زيوت التزليق

موضوع: زيوت التزليق السبت فبراير 09, 2013 6:45 am

[b

] زيوت التزليق

مجموعة تكنولاب البهاء جروب

عميد دكتور

بهاء بدر الدين محمود

استشارى كيميائى

01229834104

التزليق Lubrication اسم مشتق من اللاتيني Lubrican ومعناه حدوث الانزلاق بين سطحين بوجود مادة سائلة أو لزجة أو غازية لتخفيض عامل الاحتكاك بينهما. وخير مثال لعملية التزليق هو السائل الزلالي في مفاصل البشر.

تكمن أهمية التزليق في تخفيض الاحتكاك والاهتراء والتغلب على الأوزان الثقيلة عند انزلاقها على سطح ثابت بوجود المادة الزالقة، مثال على ذلك إمكانية تحريك خزانة الملابس ذات الوزن الكبير، وذلك بوضع قليل من الصابون والماء على الأرض في الاتجاه المراد ثم دفعها فتتحرك بسهولة.

المخطط العام لمنظومة التزليق وترابط عناصرها

يتكون هذا المخطط من عناصر رئيسية تشمل: السطحين المعدنيين المعالجين بعناية دقيقة ومن الوسط الفاصل بينهما.

وإن عدم وجود هذا الوسط يؤدي إلى تلاصق وتماسك السطحين بعضهما ببعض عندما ينزلقان، ويطلق على هذه الحالة الانزلاق الجاف، أمّا في حال وجود الوسط سائلاً مثل الزيت أوالماء غازياً (هواء وغيره)، فيطلق عليه التزليق المائي الساكن أو السكوني الهدروستاتيك.

وعند إيصال السائل أوالهواء عن طريق تولّد الضغط بين السطحين نتيجة شكلهما وحركتهما فيطلق عليه التزليق المائي الحركي الهدروديناميك.

وفي كلتا الحالتين يجب أن يبقى السطحان منفصلين بعضهما عن بعض بالحفاظ على ضغط طبقة السائل أو الهواء بتوازن الثقل على الأسطح المنزلقة.

------------------------------------------------------------------------------------

أنواع مواد التزليق وخواصها

استخدم الإنسان قديماً الوحل وعيدان القصب لتزليق الزلاجات في مباريات الجر وسحب جذوع الأشجار والصخور، كما استخدم الشحم الحيواني والزيوت النباتية لتزليق محاور العربات.

وعندما نشأت الصناعة البترولية في القرن التاسع عشر، صارالبترول المصدر الرئيسي للحصول على مواد التزليق، وجرى تطويرها لتناسب الاحتياجات المطلوبة في تزييت المركبات والطائرات والآلات المختلفة، ويمكن تصنيفها إلى:

1ـ مواد التزليق البترولية:

ومعظمها مواد من فحوم هدروجينية تجمع المزايا المرغوبة وهي توفرها بدرجات لزوجة ملائمة، انخفاض درجة تطايرها، مقاومة تدهورها، الوقاية ضد الصدأ وانخفاض كلفتها.

ويدخل في هذه المجموعة (البرافين أو النافثينNaphthene أو المختلط) بحسب احتوائها نسبة جزئية عالية من البرافين أو النافثين.

ومع تطور طرائق التكرير، والحصول على مواد تزليق ذات نوعية عالية ظهرت إلى الأسواق نوعيات تزليق مختلفة.

2ـ مواد التزليق التركيبية:

وهي مواد سائلة زيتية لها بعض الصفات المشابهة لمواد التزليق البترولية، لكن خصائصها تختلف باختلاف تركيبها الكيماوي ومثالها الأملاح الحامضية ثنائية القاعدة التي تستخدم كزيت للأدوات الميكانيكية،وأملاح الفوسفات المستخدمة كسائل هدروليكي ولمقاومة النيران، والسيليكونات التي تستخدم كسائل مخمد، ومركبات الأثير متعددة الغليكول المستخدمة كزيت تركيبي للمحروقات.

3ـ شحم التزليق:

مادة شبه جامدة تحتوي على مركب مُكثف في مادة سائلة. مع صوابين الألمنيوم والباريوم والكالسيوم والليثيوم والصوديوم والسترونتيوم Strontium، وهي مركبات تكثيف صابونية.

أما مركبات التكثيف غير الصابونية، فتتألف من مركبات غير عضوية مثل الصلصال المعدل والسيليكات الناعمة أو من مواد عضوية مثل أريلورياس Aryloreas وفثالوسيانين Phthalocyanine.

