انواع روان کننده های جامد با مزایا و معایب آنها

مزایای روان کننده های جامد
– مؤثرتر از روان کننده های سیالی در بارگذاری و سرعت عمل
– مقاومت بالا در برابر فساد تدریجی هنگام انبار شدن
– بسیار مقاوم در برابر دماهای بالا، فشار، اشعه زیاد و محیط های فعال
– سبک تر و ساده تر بودن دستگاه به هنگام استفاده از این
روان کننده های جامد، زیرا در این حالت نیاز به سیستم توزیع کننده،
روان کننده و درزگیر نخواهد بود.

معایب روان کننده های جامد

– خواص خود ترمیمی ضعیف: یک لایه نازک شکسته روان کننده های جامد باعث کوتاه شدن عمر مفید روان کننده می شود.
– پراکندگی حرارتی ضعیف: این خاصیت منحصر به مواد پلیمری است، به دلیل اینکه رسانایی حرارتی آنها اندک است.
– ضریب اصطکاک و فرسودگی: دارای ضریب اصطکاک و فرسودگی بالاتری از یاتاقان های روانکاری شده هیدرودینامیکی دارند.
– رنگ: رنگ روان کننده های جامد ممکن مورد دلخواه فرد نباشد.

ساختار لایه لایه شبکه گرافیت

انواع روان کننده های جامد

جامدات لایه لایه: رایج ترین آنها گرافیت و مولیبدن دی سولفید است.
گرافیت دارای ضریب اصطکاک پایین و مقاومت حرارتی بالایی (۲۰۰۰ درجه سانتیگراد) است. با این حال کاربردهای عملی آن به علت اکسیداسیون، محدود به دماهای۵۰۰ تا۶۰۰ درجه سانتیگراد می باشد. به علاوه گرافیت برای دستیابی به ضریب اصطکاک پایین، رطوبت و بخار را جذب می کند. پس استفاده آن باز هم محدودتر می شود. بطوری که در دماهای پایین تر از۱۰۰ درجه سانتیگراد مقدار بخار آب جذب شده به حدی کاهش می یابد که ضریب اصطکاک پایین حاصل نمی شود. در مواقع لزوم، مواد افزودنی متشکل از ترکیبات آلی جهت افزایش کارایی گرافیت در دماهای بالاتر از۵۵۰ درجه سانتیگراد به آن اضافه می شود. از طرف دیگر گرافیت دارای پتانسیل بسیار نجیبی است پس می تواند باعث خوردگی گالوانیکی آلیاژ های مس و فولاد ضدزنگ در آبهای شور شود.
مولیبدن دی سولفید (MoS2)، مانند گرافیت دارای ضریب اصطکاک پایینی است اما برعکس گرافیت این ضریب به رطوبت یا بخار جذب شده بستگی ندارد. در حقیقت جذب سطحی بخارات باعث افزایش جزیی ضریب اصطکاک می شود. مولیبدن دی سولفید همچنین دارای ظرفیت بارگذاری بزرگی بوده و کیفیت ساخت آن بهتر از گرافیت تحت کنترل است. ظرفیت گرمایی آن در محیط های غیراکسیداسیونی تا۱۱۰۰ درجه سانتیگراد قابل قبول بوده اما در هوا مقدار آن به۳۵۵ تا۴۰۰ درجه کاهش می یابد.

فیلم فلزات نرم: بسیاری از فلزات نرم از جمله سرب، طلا، نقره، مس و روی دارای تنش برشی پایینی هستند و می توان با ترسیب فیلم نازکی از آنها بر روی مواد سخت آنها را به عنوان روان کننده به کار برد. روش های ترسیب شامل آب کاری، خشک کردن، بیرون اندازی و روکش کاری یونی می باشد. این فیلم ها برای کاربردهایی با دمای بالا تا۱۰۰۰ درجه سانتیگراد و نیز در یاتاقان های غلطک دار با لغزش حداقل مفید می باشند.

اندود(روکش) سطحی: اندود سطحی به صورت رایج به عنوان جایگزینی به جای روش ترسیب فیلم برروی سطوح انجام می شود که شامل نفوذ حرارتی، کاشت یونی و پوشش های تبدیل شیمیایی است.

نفوذ حرارتی: در این روش اتم های بیگانه با اهداف گوناگون وارد سطح روان کننده می شوند. مثلاً افزایش مقاومت سایشی از طریق ازدیاد سختی سطح، ایجاد تنش برشی کم برای کاهش سایش یا حمله و در نتیجه افزودن مقاومت به خوردگی سطح.

کاشت یونی: در این روش که اخیراً پیشرفت هایی حاصل کرده است سطح روان کننده توسط یون ها بمباران شده در نتیجه سختی سطح افزایش پیدا می کند که این خود باعث افزایش مقاومت خوردگی و مقاومت به فرسودگی می شود.

پوشش هایی با تبدیل شیمیایی: در اغلب موارد روان کننده های جامد به سطح فلز حفاظت شده نمی چسبند. پوشش تبدیلی یک فیلم متخلخل غیرروان کننده است که برروی فلز اصلی به کار برده می شود تا چسبندگی روان کننده جامد روی سطح را ممکن سازد. پوشش تبدیلی به تنهایی نمی تواند یک روان کننده مناسب باشد.

پلیمرها: پلیمرها به صورت فیلم نازک، نیز مواد خود روان کننده و به عنوان رنگ پایه برای جامدات ورقه ای مورد استفاده قرار می گیرند. این فیلم ها طی مراحل ترکیب، افشاندن و کلوخه سازی ایجاد می شوند. یک روش دیگر در ایجاد پوشش، پیوند دادن بین پلیمر و رزین است. بیرون اندازی نیز می تواند برای ایجاد فیلم به کار رود. رایج ترین پلیمر مورد استفاده به عنوان روان کننده جامدPTFE نام دارد که مزیت آن ضریب اصطکاک پایین و وسیع بودن محدوده کاربردی آن از منفی۲۰۰ تا مثبت ۲۵۰ درجه سانتیگراد و نیز فعالیت شیمیایی اندک آن می باشد. از معایب آن می توان به ظرفیت بارگذاری اندک و پایداری کم آن اشاره کرد. (از طرف دیگر هدایت گرمایی پایین آن باعث محدود شدن کاربردهای آن می شود). از کاربردهای رایج آن می توان به کامپوزیت های خود روان کننده و پوشش های آنتی استاتیک اشاره کرد.