Lubrifiant (mecanic)

În mecanică, rolul lubrifianților este în special de a lubrifia , de a frigora sau de ambele în același timp; pentru a reduce frecarea unei părți față de alta sau pentru prelucrarea mecanică.

Tipologie

Cele trei familii principale de lubrifianți sunt:

• cu lubrifianți solizi  :
  • grafit , disulfură de molibden , bi- selenide , ceruri  ;
  • polimeri: fluoropolimeri , poliamide  ;
• lubrifianți lichizi:
  • uleiuri lubrifiante  : vezi paragraful de mai jos: „Fluide lubrifiante”;
  • poliglicoli cu greutate moleculară mică: polieter glicoli (cum ar fi polietilen glicol (PEG)), poliester glicoli  ;
  • siliconi  ;
• lubrifianți pastosi:
  • grăsimi lubrifiante  : grăsimi pe bază de ulei de petrol, lanolină , seu , gropi  ;
  • poliglicoli cu greutate moleculară medie: polieter glicoli (cum ar fi polietilen glicol), poliester glicoli;
  • siliconi ( grăsime siliconică ).

Aditivi

Lubrifianții elementelor mecanice sunt aproape toți îmbunătățiți prin aditivi care asigură toate sau unele dintre următoarele funcții:

• anti-oxidare;
• anticoroziv (efect obținut prin depunerea unui strat subțire dur și protector produs de elemente adsorbite pe metalul de protejat);
• emulgator;
• detergent.

Istorie și perspectivă

Până la revoluția industrială , primii lubrifianți mecanici au fost uleiurile vegetale, sau grăsimile de origine animală ( seu depus pe locurile de frecare a corzilor, axele scripetelor sau angrenajelor (în roțile dintate ale morilor de vânt și de apă ). În marină)

Roțile dințate și axele automobilelor vechi au fost lubrifiate cu o grăsime pe bază de rășină din lemn, produsă prin „descompunerea alcalină a uleiului pirogen de rășină” . Această grăsime a fost în mijlocul XIX - lea  secol face obiectul schimburilor considerabile.

La începutul XXI - lea  secol Unii își imaginează că lubrifianții ar putea fi viitorul lichidelor ionice , inclusiv în domeniul nanotehnologiei , dar aceste produse sunt de multe ori în mod inerent toxice și de poluanți , și produșii lor de degradare pot fi mai mult.

În timp ce lubrifianții sunt considerați a fi o sursă semnificativă de poluare a apei, solului și sedimentelor , se fac eforturi pentru a produce lubrifianți alternativi „verzi” ( biolubricanți , netoxici, bio-bazați și biodegradabili), dintre care pe baza unei analize. ciclu și amprentă de carbon

Producătorii

Din punct de vedere istoric, primii producători majori de lubrifianți mecanici provin din produse petrochimice sau mai general din carbochimici . La începutul anilor 2000, acestea erau în special:

• Castrol ( BP );
• CEPSA Lubricantes;
• Chevron  ;
• Eni  ;
• ExxonMobil  ;
• Fuchs  ;
• Galp  ;
• Igol  ;
• Klüber
• Kuweit Petroleum  ;
• Ulei Lotos  ;
• Lukoil  ;
• Neste Oil  ;
• Ulei Orlen  ;
• Petronas  ;
• Repsol  ;
• Shell  ;
• Lubrifianți SK  ;
• Lubrifianți Statoil  ;
• Total  ;
• UEIL (Uniunea independentă a industriei europene a lubrifianților)  ;
• Valvoline  ;
• XADO

Recent, biorefinăriile , mai aproape de sectoarele agroalimentare și agrochimice, au oferit lubrifianți ecologici, biodegradabili, care ar putea prelua treptat dintr-un număr tot mai mare de lubrifianți petrolieri, ca parte a decarbonizării economiei, pentru a reduce participarea industriei. în încălzirea globală prin emisiile sale de gaze cu efect de seră .

Fluide frigorifice

Utilizat exclusiv pentru eliminarea caloriilor:

• aerul de alimentare este cea mai simplă frigorifici utilizate pentru unele măcinare;
• apa , utilizată pentru măcinarea la moară, mai rar pe mașini - unelte pentru scopuri de oxidare, dar pot fi adăugate cu 2 până la 3% sodă pentru a depăși această problemă (vezi secțiunea „rășini“).