4ـ مواد التزليق الجامدة:

توضع في هذه الحالة طبقة من مواد جامدة بين سطحين محتكين تتكون من:

مركبات لاعضوية متراكمة:

مثل مولي سولفايد Moly sulphide والگرافيت، وثاني كبريتيد المولبدنم وثاني كبريتيد التنگستن والميكا ونتريد البورون والبوروكس borox وكبريتات الفضة ويوديد الكادميوم ويوديد الرصاص.

وهناك مواد لينة مختلفة مثل الرصاص الأبيض والجير والتالك ويوديد الفضة وأحادي أكسيد الرصاص والبنتونايت Bentonite.

يضاف إلى ذلك مواد متحركة كيمياوياً بوساطة التفاعل الكيمياوي مثل طبقات السلفيد والكلور والفوسفات والأكسالات Oxalate.

مركبات عضوية:

مثل الصوابين والشموع والشحوم المعدنية (الألمنيوم والكالسيوم والصوديوم والليثيوم Lithium) والشموع الحيوانية المنشأ مثل شمع النحل bees wax وشمع العنبر Sprem wax والأحماض الدهنية مثل الحمض الدهن الأستياري Stearic acid والحمض النخيلي Palmitic acide، والأملاح الدهنية مثل الشحم الحيواني. يضاف إلى ذلك مواد بولميرية ذات طبيعة تركيبية مثل رابع فلورات الإتيلين المتشعب Polytetra fluorethylene، ورابع كلور الإتيلين المتعدد Polychlora fluoroethylene.

تتميز مواد التزليق هذه بمقاومتها لتدهور صفاتها وعدم تأثير العناصر الأخرى فيها. لذلك تستخدم بثخانة نصف بوصة في الإنشاء الإسمنتي الحديث مسبق الإجهاد كي تسمح بالحركة الحرارية في العوارض المستقرة فوق الأعمدة، وتساعد على تمدد عناصر البناء وتقلصها.

كما تستخدم في الآلات الصناعية المختلفة.

طبقات معدنية:

يجب أن تكون رقيقة وطرية تتوضع على طبقة صلبة وتشتمل على الرصاص والقصدير.

الطبقات المترابطة:

تكون على هيئة مسحوق مع مركب ربط الالتصاق من قطر النشا (القطر الصناعي) Corn syrup والأكريليك Acrylic والفينول Phenolie وراتينجات الإيبوكس Epoxy resins، وسيليكات وفوسفات الصوديوم وفوسفات الصوديوم ومعادن منخفضة الانصهار.

الغـازات:

التزليق بوساطة الغازات مشابه في كثير من النقاط للتزليق بالسائل، لكنه يختلف عنه في نقطتين مهمتين هما:

أن لزوجة الغاز أقل بكثير من لزوجة السائل.

و انضغاط الغاز أكبر بكثير من انضغاط السائل.

ويفضل في الآلة التي تتعامل مع أنواع مختلفة من الغازات تزليق الأسطح المتحركة بالغاز بغية تبسيط تصميم الآلة وتقليل تلوث مادة التزليق والتلوث الصادر عنها.

مزلقات لأغراض خاصة:

تنفرد كل عملية تزليق بصفات خاصة بحاجتها إلى مادة تزليق معينة لتفي بالمتطلبات الفريدة لها.

وبما أن هذا الاتجاه غير عملي لذلك تسعى الشركات إلى تقليل عدد مواد التزليق بجعل الخصائص المطلوب توافرها في الزلقات لأغراض خاصة شاملة تقريباً، مثل مقاومة التأكسد، والثبات الحراري واللزوجة الحرارية الجيدة والمتانة العالية للطبقة ومقاومة التآكل....إلخ

الطرق المختلفة للتزليق

يؤمن الزيت إلى الأسطح المتحركة للآلة بطرائق مختلفة أهمها:

التقطير:

تعتمد على خاصية وزن السائل، وتتم يدوياً أو بالقطارة أو بالرش أو الإحاطة (حلقة زيتية) أو بالغمر أو بالفائض.

بالاستقرار:

حيث تستخدم مضخة توصل الزيت إلى مجموعة نقاط التزييت.

بالرذاذ:

يجري بتثبيت الزيت تحت تيار من الهواء لرفعه وتوزيعه.

التزليق الذاتي:

هنا تزود الأسطح المنزلقة بكمية من الزيت يحافظ عليها من الضياع بإحكام مكان وجودها. وعند استخدام الشحم للتزليق يتم توصيله إلى الأسطح المحتكة يدوياً أو بوساطة جهاز ضاغط للشحم.

