كاربرد فناوري نانو براي بهتر كردن روغن كاري سطوح لغزنده
روانسازهای جامد بر پايه فناوري نانو به طور مستقيم و يا به صورت افزودنـي بـه روانـسازهاي مايع ، استفاده ميشوند . در اين بخش سعي شـده اسـت بـا بررسـي مبحـث روانكـاري بـه اثـرات استفاده از نانو تكنولوژي در روانكاري اشاره گردد.
اكثر روان سازهاي مايع ، روغن و گـريس هـستند . در كاربردهـائي مثـل كاربردهـاي فـضائي و اتاقهاي بسيار تميز (و نيز در اجزاي كوچك و دستگاههائي كه نيـاز بـه تعميـر آسان داشته باشند بجاي روان سازهاي مايع از روان سازهاي جامد اس تفاده ميشود . آنها همچنين در خلاء هاي بالا ، براي نگهداري بلندمدت و دوره اي و در شرايطي كه نياز به تحمل بـار زيـادي ميباشد ، بكار مي روند . روان سازهاي جامد در شرايط دما و فـشار بـالا ، راديواكتيويتـه و محـيط فعال شيميائي بخوبي عمل مي كنند و به صـورت پـودر خـشك ، پ وشـش و يـا افزودنـي بـه روان سازهاي مايع مورد استفاده قرار ميگيرنـد . مـورد اصـلي در اسـتفاده از آنهـا پاسـخ بـه افـزايش تقاضاهاي تجاري براي بهبود عملكرد روان سازها مي باشد.
همچنین بخوانید: انواع روغن صنعتی و کاربرد آنها
. روان سازهاي جامد ، عموما ” موادي لايه اي مانند گرافيت ، دي سولفيد موليبـدن و دي سـولفيد تنگستن هستند كه لايه هاي مولكولي تحـت نيـرو ، اصـطكاك را بـا لغـزش روي همـديگر كـاهش مي دهند . اما اين لايه هاي مولكولي ممكن است به سطوح آسيب برسانند زير ا واكنش شـيميائي لايه ها با سطوح ، باعث تجزيه ، شكست و خمش سطوح فلزي ميشوند . آنها با جمـع شـدن روي سطوح باعث ايجاد اختلال در ماشين كاري و سائيده شدن بيشتر قطعه فلزي مي شوند. بنـابراين نياز به روان سازهاي جامد پايدارتر و كوچكتر داريم .
كارخانه ها و نيروگاهها و بقيه صنايع نياز روزافزون به روان سازهاي پايـدار دارنـد كـه مشخـصا ” اصطكاك و فرسوده شدن را كاهش مي دهد . بخصوص در صنايع خودروسازي احتياج به گـريس و روغن داريم كه براحتي قابل نگهداري باشند . در هوافـضا ، ابزارسـازي ، حفـاري و صـنايع نيمـه هادي ها به روان سازي جامد با كيفيت بيشتر احتياج داريم.
روان سازهاي خشك كه به روش فناوري نانو توليد ميـشوند ، سـاختارهاي معـدني كـروي شـكل دارند و قطر آنها در حدود nm٢٠ تا ٥٠ nm است . ساختار هندسي آنها به صورت مواد معـدني فولرين شكل ميباشد كه به نانو ذرات IF مشهور هستند . در مقايسه بـا صـفحه هـاي پهـن روان سازهاي جامد مرسوم ، اين ساختارهاي فولريــن شكل به طرز قابـل تـوجهي كـوچكتر هـستنــد (در حدود ٢٠ مرتبه يا بيشتر) . آنها مانند تـوپ هـاي مينيـاتوري عمـل مـي كننـد كـه در حـول سطوح مي چرخند و باعث راحتي حركت قطعات تماسي مي شوند
. استفاده از روان سازهاي جامد بر پايه فناوري نانو توسط گروه نانو مواد انـستيتو علـوم و ايـزمن كشف شد . آنها فهميدند روان سازهاي جامد تركي بات معدني لايه اي هـستند ماننـد دي سـولفيد روغنهای صنعتی واصول روانکاری تنگستن كه ميتوانند به شكل فولرين در آيند . اين گروه شرايط خاصي را اعمال كرد كه لايه هـاي اين مواد بتوانند روي خودشان خم شوند و به صورت نانو ذرات در آيند .
