2. Зміна властивостей матеріалу змащування в експлуатації.

Фізико-хімічні зміни.Матеріал змащування з часом старіє, тобто його початкові властивості змінюються за рахунок протікання фізичних і хімічних процесів. При експлуатації відбувається випаровування переважно легких фракцій мастила; мастило забруднюється продуктами окислення, полімеризації, конденсації і розпаду самого мастила, забруднюється продуктами зношення поверхонь, що змащуються, і пилом (мінеральною, металічною або органічною); в двигунах внутрішнього згорання мастило, крім цього, забруднюється продуктами неповного згорання палива і рідким паливом. В насосах і інших машинах не виключається деяке забруднення мастила іншими рідинами.

Фізико-хімічні зміни мастил зв'язані, насамперед, з їх окисленням, під яким розуміють сукупність хімічних перетворень в мастилі в присутності кисню. Окислення мастила відбувається в товстому шарі (в мастильних цистернах, баках, картерах), в тонкому шарі (на поверхнях, що змащуються) і в туманоподібному вигляді.

При звичайних температурах і атмосферному тиску мінеральні мастила в об'ємі (товстому шарі) майже не окислюються, при підвищенні температури окислення прискорюється (при температурі 100(С зміна фізико-хімічних властивостей обчислюється добами, а при 250(С - хвилинами). Швидкість окислення значно змінюється в присутності металів, особливо їх окислів. Свинець є найбільш сильним каталізатором окислення; потім мідь і залізо. Алюміній майже не піддається окисленню. Каталітична дія інших металів слабка, вони можуть навіть зменшувати тривалість проходження процесу окислення. Присутність води в мастилі, робить процес окислення більш інтенсивним.

Основне окислення мастила проходить в тонкому змащувальному шарі, де мастило піддається високому тиску і найбільшому нагріву, і де сильніше відбувається каталітична дія деяких металів, а також при контакті з стінками мастилопроводу. Інтенсивність окислення проходить при більшій поверхні взаємодії мастила з повітрям, при струменевому змащуванні або змащуванні зануренням. Вспінення мастила сприяє окисленню; насичення повітрям, підвищення температури мастила, насичення воднем в присутності сталі, бронзи, латуні, бабітів і продуктів їх зношення стимулюють окислення і в об'ємі.

В загальній сукупності продуктами окислення мастил є спирти, альдегіди, кетони, кислоти, складні ефіри, смоли, асфальтени, кардени і карбоїди.

В результаті окислення мастила змінюється його хімічний склад: збільшується вміст в ньому вихідних смолистих речовин і утворюються нові; підвищується густина і температура запалювання; мастило набуває більш темного кольору; підвищується в'язкість, яка може набагато перевищити вихідну. Зростання в'язкості збільшує гідродинамічну дії мастила і здатність шару змащування витримувати більші навантаження. В результаті збільшення внутрішнього тертя мастила може підвищитись його середня температура, що посилить окислення. В швидкохідних машинах, де підвищення в'язкості мастила пов'язана з можливістю сильного перегріву поверхонь, що труться, обмежують ріст в'язкості.

В двигунах внутрішнього згорання старіння масла проходить більш інтенсивно. Мастило не тільки окислюється і обводнюється, але і забруднюється паливом і продуктами його окислення і розпаду. Тому, густина і в'язкість мастила в системі можуть збільшуватися, зменшуватися, залишатися без змін в залежності від степені окислення мастила і його розрідження фракціями палива.

Причинами збагачення воднем мастила в системах змащування є: виділення води в результаті розкладання вуглеводнів мастила в процесі старіння; витік пари через ущільнення; витік води через ущільнення; конденсація в картерах, корпусах редукторів і цистерн вологи, що потрапляє з атмосфери. Присутність води в мастилах погіршує його властивості змащування, сприяє в присутності металів-каталізаторів більш швидкому окисленню мастила і створює небезпеку корозії поверхонь деталей. Робочі поверхні деяких деталей (наприклад, шийок валів) при наявності в мастилі води темніють.

Відкладення на деталях в системі змащування. Вказані відкладення утворюються в результаті старіння мастила, а в двигунах внутрішнього згорання, крім цього, з продуктів розкладу і неповного окислення палива. Відкладення не являються повністю вуглецевими, хоча і отримали таку назву.Вуглецеві відкладення в двигунах поділяють на три види: нагар, лак і осад (шлам). Для нагару характерний чорний колір, але він може бути білого, оранжевого, коричневого та інших кольорів, і має різну структуру - щільну, рихлу або пластинчасту.

Якщо шлакові відкладення на поршні можуть привести до його перегріву внаслідок погіршення умов відведення тепла і до заклинювання поршневих кілець в канавках поршня, то відкладення на робочій поверхні підшипників можна розглядати як позитивний фактор зменшення швидкості зношування і підвищення протизадирної стійкості спряженої пари.

Шлам - це тістоподібна або напівтверда речовина від світло-коричневого до чорного кольору, що складається з рідини і нерозчинних в ній речовин, які згущують рідину в емульсію або суспензію. В системі змащування шлам складається з мастила, нерозчинних в ньому смолистих речовин і інших продуктів окислення, води і твердих частинок в маслі. Шлам в картерах автомобільних двигунів складається на 50...70% з мастила, на 5...15% з води, а решта - паливо, продукти окислення мастила і твердих частин. В склад осаду систем змащування парових турбін входять: мастило, нерозчинні продукти окислення, вода, кремній, окисли заліза, міді і цинку, сульфати і хлориди. Шлам може зустрічатися у вигляді окремих згустків, або, у виключних випадках, у вигляді великих грудок.

Шламоутворення, що пов'язане з інтенсивним старінням мастила, суттєво залежить від температури мастила. Насичення воднем мастила, забруднення його механічними частинками, особливо дрібними, що являються емульгато-рами, часткове або повне забруднення сапуна в двигунах внутрішнього згорання, сприяють утворенню шламу.

Відкладення смолистих речовин із робочої рідини гідравлічних систем на деталях прецизійних золотникових пар можуть привести до часткового зависання золотників або до повного заклинювання пари.

Піноутворення. Піна це сполука мікроскопічних пухирців газу або пари, що відокремлені один від одного плівкою рідини товщиною близько 10-5 см. Піна утворюється при струшуванні мастила і виділенні з його шару повітря, пару і газів, що знаходяться в розчинному або зваженому стані. Піноутворення може виникнути при змащуванні деталей зануренням і при стіканні мастила в мастилозбірники. Повітря, що виділилось або поступило разом з мастилом, розширюється, заповнює деякий об'єм, а потім насос стискує масляно-повітряну суміш.

З присутністю в мастилі нерозчинного повітря і піноутворенням пов'язані негативні явища: зменшується подача в масляних насосах; з'являється пульсація тиску в системі, що зменшує можливість подачі мастила рівномірним струменем на поверхню, що змащується; погіршується змащування внаслідок розриву мастильної плівки пухирцями повітря на поверхнях, що змащуються; прискорюється окислення мастила.

Для зменшення піноутворення застосовують протипінні присадки до мастила.