. Однако их индекс вязкости очень низкий, в пределах от 0 до 30. Применяются для компрессорных масел, негорючих гидравлических жидкостей, как противоизносные присадки.

Силиконовые масла (силоксаны, полисилоксаны) — химически инертные и термически стойкие синтетические масла. Имеют низкую температуру застывания — ниже -50^оС, наивысший индекс вязкости (около 300) и не вспениваются. Не обладают хорошими смазочными свойствами и не смешиваются с минеральными маслами. Применяются при изготовлении специальных компрессорных масел и гидравлических жидкостей и в качестве электроизоляционного масла.

Фторсодержащие эфирные масла (FK) — химически инертные, негорючие синтетические масла с высокой стойкостью к окислению и температуре, с хорошими диэлектрическими свойствами. Недостатки — относительно низкий индекс вязкости и высокая температура застывания. Применяются при изготовлении масле для холодильной техники.

Полусинтетические масла. Свойства минеральных масел можно улучшать заменой части минерального масла на синтетические компоненты. Таким образом, можно производить обладающие хорошими свойствами при низких температурах, круглогодичные масла, которые трудно производить на базе одного только минерального масла.

(PFPE — перфторполиэфиры; силиконовое метил — полиметилсилоксан; силиконовое фенил — полимфенилсилоксан) Пластичная смазка — это продукт, полученный диспергированием загустителя в жидком смазочном материале с консистенцией от полужидкой до твердой. В его состав могут входить дополнительные ингредиенты, необходимые для обеспечения специфичных свойств. Проще говоря, смазка — продукт загущения масла специальными загустителями, который может содержать и дополнительные функциональные присадки. Существование смазок на сегодняшний день обуславливается тем, что не все узлы, детали, агрегаты можно смазать маслом по причине их конструктивных особенностей. Смазки по сравнению с маслами имеют ряд недостатков, с которыми конструкторам приходится мириться, например, в сравнении с маслом смазки хуже отводят тепло от деталей трения и смазка вынуждена удерживать в себе продукты износа деталей и продуктов старения (разрушения) самой смазки.

Металлические мыла как загустители получают из жирных (алифатических) органических кислот:

R — COOH + MeOH > R — COOMe + Н₂О Неорганические загустители — глины (бентониты) и силикагели (SiO₂) обладают очень высокими абсорбирующими свойствами.

В результате загущения получается своего рода пространственный каркас (или губка), созданный молекулами загустителя, который удерживает в себе масло с присадками. В зависимости от типа применяемого загустителя будет отличаться структура каркаса, что естественно будет влиять и на функциональные свойства смазки.

2. Присадки к смазочным материалам смазка пластичная присадка При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т. е. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались/старели/ в течение длительного времени. По этой причине все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать более 20%. Наиболее крупные производители присадок: Lubrizol, Infineum (контролируется Shell/Exxon), Oronite (контролируется Chevron) и Ethyl (ныне Afton). В общей сложности им принадлежит более 90% мирового рынка присадок.

Присадки к смазочным материалам классифицируются по своему назначению.

Присадки для защиты металлических поверхностей:

1) противоизносные и противозадирные

2) модификаторы трения (антифрикционные присадки);

3) ингибиторы окисления и коррозии;

4) моющие присадки;

5) диспергирующие присадки Присадки для защиты масла:

1) противопенные присадки;

2) антиоксиданты (антиокислительные присадки) Присадки, расширяющие область применения:

1) депрессорные присадки (для понижения температуры застывания);

2) модификаторы вязкости (загущающие присадки) Многофункциональные присадки улучшают одновременно несколько свойств масла.

Разработка нового пакета присадок часто занимает не один год и стоимость его для компании может составлять несколько миллионов долларов. Пакеты присадок смешивают по четко прописанной рецептуре с базовыми маслами (смешивание еще называют блендинг). Каждая присадка, подобно лекарству, оказывает не только прямое действие, но дает и побочные эффекты.