------------------------------------------------------------------------------------

وظائف مواد التزليق

ترجع الوظيفة الأساسية لمادة التزليق إلى تقليل الاحتكاك والاهتراء كما تؤدي عدداً من الوظائف الأخرى أهمها:

التحكم بالاحتكاك:

الذي يتناسب طرداً مع درجة لزوجة السائل وأقا بـ 200 مرة في الأسطح ذاتها غير الزيتية،

ويوضح خصائص ثلاث مواد تزليق نموذجية، اللزوجة النسبية، وثخانة الطبقة، ووحدة الحمل في المحامل (المدارج) عند التحكم بالاحتكاك.

ضبط التآكل:

باستخدام موانع الأكسدة والصدأ أثناء عمل الآلة أو توقفها عن العمل.

التحكم بدرجة الحرارة:

من خلال تخفيض الاحتكاك ونقل الحرارة المتولدة.

نقل القدرة:

في أجهزة نقل الحركة وغيرها.

إزالة الملوثات والشوائب الصلبة في أثناء عمل الآلة.

العزل:

للمحولات والمفاتيح الكهربائية.

تخميد الصدمات:

في أجهزة التعليق.

الإحكام الجيد بالشحم:

وحجز نفوذ الزيت ومنع وصول الملوثات إليه.

--------------------------------------------------------------------------------------

خواص الزيوت المعدنية ومواصفاتها والمتطلبات الضرورية لها

مع وجود مواد كثيرة تعمل كمزلقات ضمن شروط معينة، لا يمكن تعداد جميع خصائصها ومواصفاتها، وقد يكون من المفيد ذكر أهمها:

اللزوجة

تحدد حجم الاحتكاك بين الأسطح المتحركة، وتقاس لمعرفة معدل التدفق لمادة التزليق ويعبر عنها بالسنتي بويز Centipoise أو رقم رينولدز أو بمقياس سيوبولت Seconds saybolt universal، وذلك حسب نظام القياس للمتبع.

نقطة الانصباب:

هي درجة الحرارة التي يتوقف عندها جريان مادة التزليق، وتعد عاملاً رئيسياً في اختيار مادة تزليق معينة من ضمن مجموعة مختلفة الخصائص.

نقطة الوميض: تساعد في تحديد خصائص مقاومة النيران، وتعد في بعض الحالات الأساس في اختيار مادة التزليق الملائمة.

درجة الزيتية:

تبين مقدرة السائل على العمل تحت شروط التزليق الجزئي.

رقم التعادل:

مؤشر على درجة تحلل بالأكسدة للمحتوى الحامضي أو القلوي للزيت.

رقم الاختراق:

يعرف على خصائص طبقة الشحم بإلقاء مخروط قياس على عينة، وكلّما كان الرقم مرتفعاً كان الشحم أكثر سيولة.

خصائص مختلفة مثل إيجاد محتوى الكلور وثابت العازلية الكهربائية والوزن النوعي، والتوتر السطحي، والتآكل والاستحلاب والإرغاء والأكسدة والتكربن والتصبن.

-------------------------------------------------------------------------------------

الإضافات الأكثر شيوعاً والهدف منها

المادة المضافة

الهدف

ديتوفوسفات التوتياء

مانع تأكسد

مركبات الكلورين

محسن المتانة

ديتوفوسفات التوتياء

مانع تآكل

بوليميرات سيليكونية

مضاد للارتخاء

تراي كريسيل الفوسفات

مانع اهتراء

صوابين دهنية

مستحلب

حمض السالفونيك

مشتق تنظيف

صوابين،

غضار ناعم تكثيف القوام

صوابين معدنية

مانع صدأ

بوليميرات سيليكونية عضوية

طارد ماء

بولميرات أملاح

كابح الضباب

حوامض دهنية

شبت لوني

بولميرات أكريلية

محسن اللزوجة بولميرات ألدهيدية

ضبط الرائحة

زيوت دهنية

درجة الزيتية

الفينول

مطهر

--------------------------------------------------------------------------------------
التحسينات التقنية لأنواع الزيوت

تضاف بعض المواد إلى الزيوت لتحسين خصائصها الفيزيائية والحد من تغيرها الكيمياوي.

خواص الشحوم المعدنية ومواصفاتها أهم خواصها هي:

التجانس: أي مقاومة عمليات الانفكاك عند تخزينها واستخدامها.

درجة الليونة: وتحدد لزوجتها وتركيبها وتماسكها، وتعرف عند درجات الحرارة التي تصل إلى 75 درجة مئوية.

