گزارشهای تازه درباره «نقش اساسی ادتیوها و مواد افزودنی در عملکرد و کیفیت روغن موتور و روانکارها» منتشر شده است. آخرین بررسیها نشان میدهد دنیای روانکارهای صنعتی و خودرویی یکی از پرتنوعترین صنایع است، چرا که هر ماشینآلات و موتور و دستگاهی برای کارکرد و شرایط عملیاتی ترکیبی خاص خویش، روانکارمخصوص خود را میطلبد.... در ادامه مهمترین نکات این گزارش ارائه شده است.
دنیای روانکارهای صنعتی و خودرویی یکی از پرتنوعترین صنایع است، چرا که هر ماشینآلات و موتور و دستگاهی برای کارکرد و شرایط عملیاتی ترکیبی خاص خویش، روانکارمخصوص خود را میطلبد. روغن پایههای سینتتیک هم به تنهایی نمیتوانند وظایف روانکارها را به طور کامل انجام دهند، از طرفی روانکارها و روغن موتورها برای اینکه بتوانند در شرایط سخت عملیاتی و زمان طولانی کارکرد بهینه و بالایی داشته باشند، نیاز به ادتیوها و مواد افزودنی ویژهای دارند.
همانطور که قبلا در مقاله تاریخچه صنعت روانکارهای صنعتی و خودرویی اشاره گردید، حرکت نسبی سطوح در تماس با هم فارغ از جنس سطوح، موجب مشکلات متعددی همچون اصطکاک و خوردگی سطوح میگردد.
در هزاره چهارم قبل از میلاد مسیح با اختراع چرخ وارابهها، توجه بشر به تسهیل حرکت نسبی سطوح در تماس با یکدیگر معطوف گردید؛ چرا که محورهای چرخهای ارابه پس از مدتی بر اثر اصطکاک و حرارت نیمسوز میشدند. در طول تاریخ و با پیشرفتهای صنعتی، تسهیل حرکت نسبی سطوح در تماس با هم به یک چالش جدی تبدیل گردید.
در سال ۱۹۶۴ میلادی دیوید تابور فیزیکدان انگلیسی، دانش جدیدی با عنوان ” تریبولوژی یا سودهشناسی ” معرفی نمود. تریبولوژی یا سودهشناسی یک علم میان رشتهای از مهندسی مکانیک و مهندسی مواد است که در واقع به بررسی برهمکنش سطح و حرکت میپردازد. تریبولوژی از واژه یونانی” تریبو” به معنای لغزش دو جسم روی یکدیگر مشتق شده و تمام فرآیندهای اصطکاکی بین دو جسم (سطح) که با هم در تماس بوده و نسبت به یکدیگر دارای حرکت میباشند را در برمی گیرد. تریبولوژی یا سودهشناسی به بررسی و مطالعه اصطکاک، سایش و فرآیند روانکاری سطوح درگیر دارای حرکت نسبی میپردازد.
در واقع علم تریبولوژی به شناخت، آنالیز، پیشبینی و کنترل عوامل و تاثیرات ناشی از حرکت اجسام درگیر میپردازد.
روانکارها ( Lubricants) به منظور کنترل و به حداقل رساندن اصطکاک و سایش بین سطوح متحرک در حال تماس، فیلمی (لایه نازکی) از لوبریکنت را بین سطوح ایجاد میکنند.
روانکار مادهای جامد، نیمهجامد، مایع و یا گاز است که با توجه به ویژگیهایی که دارد، برای جلوگیری از اصطکاک و سایش سطوح درگیر مورد استفاده قرار میگیرد. روانکارها علاوه بر کاهش اصطکاک و جلوگیری از سایش سطوح، عملکردهای متفاوتی همچون جلوگیری از خوردگی، کنترل دما و آلودگی، کاهش مصرف انرژی، انتقال نیرو و آببندی نیز دارند.
روانکارها به منظور عملکرد کارآمد و موثر دستگاهها بسته به شرایط عملیاتی دستگاه، وظایف مختلفی دارند:
بسته به کاربرد روانکارها، از موارد ذکر شده ممکن است بعضی، از وظایف اصلی روانکار و بقیه به عنوان وظایف فرعی مطرح باشند. روانکارها برای اینکه بتوانند وظایف خود را به درستی انجام دهند، باید دارای ويژگیهای مشخصی باشند.
اکثر ویژگیهای بالا معمولا در مورد تمام روانکارها به طور مشترک ضروری است. البتـه ممکـن اسـت در هـر کارکرد خاص، برخی از ویژگیها دارای اولویت بیشتری باشند. علاوه بر این خواص، ممکـن اسـت روانکاری ویژگـی مشـخص ومخصوصی نیز برایش ضروری باشد. قدرت پاک کنندگی در روغن موتورهای بنزینی و دیزلی و نظایر آنها بسیار حیاتی است. روغنهای توربین بخار میبایست از بخار آبی کـه بـه آب تبدیل شده و با آنها مخلوط شده، در مدت زمان کوتاهی جدا شوند؛ به همین دلیل روغنهای توربین نباید با موادی مثـل پـاک کنندهها که باعث ایجاد امولسیون و جدا نشدن آب و روغن میگردند، مخلـوط و آلـوده شـوند.
