گریس مخلوطی ژلاتینی است که از یک سیال روانکار (روغن) و یک ماده قوام دهنده یا غلیظ کننده(Thickener) و مواد افزدنی خاص ساخته   می شود مشخصات و کیفیت گیربکس به نوع و مقدار ماده غلیظ کننده،مواد افزودنی،مشخصات روغن پایه و همچنین فرآیند تولید آن بستگی دارد.ماده غلیظ کننده مهم ترین عامل پایداری در برابر آب پایداری در شرایط دمای بالا و حفظ کیفیت در مدت زمان مصرف و در هنگام انبارداری گریس است.

گریس ها مشابه روغن ها ،برای به حداقل رساندن اصکاک و سایش بین سطوح متحرک،کاربرد دارند. در مواردی که روانساز باید به عنوان مانعی برای جلوگیری از ورود ذرات خارجی عمل کند،و یا موقعیت حرکت بین دو سطح به گونه ای است که نیاز به روانساز نیمه جامد وجود دارد،باید از گریس استفاده شود.بعلاوه از بعد عملیاتی،روانکاری با گریس عموما روانکاری در اکثر دستگاه های صنعتی و خودروها است.انجمن ملی گریس های روانکار (NLGI)،گریس را این گونه که از پراکنده کردن ماده سفت کننده در روغن پایه به دست می آید و در اکثر موارد به منظور ایجاد و تقویت بعضی از خواص،به آن مواد افزودنی می افزایند.به لحاظ تاریخی گریس های اولیه در مصر باستان در حدود 1400 سال قبل از میلاد مسیح از مخلوط کردن روغن زیتون و آهک ساخته شدند. از این محصول در آن زمان برای روانکاری محور چرخ های ارابه های چوبی سود           می بردند.

نخستین گریس ها (به معنای امروز آن) در آغاز انقلاب صنعتی در اروپا در سال 1872 با ساخت گریس سدیم به بازار مصرف عرضه گردیدند.امروزه با پیشرفت صنعت ،گریس هایمتنوع با کارائی هایی متفاوت تولید می شوند .به عنوان نمونه می توان از گریس هایی که در ساختار آنها از فلزات استفاده می شود و تا دمای 1100 درجه سانتیگراد کارائی دارند ،نام برد.

در مقایسه گریس ها با روغن های روانکار مشخص می شود که هر کدام از این دو نوع روان کننده به لحاظ ساختار ویژه خود،دارای کاربرهایی خاص هستند.

مهم تری ویژگی گریس ها توانایی استفاده از آنها به عنوان روانکار مناسب در نقاط غیرقابل دسترس دستگاه های صنعتی است. از طرفی ماشین آلاتی که درآنها از گریس استفاده می شود،طراحی ساده تر و در نتیجه نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند.همچنین از گریس ها می توان در آب بندی دستگاه ها سود برد.

در مقابل این مزایا،گریس ها توانائی انتقل حرارت و خارج نمودن آلودگی از دستگاه را ندارند و این مسئله به ساختار ژله ای شکل گریس ها بر می گردد. همان گونه که گفته شد مواد تشکیل دهنده گریس ها شامل روغن پایه ،ماده سفت کننده و مواد افزودنی است.

در حقیقت ماده سفت کننده نقش حامل روغن را به عهده دارد و عمل روانکاریرا فقط روغن انجام می دهد،پس فرق اصلی گریس ها با روغن ها در وجود ماده سفت کننده است.

گریس ها را بر اساس نوع روغن پایه (معدنی،سنتتیک،گیاهی)و نوع ماده سفت کننده (صابون فلزی،پلیمرها،مواد معدنی)،دسته بندی              می نمایند.

از نظ قوام و سفتی ،گریس ها نیز مانند روغن ها با درجاتی مشخص می شوند.این درجات به درجات NLGI یا نفوذپذیری معروف هستند و با اعدادی از سه به صفر (000) تا 6 دسته بندی

می شوند.سفت ترین گریس ها با درجهNLGI 6 و روانترین آنها با NLGI 000براساس آزمایش نفوذپذیری گریس کارکرده،مشخص می شوند.