روان سازهاي جامد IF نتايج زيادي در توليد صنعتي و تسهيل فرآيند واحـدهاي صـنعتي دارنـد . اول اينكه آنها اصطكاك و فرسودگي قطعات را هفت برابر بهتر از روان سـازهاي تجـاري كـاهش مي دهند . به ويژه اينكه در بارگذاريهاي زياد ، آنها با افزايش بازدهي استاندارد روغـن ، نيـاز بـه روغن كاري را كاهش مي دهند كه باعث ذخيره انرژي ، كـاهش هزينـه هـاي جـاري ، نگهـداري داخلي ارزان تر ، دقت بيشتر ماشين هاي بخش هاي مختلـف و حفـظ محـيط زيـست مـي شـود . همچنين به دليل كم كردن اصطكاك ، با كاهش صدا ، ارتعاش و گرما مواجه هستيم .
با استفاده از نانو ذرات IF به عنوان افزودني به روغن و گريس ها ، تقاضاي صنايع بـراي افـز ايش عملكرد و حفظ محيط زيست برآورده ميـشود . خـسارت فعلـي ناشـي از تعطيلـي صـنايع روزانـه ميليون ها دلار ميباشد . شركتها تمايل دارند به منظور كمتر كردن هزينـه هـا ، از روان سـازهاي دايمي استفاده كنند
. روان سازهاي IF نشان داده اند كه نسبت به روان سازهاي مرسوم اصطكاك را به مقـدار زيـادي پائين مي آورند و از دوام طولاني تري برخوردارند . بنابراين براي كاربردهاي دايمي مناسب تـر هستند . كاربرد روان سازهاي IF همچنين باعث كم كردن مقدار روغـن كـاري ميـشود . اضـافه كردن روان سازهاي جامد به روغن هاي ماشين ، بـدون كـاهش كيفيـت عملكـرد ، مقـ دار مـاده روان ساز مورد احتياج را كاهش مي دهد.
دليل ديگر اينكه مواد معدني فولرين شكل در تحمل نيروهاي با مقدار بزرگ بهتر عمل مي كننـد خواص ويژه اين مواد مقاومت بالائي به آنها مي دهـد . گـزارش شـده اسـت كـه نـانوذرات دي سولفيدتنگستن به طور قابل توجهي بيشتر ازروان سازهاي استاندارد در مقابل شوك فشار شديد cm٣٢١٠/fon مقاومت كرده اند.
همچنین بخوانید: روان کننده های مناسب برای انواع کمپرسور
اثر دي سولفيد تنگستن فولرين ، بر مقاومت خستگي شفت هاي تحت فشار در هنگـام انجـام كـار در حال بررسي است ولي گزارشات ديگر نشان داده است اضافه كردن مقدار كمي از اين مـواد ، علاوه بر كاهش چشمگير اصطكاك و فرسودگي ، باعث افـزايش عمـر قطعـات حركـت كننـده در ماشين كاري سنگين در مقايسه با روان سازهاي معمول ميشود.