روانکارها که نقش خون در رگهای ماشینآلات و موتور دارند، از ترکیب روغن پایه (Base Oil) ومواد افزودنی تولید میشوند. روغن پایهها از لحاظ حجمی به طور متوسط بین 75% تا 95% از ساختار یک روانکار را تشکیل میدهند و وظیفه اصلی روانکاری را برعهده دارند. ولی برای اینکه روانکارها بتوانند وظایف خود را به طور کامل انجام دهند، بسته به عملکرد و خواص روانکاری موردنیاز و شرایط عملیاتی، 5% تا 25% ادتیو به روانکارها افزوده میگردد.
ادتیوها و مواد افزودنی به منظور تقویت و بهبود خواص و ویژگیهای روانکاری روغن پایه یا اضافه نمودن ویژگی روانکاری جدیدی به روغن پایه و یا حتی برای جلوگیری از بروز برخی پدیدههای نامطلوب در شرایط کار، افزوده میشوند. فرمولاسیون و ترکیب دقیق و مهندسی ادتیوها و مواد افزودنی با روغن پایه برای رسیدن به اهداف روانکاری خاص بسیاری ضروی و حیاتی است. همچنین ادتیوها، این مواد شیمیایی، موجب طولانیتر شدن عمر روانکار میشوند.
کارایی و عملکرد روانکار به کیفیت روغن پایه و نوع و میزان ادتیوها و مواد افزودنی آن بستگی دارد.
مقاله: تفاوت روانکارهای معدنی، سینتتیک و سمیسینتتیک چیست؟
روغن موتور و روانکارهای خودرویی و صنعتی با توجه به نوع روغن پایه مصرفی از منظر فناوری ساخت به سه گروه اصلی روانکارهای معدنی، سینتتیک و نیمه سینتتیک تقسیم میشوند.
همان طور که اشاره گردید، حتی روغن پایههای سینتتیک هم به تنهایی نمیتوانند وظایف روانکارها را به طور کامل انجام دهند و روانکارها و روغن موتورها برای اینکه بتوانند در شرایط سخت عملیاتی و زمان طولانی کارکرد بهینه و بالایی داشته باشند، نیاز به ادتیوها و مواد افزودنی ویژهای میباشد. ادتیوها برای اولین بار در دهه 1920 میلادی در روانکارها استفاده گردید، و پس از آن استفاده از آنها رشد روزافزون داشته است، به طوریکه عملا امروزه همه روانکارها حداقل از چندین ادتیو بهره میبرند.
در طول سالیان، افزودنیهای روغن موتور به عنوان راهحل اصلی رفع مشکلات مختلف موتور و دستگاههای صنعتی شناخته شده است. مهمترین ادتیوهایی که به منظور ایجاد ویژگیها و خواص ضروری روانکارها استفاده میشوند، عبارتند از:
مواد افزودنی پاک کننده و متفرق کننده به اکثر روانکارها افزوده میشود تا این رسوبات از بین بروند. ادتیوهای پاک کننده مواد جانبی تولید شده مخرب را خنثی و در روانکار محلول میکنند تا از تشکیل رسوب، لجن و لاک جلوگیری کنند. ادتیوهای پاککننده (Detergents) و معلق کننده (Dispersants) به رغم تفاوت در مفهوم و عملکرد نتایج یکسانی در موتور از خود نشان میدهند و آن تمیزی و پاکیزگی سطوح داخلی موتور است.
برخلاف باور عامه، سیاه شدن روغن موتور نشانگر عملکرد و کیفیت ادتیوهای پاک کننده و معلق کننده موجود در روانکار است.
قدرت پاک کنندگی روانکارها با افزایش میزان ادتیوهای پاک کننده و معلق کننده بیشتر میشود و در صورتی که میزان استفاده ازمواد افزودنی پاک کننده در روانکار کم باشد، با توجه به این امر که قدرت پاک کنندگی روانکار پایین خواهد بود، در نتیجه روغن موتور و روانکار دیرتر سیاه میشوند. ولی رسوبات و لجن در موتور ته نشین شده و آسیبهای جدی متوجه موتور خودرو و تجهیزات میگردد. به همین دلیل تاکید میشود که فیلتر روغن و روانکارهامیبایست در هر یک از سرویسهای دورهای تعویض گردد؛ چرا که لجن و رسوبات تهنشین شده در فیلتر روغن مجددا وارد مدار روانکاری نگردند.
