گریس و روغن

تعریف گریس

گریس به ماده ی جامد یا نیمه جامدی گفته می شود که دارای گرانروی زیادی است. از مشتقات ترکیبی چند صابون یا نفت به وجود آمده است . در ساختار این ماده از پرکننده های استفاده شده است که به قطعاتی که متحرک هستند . با فشار زیادی کار می کنند بچسبد و جدا نشود .

گریس از مشتقات نفتی است که دارای گرانروی زیادی می‌باشد ، انجمن تست مواد آمریکا (ASTM)  یا The American Society for Testing and Materials  گریس را ترکیبی نیمه جامد یا جامد تعریف کرده است. یک محصول نفتی و یک صابون یا ترکیبی از صابون، با یک پرکننده مناسب است که برای نوع خاصی از روانکاری تولید می شود.

تاریخچه گریس

واژه گریس از ریشه لاتین واژه کراسوس به نام چربی گرفته شده است.  منظور، روانکار گریس بوده که که از فرایند امتزاج یک پرکننده در روغن های پایه معدنی، سنتتیک یا زیست شناختی (بیولوپیک) به دست می آید.

نخستین گریس های ساخته شده، پایه کلسیم بود که به صورت ترکیب مواد بدون کاربرد گرما، به صورت سرد به دست می آمد. صابون از ترکیب یک چربی، روغن صمغ، یک نوع اسید چرب و یک قلیا، مانند آهک، ساخته شد. آمیختن آن ها در روغن های پایه معدنی و مقداری آب برای گسترش صابون در روغن منجر به ساخت گریس های نخستین شد .

اختلاط به توسط دست انجام می گرفت که بعدها از ماشین بهره گیری شد. امروزه آن فراورده به دست آمده را ما به عنوان یک روانکار خوب نمی شناسیم. اما برای وسیله های نقلیه با سرعت کم در سال های ۱۸۰۰ تا ۱۹۰۰میلادی، به اندازه کافی خوب بود . به مرور کاربرد آن محدود و بیشتر به نام روانکار اکسل نامیده می شد. اگر برای کاربرد در سرعت و یا گرمای زیاد به کار گرفته می شد. آب آن تبخیر و گریس قوام خود را از دست می داد. زیرا آبی که برای واکنش ماده به کار گرفته شده بود در خود گریس باقی می ماند.

باتوجه به گسترش صنعت و ساخت ماشین های نو، وسیله های برقی، لوکوموتیوها و … ، با کارکرد در سرعت و دمای زیاد، گریس های بهتری مورد نیاز شد. ساخت گریس های پایه کلسیم از چربی های جانوری و بهره گیری از گرما، جایگزین پخت سرد شد. این گریس دارای قوام بسیار نرم، کارا و مقاوم در برابر آب بود. برای ثبات صابون در روغن پایه معدنی، به گونه حتم می بایستی از آب بهره گیری می شد . مقدار آن بسیار کم، یک یا دو درصد بود. در نهایت این گریس برای مصرف هایی که دمای کاربرد نزدیک به دمای تبخیر آب داشت، تا حدودی مناسب بود. گریس پایه کلسیم، آب درون خود را تا مدت ها مشروط بر آن است که دمای کاربرد کم در حدود ۶۰ C ° باشد، نگهداری می کرد.

به مرور گریس ها پیشرفت کرده و به آنچه که ما امروز از گریس شناخت داریم، تبدیل شدند .

مواد سازنده گریس

انجمن تست مواد آمریکا  نشان می دهد که در انواع گریس  سه مولفه وجود دارد که گریس روان کننده را تشکیل می دهند. این اجزاء عبارتند از

روغن (oil ).

غلیظ کننده (thickener).

افزودنی ها (additives ).

روغن پایه و افزودنی جزء اصلی در فرمولاسیون های گریس هستند .به همین دلیل تأثیر قابل توجهی در کیفیت و کارایی گریس دارند. غلیظ کننده که اغلب به اسفنجی معروف است.روان کننده (روغن پایه و مواد افزودنی) را در خود نگه می دارد.

روغن پایه (oil)

اکثراْ گریس‌های تولید شده از روغن معدنی(mineral oil)   که مشتق شده ازنفت هستند، می باشند. این روغن ها به دلیل طاقت کار در دمای بالا یا پایین، عملکرد رضایت بخشی در بسیاری از کاربردهای صنعتی را ارائه می دهند.

