Üzem és kenőanyagok 1

Átírás

1 Üzem és kenőanyagok 1

2 A kőolaj 2

3 A kőolaj összetétele A kőolaj szénhidrogénekből áll. Elenyésző mennyiségben kén-, oxigén-, nitrogén esetleg fémorganikus vegyületek A kőolajban előforduló legfontosabb csoportok: paraffin szénhidrogének naftén szénhidrogének aromás szénhidrogének és kéntartalmú természetes polimerjeik 3

4 A kőolaj minősítése Frakció szerinti összetétel alapján (annál értékesebb minél több alacsony forráspontú (motorhajtó anyag) részt tartalmaz Kéntartalom alapján 4

5 A kőolajfrakciók forráspont szerinti megoszlása Forráspont C Benzin Petróleum Gázolaj Fűtőolaj Kenőolaj Paraffin

6 A kőolajtermékek minőségi jellemzői 1 Sűrűség Térfogategységben foglalt tömeg, mértékegysége kg/m 3 (4 C -os desztillált vízhez viszonyítjuk) Fontos! A sűrűség a hőmérséklet függvénye 20 C -ra kell megadni! Viszkozitás A folyadék belső súrlódása. 6

7 A kőolajtermékek minőségi jellemzői 2 Viszkozitás A folyadék belső súrlódása. Megkülönböztetünk : abszolút viszkozitást egyezményes viszkozitást 7

8 A kőolajtermékek minőségi jellemzői 3 Viszkozitás, abszolút viszkozitás dinamikai -megfelel annak az erőnek, amely a folyadék 1 m 2 -re hat, ha tőle 1 m távolságban párhuzamosan nyugvó réteghez képest 1 m/s sebességgel mozdítjuk el.mértékegysége: Pasec kinematikai-a dinamikai osztva a a folyadék azonos hőfokon mért sűrűségével. Mértékegysége: m 2 /sec Egyezményes viszkozitás valamihez viszonyított pl. a vízhez Engler vagy a mérőkészülék nevéhez Höpler stb. 8

9 A kőolajtermékek minőségi jellemzői 4 Viszkozitási index A viszkozitás hőmérséklet függését fejezi ki. (VI)Tapasztalati szám, amely jellemzi az olaj viszkozitásának hőmérséklet függését két olyan alapolajhoz viszonyítva, amelynek kinematikai viszkozitása 98,89 C -on a vizsgálandó olaj kinematikai viszkozitásával azonos. Nagy index esetén a hőmérséklettel kevésbé változik. 37,78 C -on és 98,89 C -on mért kinematikai viszkozitás ismeretében MSZ 3257 alapján számítható. A hőmérséklet növekedésével a viszkozitás csökken! 9

10 A kőolajtermékek minőségi jellemzői 5 Lobbanáspont 1 bar nyomásra átszámított legalacsonyabb hőfok, amelyen adott körülmények között az ásványolaj termékből annyi gőz keletkezik, hogy a körülötte lévő levegővel elegyedve meggyullad és az anyag egész felületére kiterjedve ellobban. Gyulladáspont 5 másodpercig folyamatosan ég. Meghatározható: zárttéri MSZ (Pensky -Martens) nyílttéri ( MSZ 11743) Marcusson 10

11 A kőolajtermékek minőségi jellemzői Zavarosodás, dermedéspont A folyékony és szilárd állapot közötti átmenet nem éles. Hűtésnél a paraffinos részek válnak ki, zavarosodást okozva. További hűtésnél kialakul a paraffin hálós szerkezet, az olaj megdermed. 11

12 Kenőolaj származékok és legfontosabb jellemzőik Üzemanyagok Motor és hajtómű olajok Egyéb ipari olajok ipari kenőolajok hidraulika olajok edző olajok Kenőzsírok 12

13 Üzemanyagok Ottó motorok üzemanyaga Benzin oktánszám: A kopressziótűrést fejezi ki. Viszonyszám Az izooktán térfogategységében adják meg. Az üzemanyag izooktán és normál heptán azonos arányú keverékével azonosan viselkedik. 13

14 Üzemanyagok Ottó motorok üzemanyaga Benzin tárolási állandóság forráspont, illékonyság sűrűség korrozivitás gyantatartalom 14