تاكنون ، براي كاهش اصطكاك مجبور به صاف كردن زياد سطوح و از بين بردن ناهمواري هـا تـا حد امكان بوديم ولي با تكنولوژي نوين ، ديگر لازم نيست سطوح را كاملا” صاف و صيقلي كنيم زيرا ذرات كوچك در درزها و شكافهاي كوچك سطوح ناهموار گير مي افنتد و باعث ليز شـدن ، حـين انجام كار ميشوند . آغشته كردن حفره ها و درزهاي فلزهاي پـودر شـده بـا ذرات IF ، خـواص سايـشي آنهـا را در مقايسه با وقتي كه به روغن يا سولفيد تنگـستن يـا دي سـولفيد موليبـدن آغـشته شـوند ، بهبـود مي بخشد . با توجه به نياز صنايع به فرآيند روان سازي در كاربردهاي ويژه آنها و در نظر گرفتن ملاحظـات زيست محيطي ، سودآوري اقتصادي و كم كرد ن هزينه ، روان سازهاي جامد بر پايه فناوري نانو يك گزينه ايده آل خواهد بود .
كاربرد نانوذرات WS2 به عنوان افزودني به روان كننده ها
الف ‐ مشكلات ناشي از استفاده از روان كننده هاي رايج WS٢
روان كننده هاي رايج WS٢ داراي ساختاري شبيه بـه گرافيـت بـوده و بـا لغ زيـدن لايـه هـا روي همديگر سبب كاهش اصطكاك مي گردند . لبه هاي اين لايه ها فعال بوده و سبب ميشود كه ايـن مواد به آرامي تجزيه شده يا در اثر حرارت و فشار بالا از هم بپاشـند و بـا سـطح فلـز تركيـب و واكنش دهند . همچنين به خاطر بزرگ بودن اين لايه ها ، آنها نمي توانند در تـرك هـا و منافـذ موجود در روي سطح وارد شوند و بنابراين بر روي هم انباشته شده و به سطح مي چسبند و لذا بعد از مدتي از روان كنندگي مناسب جلوگيري ميكنند.
اين عوامل سبب مي شوند كه روان كننده ها توانائي خود را از دست داده و اصطكاك ما بـين دو سطح فلز افزايش يابد . بنابراين نياز به ذرات كوچكتر و مقاومتر وجود دارد.
نانو ذرات WS٢ به صورت جامدات كروي شكل ميباشند . از اين نانو ذرات در توليد محصولي به اسم Nanolub استفاده ميشود و بسيار بهتر از روان كننده هاي معمولي سبب كاهش اصـطكاك و سايش ، به خصوص در مواقع بارگيري زياد شده و علاوه بر آن سبب افزايش طول عمر دسـتگاه و كاهش هزينه نگهداري و تعميرات ميـشوند . ايـن روان كننـده قابـل اسـتفاده در ماشـين هـا و دستگاه هاي صنعتي و هواپيما ميباشد .
استرهاي فتالات (دي استرها و تري استرها ) ، شايع ترين روغن پايه هاي مورد استفاده در روغـن هاي كمپرسور فشار بالا محسوب ميشوند . به تازگي آلودگي ها و مواد سمي كه اين روانكارها از خود بر جاي مي گذارند موجب نگراني هائي شده است . با آزمايش هاي مختلف از تاثير تركيبات اتيل اكسل فتالات (گروهي از تركيبات استر فتالات ) به روي حيوانات مختلف در تمامي آزمايش ها آسيب هاي جبران ناپذير اين مواد بر بافت هاي سلولي اين موجودات كه منجر به بروز سـرطان در آنها مي شود به اثبات رسيده است.
نانوذرات كروي شكل موجود در Nanoulub بسيار ريز هستند و ميتـوان گفـت كـه هنگـام قـرار گرفتن بين دو سطح بصورت بلبرينگ هاي بسيار كوچـك عمـل مـي كننـد . آزمايـشهاي بـسياري نشان مي دهند كه اين روان كننده تا حد بسيار زيادي سبب كـاهش اصـطكاك ، سـائيدگي و دمـا شده و بسيار بهتر از ساير روان كننده هاي جامد عمل مي كنند به خـصوص در مـواقعي كـه بـار زيادي روي سيستم وجود دارد . اين روان كننده همچنين از سوختن و به هـم چـسبيدن و پوسـته پوسته شدن سطح فلز جلوگيري مي كند.