درجة حرارة التسيب: وتتعلق بنوع المادة الإضافية للشحم ومواصفاتها.

خاصية التماسك الكيماوي: أي قدرتها على مقاومة الأكسدة، وتعد الشحوم الهدروكربونية أكثر الشحوم تماسكاً.

نسبة الشوائب المعدنية: لا يسمح بوجودها لمنع حدوث التآكل في الأجزاء المتحركة.

نسبة القلويات الحرة والحموض العضوية: يجب أن لا تزيد على 0.02٪ بسبب تأثيرها في المعادن وتشكل الصدأ.

نسبة الماء: لا يسمح بوجوده في الشحوم الهدروكربونية والصودية، أما الشحوم البوتاسية فيجعلها متماسكة أكثر بوجود كمية ضئيلة جداً.[/b]

موضوع: Lubricating Oil السبت فبراير 09, 2013 2:06 pm

Lubricating Oil

Since the Roman era, many liquids, including water, have been used as lubricants to minimize the friction, heat, and wear between mechanical parts in contact with each other.

Today, lubricating oil, or lube oil, is the most commonly used lubricant because of its wide range of possible applications.

The two basic categories of lube oil are mineral and synthetic.

Mineral oils are refined from naturally occurring petroleum, or crude oil.

Synthetic oils are manufactured polyalphaolefins, which are hydrocarbon-based polyglycols or ester oils.

Although there are many types of lube oils to choose from, mineral oils are the most commonly used because the supply of crude oil has rendered them inexpensive; moreover, a large body of data on their properties and use already exists.

Another advantage of mineral-based lube oils is that they can be produced in a wide range of viscosities—viscosity refers to the substance's resistance to flow—for diverse applications.

They range from low-viscosity oils, which consist of hydrogen-carbon chains with molecular weights of around 200 atomic mass units (amu), to highly viscous lubricants with molecular weights as high as 1000 amu.

Mineral-based oils with different viscosities can even be blended together to improve their performance in a given application.

The common 1OW-30 motor oil, for example, is a blend of low viscous oil (for easy starting at low temperatures) and highly viscous oil (for better motor protection at normal running temperatures).

First used in the aerospace industry, synthetic lubricants are usually formulated for a specific application to which mineral oils are ill-suited.

For example, synthetics are used where extremely high operating temperatures are encountered or where the lube oil must be fire resistant.

This article will focus on mineral-based lube oil.

--------------------------------------------------------------------------------------

Raw Materials

Lube oils are just one of many fractions, or components, that can be derived from raw petroleum, which emerges from an oil well as a yellow-to-black, flammable, liquid mixture of thousands of hydrocarbons (organic compounds containing only carbon and hydrogen atoms, these occur in all fossil fuels).

Petroleum deposits were formed by the decomposition of tiny plants and animals that lived about 400 million years ago.

Due to climatic and geographical changes occurring at that time in the Earth's history, the breakdown of these organisms varied from region to region.

Because of the different rates at which organic material decomposed in various places, the nature and percentage of the resulting hydrocarbons vary widely.

Consequently, so do the physical and chemical characteristics of the crude oils extracted from different sites.

For example, while California crude has a specific gravity of 0.92 grams/milliliter, the lighter Pennsylvania crude has a specific gravity of 0.81 grams/milliliter.

(Specific gravity, which refers to the ratio of a substance's weight to that of an equal volume of water, is an important aspect of crude oil.)

Overall, the specific gravity of crudes ranges between 0.80 and 0.97 grams/milliliter.

Depending on the application, chemicals called additives may be mixed with the

Lubricating oil is refined from crude oil. After undergoing a purifying process colled sedimentation, the crude oil is heated in huge fractionating towers.

The various vapors—which can be used to make fuel, waxes, or propane, among other substances—boil off and are collected at different points in the tower.

The lube oil that is collected is filtered, and then additives are mixed in.
refined oil to give it desired physical properties.

Common additives include metals such as lead or metal sulphide, which enhance lube oil's ability to prevent galling and scoring when metal surfaces come in contact under extremely high pressures.

High-molecular weight polymerics are another common additive:

they improve viscosity, counteracting the tendency of oils to thin at high temperatures.

Nitrosomines are employed as antioxidants and corrosion inhibitors because they neutralize acids and form protective films on metal surfaces.

The Manufacturing
Process

Lube oil is extracted from crude oil, which undergoes a preliminary purification process (sedimentation) before it is pumped into fractionating towers.