به طورعمومی در انتخاب گریس باید به موارد زیر توجه نمود:

نوع ،ساخت و دمای عملیات ماشین آلات و میزان رطوبت محیط

تغییرات درجات حرارت

قابلیت ممانعت از زنگ زدگی و خوردگی قطعات ماشین آلات

عمر مفید گریس و شرایط گریس کاری مجدد

مزایای روانکاری با گریس

در مقایسه با روغن های روان کننده عبارتند از :

قابلیت ماندگاری در محل روانکاری

سهولت مصرف و کاهش دفعات روانکاری

کامل تر شدن آب بندی دستگاه ها،کاهش نشتی و چک کردن روانکار بهینه سازی چسبندگی روانکار به قطعات در شرایط دما و فشار بالا سادگی طراحی سیستم های روانکاری

معایب روانکاری با گریس

در مقایسه با روغن های روانساز عبارتند از:

قابلیت خنک کنندگی کم

عدم قابلیت نفوذ به قطعات ریز و مجاری دستگاه ها

نیاز به نیروی کار (کارگر) بیشتر برای روانکاری

عدم سهولت بسته بندی و انبارداری

عدم قابلیت پاک کنندگی و دور نمودن آلودگی ها از سطوح قطعات متحرک

درجه بندی گریس ها

درجه بندی گریس ها بر مبنای قوام آنها از جانب انستیتوی ملی گریس های روانکار (National Lubricating Grease Institute) انجام می شود که این درجه بندی با مخفف عبارت فوق (NLGI) بعلاوه ارقام خاصی (از سه صفر 000 تا 6) که میزان قوام گریس است بیان می گردد.درجه بندی (ASTM D217,D 2665,DIN 51818) به شرح زیر تعیین می شود:

جدول درجه بندی گریس به روش NLGI

طبقه بندی گریس به روش ایزو ISO 6743-9

طبقه بندی گریس به روش DIN 51502

به مثال زیرتوجه کنید: گریس بهران یاقوت EP2:

نشانه 1:بر مبنای نواحی کاربرد گریس

نشانه2:اطلاعات مربوط به مواد افزودنی

نشانه3:بر مبنای دما و حضور آب

نشانه 4: بر مبنای پایین ترین دمای کاربرد درجه سانتیگراد

طبقه بندی NLGI برای گریسهای خودروهای سبک و سنگین

در این جدول گریسهای ماشین در 5 گروه نشان داده شده است.دو گروه اولیه که با حرف L شروع می شوند،مربوط به شاسی و سه گروه ثانویه که با حرف G شروع می شوند،مربوط به یاتاقان چرخ هستند.

گریسکاری مجدد

برای گریسکاری مجدد یاتاقانها باید به روش استاندارد توصیه شده توسط سازنده توجه نمود در صورتی که چنین راهنمایی موجود نباشد،پیشنهاد می شود از فورمول زیر استفاده نمایید.

G=0/005 DB

مقدار گریس مورد نیاز(گرم)=G

قطر خارجی یاتاقان (میلیمتر)=D

عرض یاتاقان (میلیمتر)=B

مثلا اگر یک یاتاقان قطر خارجی 4 اینچ و عرض 1 اینچ باشد،با توجه به اینکه هر اینچ 4/25 میلیمتر است می توان به روش زیر مقدار گریس مورد نیاز این یاتاقان را محاسبه نمود.

G=0/005X[(4x25/41)X(1x25/41=12/9gr

با توجه به اینکه گریس پمپهای متداول در هر دوره تخلیه حدود 25/4 گرم گریس را وارد سیستم می کنند لذا در مثال فوق 3 مرتبه باید اینکار را انجام داد.باید توجه داشت که طبق یک قانون کلی باید تنها 30% تاحداکثر 60% ظرفیت محفظه یاتاقان را از گریس پر نمود.

انواع گریس

ماده غلیظ کننده عامل اصلی برای مقاومت در برابر آب در گریس ها است.همچنین پایداری در دمای بالا مقاومت در برابر شکست مولکولی در کارکرد طولانی مدت و خاصیت ماندگاری در سطوح تماس به کمک ماده غلیظ کننده گریس تامین می شود از این رو بخش اعظم تعیین کیفیت و قیمت گریس نیز بستگی به نوع ماده غلیظ کننده و دیگر مواد افزودنی آن دارد.