15 Üzemanyagok Dizel motorok üzemanyaga Gázolaj Cetánszám: gyulladási hajlam Viszonyszám a cetán és az alfametilnaftalin azonos arányú keverékével azonosan viselkedik. Dermedéspont viszkozitás, mechanikai szennyezettség sűrűség 15

16 Motorolajok A motorolajokkal szemben támasztott követelmények A keletkező hő nagy részét vezessék el a súrlódást és a kopást csökkentsék a motoralkatrészeket védjék a káros hatásoktól káros hatásuk ne legyen 16

17 Motorolajok A motorolajokkal legfontosabb tulajdonságai Megfelelő viszkozitás magas viszkozitási index jó kenőképesség lassú öregedés jó tisztítóképesség (detergens diszpergáló hatás) korrózióvédelem alacsony dermedéspont alacsony hamutartalom üledékmentesség 17

18 Hajtóműolajok Minőségi elvárások A kopás csökkentése a súrlódás és a súrlódás okozta teljesítményveszteség csökkentése hőelvezetés korrózióvédő hatás zaj és vibráció csökkentő hatás 18

19 Egyéb ipari olajok Ipari kenőolajok pl.orsóolajok gépolajok szeszámgépolajok stb Hidraulika olajok legfontosabb az inkompresszibilitás (térfogatállandóság), tömítőanyagokkal szembeni viselkedés 19

20 Egyéb ipari olajok Ipari edzőolajok megfelelő hűtési sebesség elhúzódásmentes átedződés ráégésmentesség jó lemoshatóság átmeneti korrózióvédelem 20

21 Kenőzsírok Környezeti és üzemi hőmérsékleten alakállandó un. plasztikus kenőanyagok. Kolloid rendszerek, gélek. A folyékony fázis szénhidrogén vagy szintetikus kenőolaj a szilárd fázis az olajban diszperz állapotban jelenlévő zsírsavak fémszappanai. Tartalmazhatnak még töltőanyagokat, adalékanyagokat stb. 21

22 Kenőzsírok tulajdonságai Tapadás tixotrópia (azon tulajdonság, hogy a mechanikai hatásra bekövetkező változások nyugalmi állapotban visszaalakulnak) visszatartó képesség levegő felvevő hajlam oxidációs stabilitás korrózió gátlás 22

23 Szilárd kenőanyagok Rétegrácsszerkezetű anyagok pl. grafit, molibdéndiszulfid Mo 2 S, lehetnek kenőzsír adalékok is Ca és Zn foszfátok, oxidok, hidroxidok, szulfidok képlékenyalakításnál kis nyírószilárdságú fémfilmek pl. indium, Pb, Cu, Sn, műanyagok pl. PTFE 23

24 Anyagkárosodás 24

25 Az anyagok technikai alkalmazásuk során számos olyan hatásnak vannak kitéve, amelyek működésüket és élettartamukat hátrányosan befolyásolja, azaz anyagkárosodást idéz elő. A károsodás bekövetkezhet : terhelés hatására termikus hatásra tribológiai hatásra (kopás) korróziós hatásra besugárzás hatására 25

26 Anyagkárosodások. Kopás A kopás az egymással érintkező anyagok relatív elmozdulásakor fellépő súrlódás miatt következik be. A kopás lényegében a szilárd anyagok felületének anyagvesztesége, amelyet kizárólag vagy esetleg más igénybevétellel társult mechanikai igénybevétel okoz. 26

27 A kopást előidéző mechanizmusok Felületi kifáradás Abrázió Kemiszorpció Adhézió 27

28 A felületi kifáradás az időben változó, többször ismétlődő igénybevétel hatásra jön létre és a felületen repedések, kitöredezések kialakulást eredményezi. Az abrazív kopás a két felület egyenetlensége, felületi érdessége következményeként kialakuló mikroforgácsok, szemcsék leválása. 28

29 A kemiszorpció akkor jön létre, ha a mechanikai igénybevétel vegyi hatással párosul. A felületen a vegyi folyamattal kialakuló réteg könnyen leválik és gyorsítja a kopást. Az adhézió a helyi mikroösszehegedések következménye. 29

30 30

31 Anyagkárosodás Törés A törés a szerkezeti anyag makroszkópos szétválása, amely mechanikai igénybevétel, terhelés hatására következik be. Minden törési folyamat három részre bontható: a repedés keletkezésére, a repedés növekedésére és a repedés terjedésére. 31