A typical high-efficiency fractionating tower, 25 to 35 feet (7.6 to 10.6 meters) in diameter and up to 400 feet (122 meters) tall, is constructed of high grade steels to resist the corrosive compounds present in crude oils;

inside, it is fitted with an ascending series of condensate collecting trays.

Within a tower, the thousands of hydrocarbons in crude oil are separated from each other by a process called fractional distillation.

As the vapors rise up through the tower, the various fractions cool, condense, and return to liquid form at different rates determined by their respective boiling points (the lower the boiling point of the fraction, the higher it rises before condensing).

Natural gas reaches its boiling point first, followed by gasoline, kerosene, fuel oil, lubricants, and tars.

--------------------------------------------------------------------------------------

Sedimentation

1 The crude oil is transported from the oil well to the refinery by pipeline or tanker ship.

At the refinery, the oil undergoes sedimentation to remove any water and solid contaminants, such as sand and rock, that maybe suspended in it.

During this process, the crude is pumped into large holding tanks, where the water and oil are allowed to separate and the contaminants settle out of the oil.

------------------------------------------------------------------------------------

Fractionating

2 Next, the crude oil is heated to about 700 degrees Fahrenheit (371 degrees Celsius).

At this temperature it breaks down into a mixture of hot vapor and liquid that is then pumped into the bottom of the first of two fractionating towers.

Here, the hot hydrocarbon vapors float upward.

As they cool, they condense and are collected in different trays installed at different levels in the tower.

In this tower, normal atmospheric pressure is maintained continuously, and about 80 percent of the crude oil vaporizes.

3 The remaining 20 percent of the oil is then reheated and pumped into a second tower, wherein vacuum pressure lowers the residual oil's boiling point so that it can be made to vaporize at a lower temperature.

The heavier compounds with higher boiling points, such as tar and the inorganic compounds, remain behind for further processing.

-------------------------------------------------------------------------------------

Filtering and solvent extraction

4 After further processing to remove unwanted compounds, the lube oil that has been collected in the two fractionating towers is passed through several ultrafine filters, which remove remaining impurities.

Aromatics, one such contaminant, contain six-carbon rings that would affect the lube oil's viscosity if they weren't removed in a process called solvent extraction.

Solvent extraction is possible because aromatics are more soluble in the solvent than the lube oil fraction is.

When the lube oil is treated with the solvent, the aromatics dissolve; later, after the solvent has been removed, the aromatics can be recovered from it.

------------------------------------------------------------------------------------

Additives, inspection, and packaging

5 Finally, the oil is mixed with additives to give it the desired physical properties (such as the ability to withstand low temperatures).

At this point, the lube oil is subjected to a variety of quality control tests that assess its viscosity, specific gravity, color, flash, and fire points.

Oil that meets quality standards is then packaged for sale and distribution.

-------------------------------------------------------------------------------------

Quality Control

Most applications of lube oils require that they be nonresinous, pale-colored, odorless, and oxidation-resistant.

Over a dozen physical and chemical tests are used to classify and determine the grade of lubricating oils.

Common physical tests include measurements for viscosity, specific gravity, and color, while typical chemical tests include those for flash and fire points.

Of all the properties, viscosity, a lube oil's resistance to flow at specific temperatures and pressures, is probably the single most important one.

The application and operating temperature range are key factors in determining the proper viscosity for an oil.

For example, if the oil is too viscous, it offers too much resistance to the metal parts moving against each other.

On the other hand, if it not viscous enough, it will be squeezed out from between the mating surfaces and will not be able to lubricate them sufficiently.

The Saybolt Standard Universal Viscometer is the standard instrument for determining viscosity of petroleum lubricants between 70 and 210 degrees Fahrenheit (21 and 99 degrees Celsius).

Viscosity is measured in the Say bolt Universal second, which is the time in seconds required for 50 milliliters of oil to empty out of a Saybolt viscometer cup through a calibrated tube orifice at a given temperature.

The specific gravity of an oil depends on the refining method and the types of additives present, such as lead, which gives the lube oil the ability to resist extreme mating surface pressure and cold temperatures.

The lube oil's color indicates the uniformity of a particular grade or brand.

The oil's flash and fire points vary with the crude oil's origin.

The flash point is the temperature to which an oil has to be heated until sufficient flammable vapor is driven off so that it will flash when brought into contact with a flame.

The fire point is the higher temperature at which the oil vapor will continue to burn when ignited.

Common engine oils are classified by viscosity and performance according to specifications established by the Society of Automotive Engineers (SAE).

Performance factors include wear prevention, oil sludge deposit formation, and oil thickening.

[img]

[/img]