اکثر گریس ها با غلیظ کننده های صابونی تهیه می شوند.برای کاربردهای خاص گریس هایی با غلیظ کننده های غیرصابونی نیز تولید می شوند.

متداولترین گریس ها با صابون کلسیم و لیتیم تهیه می شوند.مقدار صابون مصرف شده برای پخت گریس به طور معمول بین 18-7 درصد است.البته نوع اسیدهای چرب بکاررفته در تهیه صابون و روش پخت گریس در کیفیت آن تاثیر بسزایی دارد.

متداولترین و ساده ترین گریس ها ساخته شده با پایه صابون کلسیم،صابون سدیمصابون آلومینیوم یا صابون لیتیم با اسیدهای چرب هستند.(ترتیب ذکر شده به ترتیب افزایش قیمت است)

فلز موجود در ساختار صابون گریس ها،تاثیر مهمی در مشخصات گریس ها داردوهمه گریس هابه غبراز گریس صابون سدیم،در برابر آب پایدار هستند همچنین به غیر از گریس کلسیم و آلومینیوم بقیه گریس ها در برابر دماهای بالا پایداری قابل توجهی دارند.

انواع گریس ها بر حسب پایه غلیظ کننده

1-گریس صابون ساده:

تهیه شده با صابون های کلسیم،سدیم،لیتیم و آلومینیوم

الف_گریس صابون کلسیم (پایه آهکی):پایداردر برابرآب،با حداکثر دمای کارکرد در حدود 80 درجه سانتیگراد،موارد مصرف گسترده ای دارد به ویژه در روانکاری شاسی خودروهای و صنایع فولاد (Rollnecks)

ب-گریس صابون سدیم (پایه سودا):مقاوم در دماهای بالا اما ناپایدار در برابر رطوبت و آب است.از آنجا که در حرکت دورانی سریع دستگاه ها،پایداری این گریس ها زیاد و ثابت است،از آنها برای روانکاری یاتاقان های توپی و غلطکی استفاده می شود.در بعضی درجات NLGI گریس های سدیم به عنوان آب بندهای دایمی در یاتاقانهای ضد اصطکاک (روانکاری طولانی مدت)کاربرد دارند.

ج-گریس صابون آلومینیوم:به صورت گریس نیمه مایع کاربرد دارد و دارای خواص ویژه ای است.و وقتی نیاز به خاصیت چسبندگی بالا وجود دارد،گریس آلومینیومی توصیه می شود.دیگر خواص این گریس ها مشابه گریس کلسیمی است و در صورتی که از روغن پایه شفاف استفاده گردد.گریس آلومینیومی شفاف و بی رنگ به دست می آید.اما به دلیل قیمت بالای آن معمولا گریسهای کلسیمی را به عنوان بهترین جایگزین می توان استفاده نمود.

د-گریس صابون لیتیم:این گریس ها دارای ترکیبی از ویژگی های خوب در دمای بالا و مقاومت در برابر آب هستند و به عنوان گریس های چند منظوره کاربردهای فراوانی دارند،در صورتی که با استئارات هیدروکسید لیتیم تولید شده باشند،برای مصارف گوناگون صنعتی و روانکاری در خودرو بهترین گریس ها هستند.

2-گریس های صابون مخلوط:ماده غلیظ کننده بعضی از گریس ها شامل چند نوع صابون فلزی است که دارای ترکیبی از خواص آن صابون ها است (از نظر هزینه نیز ترکیب دو نوع صابون مقرون به صرفه است).

مثلا گریسی کهبا صابون سدیم و صابون کلسیم تهیه می شود ترکیبی از خاصیت ضد آب (صابون کلسیم) و پایداری در حرارت بالا (صابون سدیم) را داراست،شایان ذکر است که ترکیب این خواص به میزان مورد انتظار از هر یک از اجزا آن نیست بنابراین چنین گریسی برای شرایط متعادل کاردر حضور آب و دماهای بالا کاربرد دارد.