32 A repedés terjedése lehet: stabil, lassú, a terjedéshez külső energia bevitele szükséges, instabil, gyors (hangsebességgel), igen kis energia-bevitel vagy a rendszerben tárolt energia hatására. megelőzheti jelentős képlékeny alakváltozás, vagy a törés ridegen, csekély képlékeny alakváltozás vagy képlékeny alakváltozás nélkül következhet be 32

33 Az anyagok terheléssel szembeni viselkedése függ az anyagtól a terhelés nagyságától az állapottényezőktől (hőmérséklet, feszültség állapot, igénybevétel sebessége) 33

34 Milyen lehet a törés? Erőszakos Kifáradási Hő hatására bekövetkező 34

35 Erőszakos törés Az erőszakos törés lassú, statikus vagy gyors dinamikus igénybevétel hatására, egyértelműen mechanikai túlterhelés hatására jön létre. Lehet: képlékeny vagy szívós ill. rideg 35

36 Kifáradási törés A kifáradás, időben változó és sokszor ismétlődő igénybevétel hatására bekövetkező károsodás, amely, akkor is törést eredményezhet, ha a terhelő feszültség az anyag folyáshatára alatt van, így makroszkópos méretekben maradó alakváltozást sem eredményezhet. 36

37 A kifáradás jelensége Az anyag kifáradása törésként jelentkezik, de a kifáradás folyamata legszorosabban a képlékeny alakváltozással kapcsolatos. 37

38 A fáradt töret jellege két részből, egy kagylós, barázdált és egy szemcsés ridegen tört részből áll 38

39 Fáradt töret Jellegzetes fáradt töret forgattyús tengelyen A repedés a feszültséggyűjtő helytől indult. A ridegen tört rész relatíve kicsi. 39

40 Törés magasabb hőmérsékleten A törés magasabb hőmérsékleten mechanikai és hőigénybevétel együttes hatására jön létre. Lehet: repedés képződés az anyagnak egy részén és hőmérsékletei hatásokkal van összefüggésben pl. nem megfelelő hevítés vagy hűtés 40

41 Törés magasabb hőmérsékleten A kifáradás bekövetkezik magasabb hőmérsékleten is, mivel a hőmérséklet ingadozás, és az azzal együtt járó váltakozó hőtágulás, hőfeszültség melegalakító vagy öntő szerszámok stb. esetében a felület összerepedezésével járó termikus kifáradáshoz vezethet. 41

42 42

43 Anyagkárosodások Öregedés, besugárzás Öregedésnek azokat az anyagban lezajló kedvezőtlen folyamatokat értjük, melyek hosszabb idő alatt a szerkezeti anyag tulajdonságainak megváltozásához, leromlásához vezetnek 43

44 Anyagkárosodások Öregedés, besugárzás oka: belső, az anyag instabil állapota pl. relaxáció, a feszültségek fokozatos csökkenése, a kémiai összetétel, a molekulaszerkezet megváltozása, szövetváltozások. 44

45 Anyagkárosodások Öregedés, besugárzás oka: Az öregedést előidéző külső tényezők: hőmérsékletváltozás, sugárzás (ibolyántúli vagy ionizáló) 45

46 Hőmérsékleti elridegedés A hőmérsékleti elridegedés oka, hogy a hőmérséklet csökkenésével nő az anyag folyáshatára, és csökken a ridegtörést okozó törési feszültség nagysága. Az anyag akkor válik rideggé, amikor a törési feszültség kisebbé válik a folyáshatárnál, vagyis a törés képlékeny alakváltozás nélkül következik be. 46

47 Hőmérsékleti elridegedés 47

48 KV ütőmunka különböző anyagoknál L.k.k. T.k.k. rideg szívós Nagy szilárdságú anyagok 48

49 Alakítási öregedés alacsony C-tartalmú acélok hidegalakítását követően amikor szobahőmérsékleten vagy kissé magasabb hőmérsékleten kezelik. Ekkor az intersztíciós ötvöző atomok (C, N, H, B) a diszlokációk környezetében összegyűlve blokkolják azok mozgását és az acél elridegedését okozzák. Előfordulhat alakított lemezekben és hegesztett kötések hőhatásövezetében is 49