 غلیظ کننده (thincker)

غلیظ کننده ماده ای است که در ترکیب با روغن پایه، ساختار جامد نیمه رسانا را تولید می کند. غالباْ نوع غلیظ کننده مورد استفاده در گریس‌ها بر پایه فلز که اصطلاحا به آن صابون فلزی (metallic soap) گفته می شود، است. این صابون شامل لیتیوم، آلومینیوم، خاک رس، پلی اوره، سدیم و کلسیم است.

امروزه غلیظ کننده  های پیچیده تر(complex thickener) به دلیل تحمل دمای بالاتر و تحمل بار بیشتر، محبوبیت زیادی در تولید گریس به دست آورده اند.

گریس‌های امروزی با ترکیبی از صابون معمولی فلز با یک عامل پیچیده  (complex thickener)،  ساخته می شوند. رایج ترین گریس پیچیده بر پایه لیتیوم است، که به گریس لیتیومی مشهور هستند. این نوع گریس ها  با ترکیبی از صابون معمولی لیتیوم و اسید آلی کم مولکولی به عنوان عامل غلیظ کننده ساخته شده است.

 غلیظ کننده  بدون صابون (Non soap) برای کاربرد در محیط های با درجه حرارت بالا کاربرد اساسی دارند. بنتـونیت (Bentonite) و سیلیس دو نمونه از غلیظ کننده  بدون صابون اند که در دمای بالا ذوب نمی شوند.

درست است که غلیظ کننده قادر به مقاومت در برابر درجه حرارت بالا هستند. اما به دلیل اینکه روغن پایه به سرعت در دمای بالا اکسید می شود. لذا این دمای بالا نباید به مدت زمان طولانی ادامه پیدا کند.

افزودنی ها (Additives)

افزودنی ها نقش چند گریس روان کننده اجرا می کنند. افزودنی ها در درجه اول خواص مطلوب موجود را افزایش می دهند. خواص نامطلوب موجود را کاهش داده و در گریس خواص جدید مطلوب ایجاد می کند. شایع ترین مواد افزودنی گریس عبارتند از: جلوگیری از اکسیداسیون و جلوگیری از زنگ، عوامل کاهش اصطکاک.

طرز تهیه گریس

گریس از مخلوط قلیای فلزی ( کلسیم، سدیم ، لیتیم) و سپس صابون های فلزی که ترکیبی آمینو اسید دارند در دستگاه مخصوصی که روانساز نام دارند .ساخته می شود.

شاخص گرانروی گریس

گریس ها بر اساس گرانروی، درجه بندی دارند که این شاخص از روانترین گریس شروع و به گرانرو (غلیظ ترین) گریس را شامل می شود.

گریس و روغن

کاربرد گریس

گریس بیشتر در شرایطی که نمی توان از روان کننده های مایع استفاده کرد. مقرون به صرف نیست، استفاده می شود. تفاوت اساسی گریس ها با روان کننده ها این است که گریس پاک کنندگی وخنک کنندگی ندارد. گریس ها با اینکه در قیاس با روانکارها مصرف کمتری دارند. ولی از جایگاه بالایی برخوردارند و نمی توان مواد دیگری جایگزین آن کرد. همچنین نیروهای محرکه بدون گریس قابلیت استفاده ندارد.

ویژگی های گریس در روغن صنعتی (انواع روغن های صنعتی : روغن گیربکس، روغن موتور و غیره) وجود ندارد.

عمده مصارف گریس شامل موارد زیر می شود:

• به دلیل اینکه گریس روی سطح باقی می ماند . یک لایه روانکار همیشه روی سطح قرار دارد .در ماشین آلات صنعتی که به صورت متناوب مورد استفاده قرار می گیرند . یا در مدت زمان طولانی در حالت ذخیره قرار می گیرند، کاربرد دارد.
• ماشین آلاتی که روانکاری مکرر آنها قابلیت اجرایی ندارد. گریس ها قادرند قطعات غیرقابل دسترس ماشین را برای مدت زمان طولانی بدون نیاز به روانکاری مجدد نگهدارند. این مسئله در برخی از موتورهای الکتریکی و گیربکس ها بیشتر کاربرد دارد .
• گریس همچنین در روانکاری ماشین آلاتی که تحت شرایط شدید مانند دماهای و فشار بالا، بارهای شوک یا سرعت آهسته تحت بار سنگین هستند، کاربرد دارد.