3-گریس کمپلکس صابون:بعضی از گریس ها با پایه غلیظ کننده ای شامل کمپلکس صابون،تشکیل شده از صابون ساده به اضافه نمکی از یک اسید با وزن مولکولی پائین تا متوسط،تولید

می شوند در نتیجه ترکیب صابون و نمک،الیافی در ساختار گریس شکل می گیرد که خواص ویژه ای در گریس ایجاد می کند.

مثلا گریس های کمپلکس صابون کلسیم یا آلومینیوم در مقاسیه با گریس صابون ساده همانفلزات،نقطه قطره شدن بسیار بالایی دارند و همچنین گریس کمپلکس صابون لیتیم نیز اضافه بر نقطه قطره شدن بسیار بالا پایداری مکانیکی و حرارتی بی نهایت خوبی دارد.

4-گریس های غیرصابونی:گریس های حاوی ماده غلیظ کننده غیر صابونی معمولا با سیلیکاژل،پلی اوره،بنتون،گرافیت و خاک رنگبر اصلاح شده،تولید می شوند.این دسته از گریس ها معمولا نقطه قطره شدن بالا داشته و بعضی از آنها ترکیبی از پایداری دمایی و خواص مطلوب گریس ها را دارند.

البته اکثر قیمت تمام شده این گریس بیتر از گریس های صابونی است که بسته به موارد مصرف،قیمت بالاتر با کارایی بهتر و طولانی مدت،جبران می شود.

پیشنهادها:

-به طور تجربی مشخص شده است که روانکاری بهینه در صورتی مقدور است که گریس قدیمی از سطوح گریس کاری کاملا زدوده و پاک شود و سپس گریس جدید به کار برده شود. اما اگر امکان پاک کردن به خوبی میسر نبود (عدم دسترسی)،باید گریس جدید به صورت تزریق به گونه ای که گریس قبلی بیرون رانده شود،به مصرف برسد.

-به طور عمومی در مصرف گریس باید توجه نمود که گریسهای نرمتر(NLGI0,1)برای گریس کاری دستگاه های دارای روش روانکاری مرکزی مناسب تر هستند.

-باید از ترکیب گریس هایی با پایه های مختلف پرهیز شود و همواره سازگاری آنها با یکدیگر مورد بررسی قرار گیرد.

مواد افزودنی گریس ها

مواد افزودنی که در تولید گریس ها به کار می روند نیز مانند روغن پایه و غلیظ کننده ها دارای انواع گوناگون هستند در جدول زیر جمع بندی نحوه تاثیر آنها در روانکاری ذکر شده است.

مواد افزودنی از خوردگی و سائیدگی جلوگیری و خاصیت چسبندگی گریس را بهبود می بخشند. همچنین از آسیب دیدگی سطوح متحرک در شرایط روانکاوی مرزی (Boundary Lubrication) و اصطکاک در روانکاری مخلوط خشک و مایع (Mixed Friction) جلوگیری می نمایند.

بنابراین به طور کلی مواد افزودنی،کیفیت،دامنه کاربرد و کارایی گریس را تحت تاثیر قرار می دهند.

جدول انواع مواد افزودنی

انواع گریس های روانکار

اگرچه گریس ها دارای تنوع زیادی هستند اما انواع اصلی آنها را با ذکر خصوصیات اساسی می توان در جدول زیر جمع بندی نمود.

جدول انواع گریس ها

آموزشهای گریس

به طور کلی دو گروه آزمایش های "فیزیکی-شیمیایی"و" مکانیکی-دینامیکی"به منظور تعیین مشخصات و خصوصیات گریس برای کنترل کیفیت در حین تولید و ارائه اطلاعات محصول به مصرف کنندگان انجام می شود.

گذشته از استانداردهای ملی،استانداردهای مختلف دیگری مانند FTMS,ASTM,IP,DIN,SAE روش های تائید شده ای برای آزمون های گریس ارائه می نمایند.اما در هر حال انجام آزمون هایذ حین کار (FieldTest) نیز ضروریست.