50 Busugárzás A nagyenergiájú, ionizáló sugárzás, növeli az anyag belső energiaszintjét, pontszerű anyaghibákat hoz létre, és jelentősen lecsökkenti a szívósságot. 50

51 Az ütőmunka változása a besugárzás hatására 51

52 Korrózió 52

53 A korrózió fogalma A korrózió kémiai vagy elektrokémiai folyamatok következtében létrejövő károsodás, mely a korróziós közeg és a szerkezeti anyag között zajlik le. 53

54 Oldási potenciál A fémek oldatbameneteli hajlandóságát az oldási potenciál fejezi ki. 54

55 Oldási potenciál A fémeket oldási potenciájuk szerint sorba rendezhetjük. Minden elem a sorban utána elhelyezkedőt képes kiszorítani vizes oldatából. Az oldási potenciálsorban a hidrogénhez viszonyított helyzet szerint beszélhetünk a hidrogénnél kevésbé nemes, és nemesebb fémekről. Li; Mg;Al;Ti;Zn;Mn;Cr;Fe;Ni;Sn;Pb;H 2 ;Cu;Ag;Pt;Au 55

56 A korrózió mint kémiai és elektrokémiai folyamat két fő változatát különböztetjük meg. Ezek: Hidrogén fejlődéssel Oxigén fogyasztással járó 56

57 Hidrogén fejlődéssel járó korrózió A hidrogénnél kevésbé nemes fémek ph < 7 savas oldatokban képesek a hidrogént kiszorítani, így az oldódásuk H 2 fejlődése mellett történik. 57

58 A reakció sebessége az oldat H + ionkoncentráció, tehát a ph függvénye. A folyamat általános egyenlete: Me + 2H + Me ++ + H 2 Itt egy elektrokémiai folyamatról van szó, amely az anódon lejátszódó oxidációból (a megtámadott fém oxidációja) és az elektrolitként ható korróziós közeg redukciójából tevődik össze. 58

59 Oxigén fogyasztással járó korrózió Ha a vizes oldatban a H + ion koncentráció alacsony, akkor a korróziót jelentő kémiai reakció Me + 2 H 2 O + O 2 2 Me (OH) 2 2 Me OH - Ilyen mechanizmussal oldódnak a hidrogénnél nemesebb fémek pl. a Cu, savas közegben, a hidrogénnel kevésbé nemes fémek semleges vagy lúgos közegben. és ezzel a mechanizmussal rozsdásodik a vas. 59

60 Oxigén fogyasztással járó a vas rozsdásodása során a reakcióból keletkező oxidációs termék tovább oxidálódik FeOOH vízben oldhatatlan vas-oxi-hidroxiddá korrózió 60

61 Elektrokémiai korrózió Az elektrokémiai korrózió mindig valamilyen elektromos áram jelenlétével jár együtt. Ebben az esetben az elektrolit mellett potenciálkülönbséggel is kell számolnunk, amely az adott rendszeren belül anódos és katódos felületek kialakulásához vezet. 61

62 Helyi galvánelem képződés a korróziós folyamatok lényegében elektrokémiai folyamatok, mert a fém oldatbamenetelekor galvánáram indul meg. 62

63 Mi segíti elő a helyi galvánelem kialakulását? adott szerkezeten belül különböző szerkezeti anyagok jelenléte pl. Al és acél adott ötvözet heterogén szövete pl. sárgaréz Cu és Zn homogén szerkezeten belüli inhomogenitások pl. dúsulások 63

64 Mi segíti elő a helyi galvánelem kialakulását? 2 hidegen alakított, és felkeményedett és az eredeti szilárdságú részek (ez magyarázza, hogy a mélyhúzott karosszérialemezek erősebben alakított részei hajlamosabbak a korrózióra) 64

65 Mi segíti elő a helyi galvánelem kialakulását? Az elektrolit különböző mértékű szellőzöttsége passzívréteg, korróziós réteg jelenlétéből 65

66 A korrózió fajtái, megjelenési formái Egyenletes felületi korrózió lyukkorrózió réskorrózió interkrisztallin korrózió feszültségi korrózió szelektív korrózió korróziós kifáradás 66

67 Egyenletes felületi korrózió 67

68 Lyukkorrózió 68

69 Interkrisztallin korrózió feszültségi korrózió 69

70 Feszültségi korrózió 70

71 Biológiai korrózió 71