 

• ·         گریس ها به سبب کمتر بودن تعداد دفعات روانکاری نسبت به روغن ها می توانند باعث کاهش هزینه در مصرف می شوند. این مسئله زمانی اهمیت پیدا می کند که دسترسی به ماشین آلات سخت تر باشد مانند : بلبرینگ هایی که در دسترس نیستند. خطوط محرکه و غیره. گریس همچنین می تواند مانند که یک مانع قوی در برابر خروج برخی مواد اضافه شده و ورود گرد و خاک محسوب شود.

 

• کاسه نمدهایی که به وسیله ی روغن آب بندی می شوند. چون اصطکاک بیشتری با قطعات پیدا می کنند. سبب هدر رفتن نیروی بیشتر می شوند. به این دلیل استفاده از گریس در آب بندی کاسه نمد ها و قطعات خاص باعث صرفه جویی هزینه ای می شود. همچنین طول عمر گریس به نسبت روغن بالاست و با طول عمر قطعه یکی است .
• گریس به دلیل دوام و ماندگاری بالا سبب طول عمر بیشتر قطعه است.
• اصطحکاک متر در زمان به راه اندازی دستگاه دارند.
• مشکل روانکاری در مجاورت آب با گریس حل شده است.
• قدرت کار در دماهای بسیار بالا، شوک های مداوم، سرعت پایین، فشار زیاد از ویژگی های خاص گریس است.

مهمترین حقیقت در مورد گریس

گریس باید در شرایط کاری بماند. وقتی که بار روی یاتاقان یا هر سطح لغزنده دیگر که برای کاهش اصطحکاک از گریس استفاده می شود، نباید از زیر سطح کار فرار کند .

گریس نباید تحت بار های مختلف و شرایط کاری تعریف شده . دمای کاری مورد نظر خواص خود را از دست بدهد .

عواملی که از موارد گفته شده بر کاربرد گریس ها تاثیر بیشتری  دارد شامل عواملی همچون قوام و دوام مکانیکی، توان تحمل فشار، مقاومت در برابر آب، پایداری در برابر اکسیداسیون است. همچنین ماندگاری و مقاومت آتن در دماهای بالا بر عملکرد مثبت گریس ها تاثیر منفی آنچنانی ندارد.

تاثیر رنگ بر عملکرد گریس

امروزه گریس های رنگی زیادی برای استفاده در صنعت وجود دارند. این گریس ها که در بازار در دسترس می باشند .عبارتند از: گریس های سفید، سیاه،  آبی، سبز، بنفش،  قرمز، شفاف، زرد و طلایی و غیره. با توجه به نظرات مختلفی که در مورد رنگ گریس های وجود دارد.

گریس سفید

گریس سفید رنگ نتن می دهد که این رنگ گریس در ماشین آلات صنایع غذایی قابل استفاده است.

گریس سیاه

گریس های سیاه رنگ، گریس های معمولی و یا گرافیتی می باشند که به منظور استفاده در شرایط کاری دشوار مورد استفاده قرار می گیرند.

گریس قرمز

گریس هایی که به رنگ قرمز هستند نشان دهنده ی این نکته می باشند .که این گریس ها برای استفاده در مکان های با دماهای بالا مناسب می باشند.

گریس آبی

برعکس گریس قرمز برای دماهای پایین نسبت به تناسب گریس ها، گریس آبی رنگ استفاده می شود.

گریس سبز

برای سازگاری گریس با محیط زیست از رنگ سبز استفاده می کنند. با این حال هیچ محدودیتی در این زمینه وجود ندارد.

سفید کننده های گریس های صنعتی

دی اکسید تیتانیوم (Tio2) و اکسید روی (Zno) از رایج ترین سفید کننده هایی هستند که به منظور سفید کردن رنگ گریس های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا این گریس ها به شکل پودرهای جامد به کار برده می شود. در گریس های روان کاری، میزان این ترکیبات از نیم الی ۱۰ درصد و حتی بسته به نوع سایز و اندازه ی مواد اولیه که در ترکیب پایه ی گریس مورد استفاده قرار می گیرد، بیشتر تغییر یابد.