مهمترین آزمون های فیزیکی شیمیائی که برای تعیین خصوصیات روانکاری(تریبولوژیکی) گریس و به منظور انتخاب گریس متناسب با شرایط کاربرد ضروری هستندفعبارتند از:

1-بو(odor):

معمولا هر گریس دارای بوی مشخص است که ناشی از نوع روغن پایه،سفت کننده و مواد افزودنی مصرف شده و یا تحت تاثیر اسانس های مصرفی است.

بوی تند و زننده گریس نشانه کیفیت پائین گریس است که به دلیل استفاده از روغن پایه اکسید شده یا اکسید شدن گریس در معرض دمای بالا و غیر معمول در فرایند تولید گریس بروز می نماید.

2-ساختار(structure):

ساختار گریس (الیاف کوتاه و بلند) به نوع سفت کننده مواد افزودنی و روغن پایه بستگی دارد.اکثر گریس ها به طور معمول الیاف کوتاه دارند اما برخی نیز مانند گریس چرخ دنده های روباز دارای الیاف بلند هستند.

3-رنگ(color):

رنگ تایین کننده کیفیت گریس نیست.رنگ گریس به طور طبیعی با توجه به نوع مواد مصرفی ممکن است کاملا بی رنگ،طلایی،زرد،قهوه ای کم رنگ تا قهوه ای تیره و سیاه باشد.به منظور تولید گریس با رنگ های خاص مانند قرمز،آبی یا سبز از رنگدانه های مناسب استفاده می شود.

4-دانسیته (Density):

نوع و میزان روغن پایه و سفت کننده در تعیین دانسیته گریس موثر است.گریس های حاوی روغن های معدنی دارای دانسیته 8/0 تا 1 گرم بر سانتیمتر مکعب،گریس های سیلیکونی 9/0 تا3/1 و برخی گریس های پر فلوئور آلکیل اتر،حتی به دانسیته 95/1 گرم بر سانتیمتر مکعب نیز می رسند.

5-نقطه قطره شدن (Drop Point):

نقطه ابری شدن دمایی است که در اثر گرم کردن نمونه گریس در شرایط آزمون از روزنه دستگاه اندازه گیری به صورت قطره جاری می شود.نقطه قطره شدن تعیین کننده دمای کارکردگریس نیست.اما به طور کلی باید 30تا 40 درجه سانتیگراد بالاتر از حداکثر دمای کارکرد دستگاه باشد.

باید توجه داشت که نقطه ذوب دمائی است که درآن درجه حرارت گریساز حالت نیمه جامد به حالت مایع تغییر می کند.

با توجه به نحوه طراحی سیستم های آب بندی در صورتی که دمای کارکرد گریس حتی به مدت کوتاه از نقطه قطره شدن بیشتر شود.نشت خود به خود و شدید را به همراه خواهد داشت.

6-نفوذپذیری (Penetration):

نفوذپذیری،نشانه نرمی یا سفتی گریس است.گریس استفاده نشده از گریسی که در شرایط کارکرد قرار می گیرد،سفت تر است.برای تعیین درجه نفوذپذیری گریس در شرایط کارکرد،پس از وارد نمودن شصت ضربه،درجه نفوذپذیری گریس را با اندازه گیری میزان نفوذ قطعه مخروطی (دارای ابعاد استاندارد) در آن انازه گیری می نمایند.قطعه مخروطی به صورت عمود بر سطح گریس قرار

می گیرد و درجه نفوذ آن در مدت زمان 5 ثانیه بر حسب 1/0 میلی متر اندازه گیری و گزارش می شود.همچنین درجه بندی گریس به روش NLGI بر مبنای نفوذپذیری انجام می شود.

در برخی شرایط که گریس باید دارای قابلیت پایداری بالا در مقابل ضربه باشد،تعداد ضربه ها در روش ازمون 100،000 و در شرایط استثنائی حتی 1،000،000 ضربه است.

به طور معمول درجه نفوذپذیری گریس کار نکرده در مقایسه با گریس کارکرده بین 5 تا 20 درصد تفاوت دارد که این امر بر اساس نوع گریس معیار پایداری گریس در شرایط کار است.

