Smar wysokotemperaturowy

smar wysokotemperaturowy

Smar wysokotemperaturowy – charakterystyka, zastosowania i różnice konstrukcyjne

Smarowanie węzłów tarcia należy do podstawowych zagadnień eksploatacji maszyn i urządzeń. Właściwy dobór środka smarnego determinuje niezawodność, żywotność oraz bezpieczeństwo pracy elementów mechanicznych. W szczególności problematyczne dla smarowania okazują się warunki podwyższonych temperatur, w których tradycyjne smary litowe lub wapniowe ulegają degradacji, prowadząc do przyspieszonego zużycia. W odpowiedzi na te wymagania firmy produkujące smary opracowały smary wysokotemperaturowe, zdolne do pracy w zakresie powyżej 150 °C do temperatury nawet 1200 °C, w zależności od składu chemicznego i rodzaju dodatków uszlachetniających.

1. Charakterystyka smarów wysokotemperaturowych

Smar wysokotemperaturowy jest dyspersją oleju bazowego (mineralnego, półsyntetycznego lub syntetycznego) oraz zagęszczacza, którego rolą jest utrzymywanie odpowiedniej konsystencji i retencji oleju. W odróżnieniu od standardowych smarów, podstawowe wymagania wobec smarów wysokotemperaturowych obejmują:

  • stabilność termooksydacyjną, czyli odporność na utlenianie w obecności tlenu w wysokiej temperaturze
  • zachowanie lepkości oleju bazowego w warunkach podwyższonego obciążenia cieplnego
  • minimalizację parowania oleju i redukcję powstawania osadów w wysokiej temperaturze
  • zdolność tworzenia warstwy granicznej, chroniącej powierzchnie węzłów tarcia nawet po częściowej utracie fazy olejowej.

Typowe zagęszczacze w smarach wysokotemperaturowych to kompleksy litowe, glinowe, polimocznikowe, a w ekstremalnych zastosowaniach – grafit, dwusiarczek molibdenu (MoS₂) , proszki ceramiczne lub „non melting thickener”, czyli zagęszczacz, który nie topi się nawet w ekstremalnie wysokich temperaturach stosowany w smarach Krytox.

2. Kryteria doboru w zależności od rodzaju węzła

Węzły smarne wysokotemperaturowe można podzielić na dwa zasadnicze obszary: łożyska toczne i ślizgowe oraz pozostałe połączenia ruchowe, takie jak przekładnie otwarte, śruby pociągowe, prowadnice czy zamki pieców przemysłowych.

2.1. Łożyska toczne i ślizgowe

W przypadku łożysk tocznych i łożysk ślizgowych wymagania wobec smaru wysokotemperaturowego są szczególnie wysokie. Łożyska pracują z dużymi prędkościami obrotowymi, co oznacza, że lepkość oleju bazowego musi być tak dobrana, aby zapewniała film smarny przy minimalnym oporze ruchu. Nadmiernie lepki olej prowadzi do przegrzewania, natomiast zbyt niski wskaźnik lepkości skutkuje brakiem separacji elementów tocznych od bieżni.

Dla łożysk wysokotemperaturowych typowa jest praca w zakresie 150–250 °C. W zastosowaniach specjalnych, takich jak piece hutnicze czy wentylatory piecowe, stosuje się smary z dodatkiem grafitu lub MoS₂, które pełnią rolę smarowania awaryjnego po ulotnieniu się fazy ciekłej. Kluczowe znaczenie ma także odporność smaru na wymywanie oraz zdolność do utrzymania się w koszykach i przestrzeniach łożyskowych przez długi czas, bez konieczności częstych dosmarowań. Dla węzłów powyżej 250 °C polecana jest grupa smarów wysokotemperaturowych o nazwie Krytox.

2.2. Inne węzły smarne

W pozostałych węzłach tarcia – zwłaszcza w połączeniach o niskiej prędkości względnej, lecz wysokim obciążeniu – kryteria doboru różnią się istotnie. Smar ma tu przede wszystkim zabezpieczać przed zatarciem i zużyciem adhezyjnym, a nie przed przegrzewaniem spowodowanym prędkością obrotową.