اخیرا، در گریس های پایه ی لیتیوم، لیتیوم کمپلکس و کلسیم سولفونات، درصد های متفاوتی از دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی، را مورد استفاده قرار می دهند. این سفید کننده ها تاثیر زیادی را بر روی بعضی از ویژگی های گریس، همچون نقطه ریزش، قدرت نفوذ، پایداری مکانیکی، خصوصیات ضد فرسایشی، میزان جداسازی روغن و سفت شدن در انبار مورد تحقیق قرار گرفته شده است.

نتایج این تحقیقات و پژوهش نشان داد که  افزایش دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی، بر روی نقطه ریزش تاثیر زیادی ندارد. با این حال می توان افزایش قدرت نفوذ آن را با مقدار ۵ درصد مشاهده کرد. از نظر پایداری مکانیکی که به حالت آزمایشی قدرت نفوذ بعد از ۱۰۰۰۰ بار ترزیق دوگانه صورت گرفته، زمانی که به سفیدکننده ها به مقدار بیش از ۲ درصد اضافه شدند.در قیاس با میزان تغییر پس از ۱۰۰۰۰ بار ترزیق دوگانه، میزان متغییر بودن قدرت نفوذ آن پس از ۶۰ بار ترزیق دوگانه بیشتر بوده است .

تابش آفتاب ، گرما و آب

محیطی که گریس در آن نگهداری می شود، از مهمترین نکات در نگهداری از گریس است. مثلا قرار گرفتن در معرض تابش آفتاب ویا گرما و آب به مقتضای کاربردی که دارد.در رنگ گریس و به تناسب در عملکرد گریس تاثیر منفی دارد . به مثال های زیر توجه کنید.

زمانی که گریس در برابر تابش مستقیم نور قرار گرفته باشد. گریس مورد نظر تدریجا بی رنگ می شود .جذابیت اولیه ی خود را که در موقع تولید و یا بسته بندی داشته است از بین می رود.

آب نیز یکی از عواملی است که می تواند بر روی رنگ گریس تاثیر منفی داشته باشد. گریسی که به مدت ۲۴ ساعت بر روی آب شناور بوده است، علاوه بر اینکه حل نخواهد شد. بلکه رنگ آن نیز از قرمز به رنگ نارنجی تغییر خواهد داشت. رنگ گریس در عملکرد کلی آن تاثیر جزیی مانند معایب روانکاری با گریس، عدم قابلیت خنک کنندگی گریس، عدم قابلیت نفوذ به قطعات ریز و روانکاری آنها دارد.

انواع گریس ها

اخیرا در زمینه ی توسعه و تحول عظیم انواع مختلف گریس ها از جمله گریس های پایه ی لیتیوم و یا گریس های لیتیوم کمپلکس، گریس آلومینیوم کمپلکس، گریس کلسیم سولفات، گریس باریم کمپلیکس، گریس پلی اوره و بسیاری از گریس های دیگر در این سال های اخیر رشد و پیشرفت خیلی خوبی داشته اند.

 

گریس و روغن

 

 

جالب است که بدانید گریس های روان کاری امروزه هم در مبنای زبری و نرمی و یا بوی خود مورد قضاوت قرار دارد .

گریس ها با توجه به پایه صابونی خودشان نام گذاری می شوند. آنها انواع مختلفی دارند و هر کدام کاربرد خاص و مشخصی دارند. ویژگی هایی هر گریس با توجه به آن قضاوت،  تقسیم بندی و یا انتخاب می شود شامل:

• رنگ.

• نقطه قطره‌ایی شدن.

• بیشترین دمای مجاز عملیاتی.

• کمترین دمای مجاز عملیاتی.

• عمر گریس.

• قابلیت پمپاژ.

• پایداری فشار مکانیکی.

• مقاومت در برابر شسته شدن.

که گریس های مختلف بسته به نوع آنها دارای تمام یا برخی از ویژگی های فوق هستند .

گریس کلسیم

از اولین گریس های عرضه شده در صنعت، گریس های کلسیم است. البته این روزها گریس های اولیه پایه کلسیم که به روش سرد تولید می شدند، تولید نمی شوند. گریس های اولیه جای خود را به گریس های پیچیده‌تر کلسیم کمپلکس داده اند. گریس های کلسیم کمپلکس به دلیل قیمت مناسب و ضد آب بودن جزو گریس های پر مصرف در صنعت هستند.