کف کردن، تشکیل یک لایه مداوم از حبابها روی سطح روانکننده، میتواند منجر به روغنکاری ناکافی و در نتیجه افزایش اصطکاک، سایش و خرابی احتمالی تجهیزات شود. کف کردن باعث تشدید اکسیداسیون و کاهش عمر مایعات میشود.
عوامل ضد کف باعث کاهش کشش سطحی روغن و ریزش حبابهای هوا و گاز میشوند. این امر کمک میکند تا از جمع شدن حبابها و تشکیل یک لایه فوم مداوم جلوگیری شود. ادتیوهای ضد کف با کاهش میزان تماس هوا و روانکار بر اکسیداسیون نیز تأثیر غیر مستقیم دارند.
در سیستم انتقال قدرت، تمرکز بر روی بهبود کلاچگیری است. جهت کاهش اصطکاک در قسمتهای متحرک موتور و بهبود اقتصادی سوخت، در فرمولاسـیون روغنهـای موتـور از ادتیوهای کاهش اصطکاک استفاده میشود. این مواد، کشش زیادی نسبت به سطوح فلـزی دارنـد و با قرار گرفتن بر روی این سطوح، یک فیلم کاهشدهنده اصطکاک ایجاد میکنند.
علاوه برادتیوها و مواد افزودنی ذکر شده میتوان به مواد افزودنی چون امولسیون کننده و جدا كننده امولسيون Demulsifiers & Emulsifiers، بایوسایدها Biocides، تحمل فشار Extreme-Pressure، غیرفعال کنندههای فلزی Metal Deactivators نیز اشاره نمود.
با وجود میزان درصد پایین ادتیوها در روانکارها، اصولا ارزش و تاثیر مواد افزودنی، فوقالعاده بالا بوده و به همین میزان نیز از قیمت بالایی برخوردار است. تولید کنندگان مواد افزودنی روانکارها در دنیا بسیار اندک و کمتر از بیست شرکت میباشند.
با وجود ادتیوها و مواد افزودنی متنوع، شاید این سوال مطرح شود که با وجود دهها ادتیو نقش فرمولاسیون روانکارها میتواند کمرنگ باشد.
عبارت معروف که “اگر مقداری از چیزی خوب باشد، پس مقدار بیشتر آن بهتر است” در مورد ادتیوها صدق نمیکند.
مثالهای زیر میتواند به روشنتر شدن موضوع کمک نماید:
مواد افزودنی ضدسایش و تحمل فشار از جمله ادتیوهایی هستند که وظیفه آنها محافظت از سطوح فلزی متحرک از سائیدگی با ایجاد یک لایه محافظتکننده است.ادتیوهای ضد زنگ و ضد خوردگی نیز با مکانیزمی مشابه، از تماس آب موجود در سیستم با سطح فلز جلوگیری میکنند. در این حالت افزودن ناگهانی ادتیو ضدسایش به روانکاری که حاوی افزودنیهای ضدزنگ یا ضد خوردگی است میتواند منجر به رقابت این ادتیوها در پوشش دادن سطوح فلزی گردد و در نهایت خاصیت ضدخوردگی روانکار کاهش یابد.
استفاده بیش از حد از ادتیوهای ضد سایش و تحمل فشار در روانکار نیز باعث میشود که بخشی از این افزودنی به صورت معلق در مواد سطح فعال در آیند و امکان تشکیل لایه محافظت کننده بر سطح فلز را از دست بدهند که منجر به افزایش سائیدگی قطعات میشود.
با توجه به تاثیرادتیوها بر یکدیگر، از مخلوط کردن روانکارهای (روغن موتور) مختلف میبایست اجتناب شود.
همچنین تجربه نشان داده است که نوع خاصی از ادتیوهای تحمل فشار، اختلال کلی در عملکرد ضد کفها ایجاد میکند؛ بنابراین در اینگونه مواقع لازم است حتما از خاصیت کفزدایی روانکار تولیدی اطمینان حاصل شود.
به همین دلایل است که میبایست از مخلوط کردن روانکارهای مختلف باهم و افزودن مواد افزودنی اضافی به روانکارها جلوگیری شود. چرا که میتواند وظایف حیاتی و خواص ضروری روانکار را مختل نموده و آسیبهای جدی به موتور و دستگاه وارد نماید.
استفاده از مواد افزودنی متنوع و مختلف در روانکارها باید براساس تکنولوژی و دانش روز دنیا وتجربه کافی باشد. زیرا درصد استفاده از هریک این مواد افزودنی در کارایی و عملکرد نهایی روانکارها تاثیر به سزایی دارد. فرمولاسیون روغن موتور در بین روانکارها، جزو فرمولاسیونهای پیچیده به حساب میآید.
برچسب:
نویسنده: امیر علوی