Przykłady:

  • zamki pieców przemysłowych – smar musi wytrzymać okresowe temperatury 500–700 °C
  • przekładnie otwarte – stosuje się smary o bardzo wysokiej lepkości z dodatkami EP (Extreme Pressure), które tworzą trwały film smarny na zębach
  • śruby pociągowe i prowadnice – wymagają smarów odpornych na pełzanie i odparowanie, często oparte na olejach syntetycznych z dodatkiem grafitu.

Różnica zasadnicza w stosunku do łożysk polega więc na tym, że węzły tarcia niełożyskowe tolerują smary bardziej lepkie, o dużym udziale fazy stałej, natomiast w łożyskach konieczne jest zachowanie precyzyjnej równowagi między lepkością a odpornością cieplną.

3. Mechanizmy degradacji smaru w warunkach wysokiej temperatury

Smary wysokotemperaturowe muszą opierać się szeregowi procesów degradacyjnych:

  1. Utlenianie oleju bazowego – prowadzi do powstawania kwasów i osadów, które pogarszają własności smarne
  2. Odparowanie frakcji lekkich – powoduje spadek lepkości i wysychanie smaru
  3. Rozpad zagęszczacza – w temperaturach granicznych dochodzi do utraty konsystencji i separacji fazy olejowej
  4. Koksowanie – przy skrajnych obciążeniach cieplnych smar może przekształcać się w zwęglone osady, co blokuje ruch elementów.

Dlatego w praktyce przemysłowej stosuje się dodatki antyoksydacyjne, inhibitory korozji oraz środki EP, które wydłużają żywotność smaru w trudnych warunkach.

4. Pasty wysokotemperaturowe

Szczególną odmianą środków smarnych stosowanych w ekstremalnych warunkach są pasty wysokotemperaturowe. W odróżnieniu od smarów klasycznych, pasty zawierają znacznie większy udział ciał stałych, takich jak grafit, dwusiarczek molibdenu, proszki miedzi, niklu lub aluminium. Ich zadaniem jest nie tyle utrzymanie filmu olejowego, ile zapewnienie trwałej bariery ochronnej między współpracującymi powierzchniami.

4.1. Zakres działania

Pasty wysokotemperaturowe znajdują zastosowanie w temperaturach rzędu 600–1200 °C, gdzie tradycyjne oleje ulegają całkowitej degradacji. Dzięki zawartości proszków metali i niemetali, na powierzchni elementów tworzy się warstwa antyadhezyjna, odporna na zacieranie i spiekanie.

4.2. Zastosowania

  • montaż śrub w instalacjach pieców hutniczych
  • zabezpieczanie powierzchni ciernych w układach hamulcowych
  • smarowanie gwintów turbin gazowych
  • ochrona elementów narażonych na korozję wysokotemperaturową i spawanie adhezyjne.

4.3. Mechanizm ochrony

Podstawą działania past jest obecność ciał stałych, które pełnią rolę „suchych smarów”. Wysoka plastyczność w połączeniu z niepalnymi dodatkami powoduje, że nawet po odparowaniu fazy olejowej zachowana zostaje bariera separująca. Pasty mają przy tym właściwości antykorozyjne i zapobiegają zapiekaniu się elementów gwintowych, co jest szczególnie istotne przy serwisowaniu urządzeń pracujących w wysokich temperaturach.

  1. Powłoki smarne wysokotemperaturowe -nowe zasady smarowania wysokotemperaturowego. Charakterystyka, mechanizmy i zastosowania

5.1. Definicja i istota zagadnienia

Powłoki smarne wysokotemperaturowe to materiały stałe lub płynne nanoszone na powierzchnie elementów maszyn w celu zapewnienia redukcji tarcia i ochrony przed zużyciem w warunkach, w których tradycyjne smary plastyczne lub oleje tracą swoje właściwości użytkowe. Zasadniczą cechą tej grupy jest zdolność do utrzymania funkcji tribologicznych w temperaturach przekraczających 300 °C, a w szczególnych rozwiązaniach nawet do 1000 °C i powyżej.