گریس سدیم

گریس های سدیم با وجود اینکه ضد آب نیستند. بعد از گریس های کلسیم با بازار عرضه شدند و جزو گریس های ارزان قیمت با کیفیت روانکاری خوب است.

گریس لیتیم

گریس لیتیم در زمان جنگ جهانی باعث وقوع انقلاب در زمینه روانکاری شد. ویژگی های خاص این گریس از جمله محدوده دمایی خوب و مقاومت خوب در برابر شسته شدن با آب، آن را  برای هر کاری مناسب کرده است.

گریس آلمینیوم

گریس آلمینوم از بهترین و با کیفیت ترین گریس ها است. این گریس ها نسبت به سایر گریس ها گران قیمت تر هستند و عملکرد عالی برای کار در دمای بالا دارند .

گریس پلی اوره

برخلاف گریس های بالا گریس پلی اوره  پایه غیر فلری دارد. جزو گریس ها با کیفیت چند منظوره تقسیم بندی می شوند. به واسطه اینکه صابون آن غیر فلزی است، خواص ویژه‌ایی دارد .

نکته مهم در مورد روانکاری

برای روانکاری بلبرینگ و یاتاقان استفاده از گریس توصیه می شود. اگر چه  هم می توانیم طبق شرایط مشخص از روغن روانکار و هم از گریس استفاده کنیم. البته نکته مهم نوع گریسی مورد استفاده است (گریس لیتیم،گریس سدیم و …). همچنین این نکته را باید در نظر داشت که انتخاب نادرست گریس می تواند عمر دستگاه را کاهش دهد. هزینه سنگینی را روی دست ما بیاندازد.  لذا توصیه می کنیم حتما (۰ تا ۱۰۰ انتخاب مهندسی گریس) را مشاهده فرمایید .

روش نام گذاری گریس‌ها  با استــاندارد  ISO 6743-9

نامگذاری گریس ها مطابق سیستم ISO بصورت ISO-L-XZ1Z2Z3Z4-Z5 است.

حروف ابتدایی L و X در این سیستم نامگذاری برای گریس ها همواره ثابت بوده است. به ترتیب نشانه روانکاری (Lubricant)   و گریس می باشند. هر کدام از حروف  Z1 تا Z4 نیز توسط جداول مطابق شکل زیر تعیین می شود :

Z5  نیز بیانگر نمره گریس مطابق NLGI بوده که از ۰۰۰ تا ۶  تغییر می کند.  همانطور که قبلاً اشاره شد ۰۰۰ بیانگر رقیق ترین نوع گریس و ۶ بیانگر غلیط ترین نوع گریس است .

به عنوان مثال گریس ISO-L-XBFFB-00 گریسی است با مشخصات زیر:

• حداقل دمای کاربرد B معادل C°  ۲۰-.
• حداکثر دمای کاربرد F معادل C°  ۱۸۰+.
• با رفتار در حضور آب F به معنی محافظت از زنگ زدگی در برابر آب نمک در محیط های مرطوب.
• با ادیتیو EP.
• با نمره NLGI معادل ۰۰

طبقه بندی گریس به روش  DIN 51502  (استـــاندارد آلمان)

نامگذاری گریس ها مطابق سیستم DIN بصورت  X1 X2 X3 X4 X5 است.

هر کدام از حروف  X2،X1  و X4 مطابق جداول زیر تعیین می شود :

X3  بیانگر نمره گریس مطابق NLGI بوده و از ۰۰۰ تا ۶ تغییر می کند. X5 نیز عدد مربوط به پائین ترین دمای کارکرد گریس مطابق استاندارد DIN 51 805 در فشار ۱۴۰۰ میلی بار است.

برای مثال گریس KF3P -40 گریسی است با مشخصات زیر:

• گریس مناسب برای بلبرینگ ها و یاتاقان ها.

• مواد افزودنی F دارای روانکارهای جامد.

• گریس گرید ۳.

• بیشترین دمای مجاز عملیاتی ۱۶۰+C°.

• کمترین دمای مجاز عملیاتی ۴۰-C°.

برای مثال گریس GF2P -20 گریسی است با مشخصات زیر:

• کاربرد G برای روانکاری دنده های بسته.
• مواد افزودنی F دارای روانکارهای جامد.
• گریس گرید ۲.
• بیشترین دمای مجاز عملیاتی ۱۶۰+C°.
• پائین ترین دمای کاربرد  C°۲۰-.