روان كننده Nanolub به صورت افزودنـي بـه روان كننـده هـاي مـايع ، گـريس هـا بـه صـورت پودرجامد ، پوشش نازك كامپوزيتي روي فلز و به صـورت لايـه پليمـري كـامپوزيتي مـي توانـد مورد استفاده قرار گيرد . روان كننده داراي نانو ذرات WS٢ در روي سطوح زبر به خوبي عمل مي نمايد . اين امر بدين معني است كـه سـطوحي را كـه روي مـي لغزنـد ديگـر لازم نيـست بـه صورت كاملا” يكنواخت صاف و جلا داد . چنانچه در روشهاي رايج براي كاهش اصطكاك نياز به جـلا دادن و صاف نمودن سطح تا حد بسيار زياد لازم است كه اين امر نيا ز بـه صـرف هزينـه و وقـت بالائي دارد . با استفاده از روان كننده Nanolub در روي سطوح زبر ايـن سـطوح بعـد از مـدتي خودشان به صورت خودكار سبب روان شدن سطح ميگردند چرا كه روان كننـده در منافـذ بـين سطح به دام مي افتد و به تدريج با سائيده شدن زبري هاي بزرگ سطح آزاد شده و عمل روان كنندگي را انجام مي دهد و از ايجاد اصطكاك در بين سطوح تا حد زيادي جلوگيري ميكند.
ب‐ روشهاي استفاده از نانوذرات wps
-بصورت افزودني به روغن
– افزودني به گريس
– جزء لايه هاي كامپوزيتي پليمر
– در پوششهاي كامپوزيت هاي فلزي
– برخي از خصوصيات و مزيت هاي Nanolub
-كاهش اصطكاك و سائيدگي به صـورت بـسيار بهتـر از سـاير روان كننـده هـاي رايـج بـه خصوص در بارگذاري بالا
– طولاني بودن طول عمر روان كننده
– توانائي تحمل بارگذاري بسيار زياد
– پايداري شيميائي و فيزيكي بالاي نانوذرات
– صرفه جوئي در مصرف انرژي و كاهش آلودگي
– سازگار با محيط زيست
– حفظ دقت بالاي اجزاء مختلف دستگاه بعد از كاركرد طولاني
– كاهش هزينه تهيه و ساخت اجزاء ماشين ها و دستگاهها به خاطر كاركرد مناسب در روي سطوح زبر .
ج‐ خصوصيات برجسته Nanolub ناشي از اندازه نانو
– قابليت نفوذ در منافذ ريز
– جلوگيري از up Build سطوح
– امكان ايجاد سطوح خودروان كننده مزاياي ناشي از كروي شكل بودن نانو ذرات wps
– كاهش اصطكاك تا حد بـسيار بيـشتري از لايـه هـاي رايـج روان كننـده بـه خـاطر قابليـت چرخيدن كره ها
– پايداري شيميائي به خاطر عدم وجود لبه ها
– عمر كاري طولاني تر
– پايداري فيزيكي بالا
– عدم چسبندگي به سطح
د‐ بازارهاي مورد هدف Nanolub
عدم نياز به نگهداري هميشگي دستگاهها – هواپيمائي ، شاتل ها و توربين ها
– كارخانه هاي نيازمند به محيط تميز- نيمه رساناها
– تحمل بارگذاري زياد- ماشين ها و دستگاههاي سنگين
– محيط هاي غيرعادي- خلاهاي بالا ، تشعشع و فضاي بيرون جو
– كاربردهاي نظامي – موتورهاي بدون صدا
– لايه هاي كامپوزيتي – پوششهاي ضدخوردگي
شما می توانید برای اطلاع از انواع روغن هیدرولیک و روغن صنعتی با کارشناسان ما از طریق صفحه تماس با ما در ارتباط باشید تا مناسب ترین و مرغوبترین انواع روغن صنعتی را دریافت نمایید.