5.2. Skład i budowa powłok smarnych

Powłoki smarne składają się najczęściej z:

  • nośnika (spoiwa) – polimerowego, ceramicznego lub metalicznego, który wiąże materiał smarny z powierzchnią podłoża
  • środków smarujących stałych – grafitu, dwusiarczku molibdenu (MoS₂), dwusiarczku wolframu (WS₂), azotku boru (BN) lub proszków metali (Cu, Ni, Al)
  • dodatków funkcjonalnych – poprawiających odporność na korozję, utlenianie i adhezję do podłoża.

Rodzaj i proporcja składników decydują o zakresie temperaturowym oraz o odporności na obciążenia mechaniczne.

5.3. Mechanizmy działania

Powłoki smarne wysokotemperaturowe działają na zasadzie:

  1. Separacji powierzchni – tworzą warstwę graniczną redukującą kontakt metalu z metalem
  2. Smarowania stałego – grafit, MoS₂ czy BN ulegają orientacji warstwowej, umożliwiając poślizg dzięki niskiej energii międzywarstwowej
  3. Ochrony antykorozyjnej i przeciwzatarciowej – spoiwa ceramiczne i metaliczne tworzą barierę chemiczną przed działaniem tlenu i gazów korozyjnych w wysokiej temperaturze
  4. Mechanizmu „self-replenishing” – w niektórych rozwiązaniach cząstki smarne migrują w mikrostruktury podłoża, stale odnawiając warstwę smarną.

5.4. Metody aplikacji

Najczęściej stosowane techniki nanoszenia powłok to:

  • natryskiwanie plazmowe (plasma spraying) – powłoki ceramiczne i metaliczno-ceramiczne
  • naparowywanie fizyczne (PVD) i chemiczne (CVD) – cienkowarstwowe struktury MoS₂, WS₂, DLC
  • malowanie lub natrysk ciekłych dyspersji zawierających grafit lub BN, następnie wygrzewanie w celu utrwalenia
  • spiekanie i osadzanie proszkowe w przypadku powłok metalicznych i kompozytowych.

5.5. Zakres temperaturowy i trwałość

  • Powłoki na bazie MoS₂ – stabilne do ok. 350–400 °C w atmosferze powietrza, wyżej ulegają utlenianiu
  • Powłoki grafitowe i BN – mogą pracować do 700–900 °C w powietrzu, a w atmosferach ochronnych nawet powyżej 1000 °C
  • Powłoki metaliczno-ceramiczne – stosowane w turbinach gazowych i energetyce, wytrzymują temperatury rzędu 1200 °C.

5.6. Przykłady zastosowań

  • Łożyska i prowadnice w piecach przemysłowych – gdzie klasyczne smary ulegają koksowaniu
  • Elementy turbin gazowych i parowych – śruby, pierścienie uszczelniające, prowadnice
  • Przemysł hutniczy – prowadnice, wałki transportowe, zamki pieców
  • Lotnictwo i kosmonautyka – układy mechaniczne narażone na zmienne warunki termiczne i próżnię
  • Motoryzacja – śruby układów wydechowych, powierzchnie współpracujące narażone na zapieczenie.

5.7. Zalety i ograniczenia

Zalety:

  • zdolność pracy w ekstremalnych temperaturach
  • odporność na odparowanie i koksowanie
  • możliwość pracy w próżni i atmosferach ochronnych
  • redukcja zjawiska zapiekania i zacierania.

Ograniczenia:

  • wyższy koszt przygotowania powierzchni i nanoszenia
  • ograniczona grubość powłoki (cienkowarstwowe systemy mogą ulegać uszkodzeniu mechanicznemu)
  • w niektórych przypadkach niższa nośność niż smary plastyczne z dodatkami EP.