Fluide lubrifiante

Acestea sunt în principal uleiuri  :

• Ulei animal  : ca seu, care este un produs rezidual obținut prin topirea grăsimii oilor sau a cărnii de vită.
• Ulei vegetal  : se folosește uneori ca ulei de tăiere (rapiță, semințe de in), dar devine rânced odată cu utilizarea. În Franța, în pădure, în zonele naturale sensibile , părțile interesate trebuie să respecte reglementările adoptate în conformitate cu articolul 44 din Legea orientării agricole din5 ianuarie 2006și utilizați un biolubricant (lubrifiant biodegradabil sau unul care îndeplinește eticheta ecologică europeană pentru ferăstraie cu lanț, inclusiv pentru capete de recoltat.
• Ulei mineral  : mai stabil și care nu se oxidează în aer, puterea sa de udare și lubrifiere este îmbunătățită prin încorporarea unei cantități mici de sulf (1 până la 3%) sau grafit .
• Ulei sintetic  : este calitatea maximă pentru lubrifierea a motoarelor .
• Ulei de tăiere  : trebuie să aibă atât o putere mare de umectare, cât și o putere de lubrifiere care asigură, în ciuda presiunii ridicate, existența unei pelicule de ulei între cip și suprafața de atac a sculei (rezistența filmului de ulei).
• Kerosen  : permite prelucrarea ușoară a anumitor materiale, cum ar fi aluminiu, care ar tinde să se lipească de fața principală a sculei.
• Apă cu săpun  : utilizată pentru a lubrifia lanțurile de distribuție la viteză mică, în anumite tipuri de depozite.

În ultimii ani Au apărut lubrifianți de nouă generație pe bază de nanoparticule , care cresc semnificativ performanța, până la o scădere cu 20% a coeficientului de frecare și o scădere cu 55% a uzurii pieselor. Și cercetarea nu este terminată , Sugerând o îmbunătățire clară a longevității pieselor uzate și o performanță mai bună a motorului.

Lubrifianți de tăiere - Consecințe datorate prelucrării

Lucrările de tăiere determină o degajare puternică de căldură care are următoarele cauze:

• forța de rupere a metalului;
• fricția cipului pe fața principală a sculei.

Aceste efecte datorate încălzirii determină distrugerea muchiei tăietoare prin depășirea temperaturii limită până la care scula își păstrează duritatea, precum și deformarea piesei ca urmare a dilatării. Această extindere duce la:

• erori de citire a cotațiilor; temperatura instrumentelor de măsurare (etriere, palmer, calibru) fiind la o temperatură mai mică decât cea a camerei;
• o alungire a piesei care poate fi în detrimentul reținerii acesteia pe mașină;
• finisare slabă a suprafeței.

Lubrifianți

• Seu, în cantități mici pe unelte (robinet, matriță etc.).
• a uleiurilor de tăiere , ambele lubrifiante și refrigerare (ulei vegetal, animal sau mineral).

Fluide frigorifice

• Aerul suflat.
• Apă pe niște roți ascuțite. Pentru măcinarea pieselor, riscurile de oxidare sunt reduse prin dizolvarea unei cantități mici de alte produse in apa (sodei, carbonat de potasiu, săpun, ulei de rapiță ,  etc. ), în funcție de tipul. Dimensiunea roții și tipul materialului a fi prelucrat.

Lichide de răcire și lubrifianți

Aceste efecte pot fi limitate prin răcirea constantă și viguroasă a zonei de tăiere, pentru aceasta se folosește mai general un fluid numit apă de săpun  ; De culoare albă, acest fluid este produs prin amestecarea cu apă , care servește ca agent frigorific, 5-10% ulei solubil care servește ca lubrifiant. Acest ulei solubil este un amestec de ulei mineral, un agent emulsionant care asigură stabilitatea ulei-apă și un dezinfectant (fenol) pentru a proteja lucrătorul de alergiile la ulei (cosuri). Utilizarea uleiului solubil este suficientă atunci când presiunea sculei nu este prea mare (strunjire, frezare, tăiere, găurire).

Influențe

• La viteza de tăiere , care va fi de 1,5 până la 2 ori mai mare decât viteza de tăiere uscată.
• Sub presiune de tăiere, cipul alunecă mai bine pe suprafața de tăiere a sculei.
• La starea suprafeței, facilitând fluxul cipului și reducând zgomotul și fenomenul de rupere.

Efecte asupra mediului, ecotoxicologie

Toxicologie

Prin natura hidrocarburilor care le compun, dar și datorită toxicității intrinseci a unora dintre aditivii lor , lubrifianții minerali sunt adesea iritante, toxice și uneori efecte cancerigene ale rafinării, hidrotratării și amestecării solvenților. Aceste elemente trebuie descrise în fișele cu date de siguranță.