7-برگشت پذیری (Reversibility):

به قابلیت حفظ ساختار در مقابل سرد و گرم شدن متوالی خاصیت برگشت پذیری گفته می شود.در این گونه شرایط با توجه به نوع گریس،قوام وخواص روانکاری آن تغییر می کند،گریس هایی که پس از قرار گرفتن در وضعیت دمای معمولی خصوصیات قبل خود را بازیابند،دارای خاصیت برگشت پذیری هستند.

گریس ها را می توان در گروه سیالات غیرنیوتنی طبقه بندی نمود.گرانروی ظاهری این گونه مواد با افزایش نرخ برشی (Shear rate) کاهش می یابد.

انواع مختلف ابزار اندازه گیری گرانروی ظاهری منجمله HaakeRotot Viscometer بر اساس استفاده از یک صفحه و یک مخروط که دارای زاویه بسیار کوچک با یکدیگر هستند،استوار است.اینگونه ابزار برای اندازه گیری گرانروی ظاهری سیالات غیرنیوتنی و غیر روان به کار می روند. در این روش نمونه گریس در دمای 25 درجه سانتیگراد با نرخ برشی   300s^-1 آزمایش می شود.

بنابر این قوام گریس های روانکار بر حسب میلی پاسکال ثانیه اندازه گیری می شود.

8-خاصیت شکل پذیری فیزیکی (Thixotropy):

گریس هلیی که در اثر عوامل مکانیکی مانند همزدن و ارتعاش به طور قابل ملاحظه ای تغییر کرده و نرم می شوند و پس از قطع اثر این گونه عوامل به وضعیت اولیه بر می گردند را گریس های Thixotropic می نامند.

گریس های الومینیومی و ژله ای از جمله این گریس ها هستند.

9-فرسودگی (Aging):

عوامل متعددی مانند اکسیژن هوا،گرما،نور و کاتالیزورها،عمدتا از طریق اکسیداسیون باعث کاهش عمر گریس ها و فساد آنها می گردند.

استاندارد DIN 51805 معیار اندازه گیری پایداری گریس در برابر اکسیداسیون است.

10-فشار جریان (Flow Pressure):

مقدار فشار مورد نیاز برای غلبه بر مقاومت جریان و خارج شدن گریس از مجاری گریس کاری بر اساس استاندارد (DIN 51805) مشخص می شود. به عنوان مثال فشار مورد نیاز در حداقل دمای کارکرد گریس 30- درجه سانتیگراد نباید از 1400 میلی بار بیشتر باشد.این آزمون اطلاعات مناسبی در مورد توان لازم برای پمپ ها را می دهد.

11-جدا شدن روغن (OilSeparation):

در صورتی که گریس برای مدت طولانی در انبار نگهداری شود در دمای بالا کار کند،روغن از گریس جدا خواهد شد که مقدار آن به اندازه ظرف گریس،نوع آن،مقدار ماده غلیظ کننده،نوع روغن پایه و شرایط اختلاط غلیظ کننده و روغن بستگی دارد.

مشخصه جدا شدن روغن از گریس با استانداردهای DIN 51817

و ASTM D 1742 انازه گیری می شود.هر چقدر مقدار ماده غلیظ کننده بیشتر و گرانروی روغن پایه بالاتر باشد.مقدار جدا شدن روغن از گریس کمتر است.جدا شدن روغن از گریس با تراوش روغن از ساختار گریس در نتیجه مصرف آن رخ می دهد متفاوت است.

12-پایداری در برابر آب (WaterResistance):

خاصیت پایداری دربرابر آب در استاندارد (DIN 51807 Part1) بررسی می گردد. در این روش یک قطعه شیشه با گریس مورد آزمایش پوشش داده می شود و به مدت 3 ساعت در آب گرم (دمای تعیین شده) قرار گرفته و بر اساس شکل ظاهری به آن امتیاز داده می شود(0،1،2،3) این روش برای پایداری گریس در برابر آب تحت شرایط متغیر دقیق و تعیین کننده نیست.

جدول شرایط کار گریس

جدول زیر شرایط گوناگون کار و چگونگی انتخاب گریس مناسب را نشان می دهد.

 

 

برگرفته ازdiemohammadi.persianblog.ir