Podsumowanie

Smary wysokotemperaturowe i powłoki smarne wysokotemperaturowe stanowią kluczowy element eksploatacji maszyn i urządzeń pracujących w warunkach podwyższonego obciążenia cieplnego. Różnice między smarami stosowanymi w łożyskach a innymi węzłami smarnymi wynikają głównie z wymagań dotyczących lepkości, szybkości pracy i mechanizmu smarowania. W łożyskach najistotniejsze jest zachowanie filmu olejowego i odporność na prędkość obrotową, podczas gdy w pozostałych węzłach kluczowe okazują się właściwości przeciwzatarciowe i utrzymywanie warstwy stałej.

Pasty wysokotemperaturowe, jako odrębna grupa środków, pełnią rolę smarów awaryjnych, zapewniających ochronę w ekstremalnych temperaturach i tam, gdzie klasyczne smary tracą swoje właściwości. Ich stosowanie jest nieodzowne w hutnictwie, energetyce czy przemyśle motoryzacyjnym.

Powłoki smarne wysokotemperaturowe stanowią istotne uzupełnienie klasycznych technologii smarowania. Ich główną rolą jest zapewnienie ochrony tribologicznej w sytuacjach, gdzie tradycyjne smary zawodzą – przy wysokich temperaturach, w próżni, w atmosferach korozyjnych.





Z technicznego punktu widzenia rozwój smarów wysokotemperaturowych idzie w kierunku zwiększania stabilności oksydacyjnej olejów syntetycznych oraz stosowania innowacyjnych dodatków stałych, co pozwala na dalsze podnoszenie granicy temperatury pracy i wydłużenie okresów międzyobsługowych.

Sklep abscmt.pl posiada w swojej ofercie wiele produktów wysokotemperaturowych które możesz o nabyć od ręki na sklepie bądź dokonać zamówienia terminowego na telefon 601444 162 lub meila lozyska@elub.pl

Poniżej przykłady wielu z tych produktów wysokotemperaturowych:

Produkty Molykote (DuPont)

  • MOLYKOTE 41 Extreme High Temperature Bearing Grease (smar do łożysk na bazie oleju silikonowego, do bardzo wysokich temperatur)
  • MOLYKOTE 44 High Temperature Bearing Grease – wersje Light/Medium (smar łożyskowy wysokotemperaturowy; silikon + zagęszczacz litowy)
  • MOLYKOTE 3451 Chemical Resistant Bearing Grease (fluorosilikonowy, odporny chemicznie, szeroki zakres T)
  • MOLYKOTE HP-300 Grease (PFPE do trudnych warunków/temperatur, niska lotność)
  • MOLYKOTE® HTP Paste Rodzaj: pasta anty-seize, bazująca na oleju mineralnym, zawierająca białe stałe substancje smarne.Zakres temperatur: do 1150 °C .Zastosowania: szczególnie do smarowania narzędzi w procesach obróbki cieplnej (formowanie na gorąco, tłoczenie, kucia). Stosowana także jako środek odporny na przywieranie (lubrykant) przy wysokich temperaturach 
  • MOLYKOTE® 1000 Paste Rodzaj: pasta anty-seize, na bazie oleju mineralnego, z dodatkiem miedzi, grafitu i białych substancji stałych.Zakres temperatur: od –30 °C do 650 °C .Zastosowania: połączenia śrubowe i metalowe, które wymagają odporności na wysoką temperaturę i możliwość demontażu bez uszkodzeń. Przykłady: śruby głowicy cylindrów, elementy maszyn tworzyw sztucznych, wieńce sprężynowe w wirówkach 
  • MOLYKOTE® M-77 Paste Rodzaj: pasta z olejem silikonowym jako nośnikiem, z dodatkiem suchego smaru MoS₂.Zakres temperatur: smarowanie do +230 °C, sucha warstwa smarna działa do +400 °C .Zastosowania: punkty smarowania o niskich do umiarkowanych obciążeniach, niska prędkość, w obecności wilgoci; kompatybilna z wieloma elastomerami, często używana w układach hamulcowych