Vezi și tu

Articole similare

• Ungere
• Fricțiunea fluidului
• Ulei
• Unsoare mecanică
• Prelucrare
• Inhibitor de coroziune

Bibliografie

• Jiang, WU, ZHANG, XM, HUANG, YM, Ping, LIU și CHEN, BS (2018). Biostimulare activă a solurilor de mediu contaminate cu lubrifianți petrolieri . DEStech Transactions on Environment, Energy and Earth Sciences, (gmee).
• Madanhire I și Mbohwa C (2016) Impactul asupra mediului al lubrifianților petrolieri (pp. 17-34). Berlin, Germania :: Springer.
• Madanhire I & Mbohwa C (2016) Lubrifianți sintetici și mediu. În atenuarea impactului asupra mediului al lubrifianților petrolieri (pp. 59-72). Springer, Cham ( abstract ).
• Pillon, LZ (2016). Activitatea de suprafață a lubrifianților derivați din petrol. CRC Press.
• Reeves, CJ, Siddaiah, A. și Menezes, PL (2017). Lichide ionice: un viitor plauzibil al bio-lubrifianților. Journal of Bio-and Tribo-Corrosion, 3 (2), 18 ( abstract ).
• Uhler, AD, Stout, SA, Douglas, GS, Healey, EM și Emsbo-Mattingly, SD (2016) Caracter chimic al uleiurilor și lubrifianților grei pentru marină. În Manualul standard privind scurgerile de petrol, mediul criminalistic (pp. 641-683). Academic Press ( rezumat ).

Referințe

1. Fanchon J.-L., Ghid pentru științe și tehnologii industriale , AFNOR-NATHAN, cap.  13 - Lubrifiere Lubrifiere, 2008
2. Rudnick LR (2017) Aditivi pentru lubrifianți: chimie și aplicații . Presă CRC.
3. Frézard Aristide, Frézard Stanislas, „Cronica pădurii” , în Revista apelor și pădurilor; Annales forestières , anul 1868, vol.  7, vezi p.  175-
4. Da, CF; Liu, WM; Chen, YX; Yu, LG Lichide ionice la temperatura camerei: un nou lubrifiant versatil. Chem. Uzual. 2001, 2244-2245
5. Reeves, CJ, Siddaiah, A. și Menezes, PL (2017). Lichide ionice: un viitor plauzibil al bio-lubrifianților. Journal of Bio-and Tribo-Corrosion, 3 (2), 18 ( rezumat )
6. Wang, B., Qin, L., Mu, T., Xue, Z. și Gao, G. (2017). [Sunt lichide ionice stabile chimic?]. Revizuiri chimice, 117 (10), 7113-7131.
7. Zhou, Y., & Qu, J. (2017) Lichide ionice ca aditivi lubrifianți: o recenzie . Materiale și interfețe aplicate ACS, 9 (4), 3209-3222.
8. Palacio, M.; Bhushan, B. O revizuire a lichidelor ionice pentru lubrifierea moleculară verde în nanotehnologie. Tribol. Lett. 2010, 40, 247–268.
9. Madanhire, I. și Mbohwa, C. (2016). Dezvoltarea lubrifianților biodegradabili . În atenuarea impactului asupra mediului al lubrifianților petrolieri (pp. 85-101). Springer, Cham ( abstract ).
10. Panchal, TM, Patel, A., Chauhan, DD, Thomas, M. și Patel, JV (2017). O revizuire metodologică a bio-lubrifianților din resurse pe bază de ulei vegetal . Revizuiri privind energia regenerabilă și durabilă, 70, 65-70.
11. Syahir, AZ, Zulkifli, NWM, Masjuki, HH, Kalam, MA, Alabdulkarem, A., Gulzar, M., ... & Harith, MH (2017). O revizuire a lubrifianților pe bază de bio și a aplicațiilor acestora . Jurnalul producției mai curate, 168, 997-1016 ( rezumat ).
12. Balakrishnan, M., Sacia, ER, Sreekumar, S., Gunbas, G., Gokhale, AA, Scown, CD, ... & Bell, AT (2015). Căi noi pentru combustibili și lubrifianți din biomasă optimizate utilizând evaluarea ciclului de viață a gazelor cu efect de seră . Lucrările Academiei Naționale de Științe, 112 (25), 7645-7649.
13. Situl Igol
14. Site-ul Klüber
15. Halder, CA, Warne, TM, Little, RQ și Garvin, PJ (1984). Cancerogenitatea distilatelor de ulei lubrifiant din petrol: efectele rafinării solventului, hidroprocesării și amestecului . Revista americană de medicină industrială, 5 (4), 265-274 ( rezumat )