Produkty JAX

  • JAX Pyro-Plate FGN-2 (linia wysokotemperaturowa „Pyro-Plate” – smary do pieców, wentylatorów, itd.)
  • Magna Plate 300 Grease – wysokotemperaturowy smar „high temp” z dodatkiem MoS₂ (ok. 3 %) i polimerów, o wzmocnionej odporności na utlenianie i zużycie
  • JAX Pyro-Plate TFS. (silicone/PTFE, H1) — –50…+177 °
  • JAX Pyro-Plate PFP. (PFPE/PTFE, H1) — przeznaczony do pracy w środowiskach powyżej ~232 °
  • JAX Pyro-Plate EPN-2 (kompleks sulfonianu wapnia, wysokie T/EP – wariant z serii Pyro-Plate). JAX INC.hafa.f
  • JAX High-Temp Sock Grease (specjalność do bardzo wysokich temperatur, m.in. w papierniach smar wykorzystuje bawełniany wkład, który fizycznie zatrzymuje smar. Ten bawełniany wkład). Zakres temperatury użytkowej: do 550 °F (~288 °C)
  • Pyro-Plate EPN-2 (Ca-sulfonian, H1) — dropping point > 318 °C
  • JAX Food-Grade Anti-Seize (pasta smarna H1), Charakter: Kremowa pasta smarno-uszczelniająca, zawierająca PTFE i inne substancje stałe, na nośniku z oleju mineralnego i zagęszczaczu na bazie siarczanu wapnia (calcium sulfonate) . Zakres temperatur: –12 °C do 232 °C przy smarowaniu w stanie mokrym, do 316 °C jako suchy film po odparowaniu fazy olejowej .Zastosowania: Śruby i połączenia gwintowane w przemyśle spożywczym — odporna na mycie wysokociśnieniowe i łatwa w demontażu .Atesty: NSF H1, Halal, Koszer, ISO 21469 
  • JAX Synclear H1 (smar 100 % syntetyczny, pasta-odpornik), Charakter: Pasta H1 na bazie PAO (sztuczny olej polialfaolefinowy), Zakres temperatur: temperatura kroplenia (dropping point) wynosi 650 °F, czyli około 343 °C.Zastosowania: Przemysł spożywczy — szczególnie w piecach i piekarniczym sprzęcie 

Produkty VEGATOL

  • VEGATOL VPRO LiComplex S 220 EP2 (syntetyczny smar wysokotemperaturowy na kompleksie litu)
  • VEGATOL VPRO X 222 (smar wysokotemperaturowy na kompleksie litu; wersje kartusz/pojemniki

Produkty Krytox (Chemours)

  • Krytox XHT-BDZ jest niezagrożonym król smarów wysokotemperaturowyc
  • Krytox XHT-SX (PFPE/PTFE; seria „Extreme High-Temperature”, praca do ok. 300 °C i więcej w zależności od warunków). krytox.comchempoint.co
  • Krytox XHT-S (PFPE; wariant wysokotemperaturowy z serii XHT)
  • Krytox GPL 226 (PFPE; smar wysokotemperaturowy/antykorozyjny, typowo do ~260 °C).

Produkty SKF

  • SKF LGHP 2 (High-performance, High-temperature; poliurea – klasyk do silników/łożysk w podwyższonej T)
  • SKF LGHB 2 (High load, High temperature, High viscosity; kompleks sulfonianu wapnia)
  • SKF LGET 2 (Extreme temperature, extreme condition; PFPE/PTFE do ekstremalnych temperatur)
  • SKF LGWA 2 (High load, EP, wide-temperature; do wyższych obciążeń/temperatur niż „uniwersalne”).

Produkty pokazane wyżej są tylko częścią produktów wysokotemperaturowych wymienionych producentów . Produkty wymienione i pozostałe możesz nabyć możesz nabyć w sklepie https://abscmt.pl/ lub je zamówić