Podstawowe informacje o smarach

Smar to substancja zmniejszająca tarcie między powierzchniami przedmiotów, które stykając się ze sobą tymi powierzchniami, poruszają się względem siebie. Smar działa na zasadzie wniknięcia w szczelinę pomiędzy tymi powierzchniami i utworzenia tam warstwy poślizgowej poprzez całkowite odseparowanie od siebie tych powierzchni. Ten opis definiuje podstawowe informacje o smarach.

Poszczególne smary mogą mieć różne konsystencje: od stałej, poprzez półpłynną, płynną aż do gazowej.

Konsystencja smarów

Pod wpływem naprężeń mechanicznych część oleju jest „wyciskana” z zagęszczacza smaru i dostarczana do punktów smarowania, zapewniając smarowanie i tworząc powłokę oraz ochronę przed zużyciem. Wszystko to jest konieczne do optymalnej pracy sprzętu. Kontrolowanie procesu uwalniania oleju wymaga od osób produkujących olej zrównoważenia spoistości oleju i zagęszczacza.

Prawidłowo opracowany, wyprodukowany i zrównoważony smar może nawet ponownie wchłonąć część uwolnionego oleju, tworząc rezerwę oleju do wykorzystania w przyszłości, gdy konieczne będzie smarowanie. Jak opisano wcześniej, aby nastąpiło uwolnienie oleju, zagęszczacz musi zostać poddany naprężeniu mechanicznemu, jak np. ścinanie. Jeśli smar jest zbyt „gęsty”, aby dostać się do strefy pracy, ilość uwolnionego oleju może nie być wystarczająca do zapewnienia odpowiedniego smarowania (efekt niedrożności kanałów olejowych) i ochrony sprzętu.
Niskie temperatury mogą znacząco obniżyć właściwości uwalniania oleju ze smaru, co prowadzi do niewystarczającego smarowania, zużycia i przedwczesnej awarii. Syntetyczne oleje bazowe o wysokim VI pomagają zapewnić wystarczający przepływ oleju w niskiej temperaturze. Jest to szczególnie ważne podczas uruchamiania, gdy prędkości są zbyt niskie do wytworzenia powłoki EHL.

Konsystencja jest zależna od rodzaju zagęszczacza i jego zawartości. Proste smary oparte na mydle charakteryzują się większą ilością uwalnianego oleju niż smary zagęszczone złożonym mydłem. Pozostałe zmienne są jednakowe (modyfikatory, rodzaj oleju bazowego itp.). Smary o miękkiej konsystencji i niskiej zawartości zagęszczacza szybciej i łatwiej uwalniają olej, dzięki czemu są preferowane w zastosowaniach wymagających uwalniania oleju w niskich temperaturach.

Stabilność mechaniczna

Choć ścinanie jest konieczne do uwolnienia oleju z zagęszczacza, nadmierne ścinanie może w sposób nieodwracalny uszkodzić zagęszczacz i doprowadzić do nadmiernego zmiękczenia. Gdy struktura zagęszczacza zostanie zniszczona, olej nie jest utrzymywany w jednym miejscu, co może doprowadzić do wycieków.
Woda i inne zanieczyszczenia mogą również wpływać na zagęszczacz, powodując utwardzanie lub zmiękczanie. W wyjątkowych przypadkach woda może zastąpić fazę olejową, doprowadzając do utraty oleju.
Dobór odpowiedniego rodzaju zagęszczacza jest kluczowy w celu uniknięcia tego typu problemów. Ogólnie rzecz ujmując, złożone mydła są bardziej odporne na ścinanie niż mydła proste. Modyfikatory polimerowe mogą zostać użyte do wzmocnienia stabilności strukturalnej pod wpływem ścinania i zwiększyć odporność na wodę.

Stabilność termooksydacyjna

Wysoka temperatura może doprowadzić do wielu różnych problemów, wpływając bezpośrednio na okres eksploatacji smaru. Pod wpływem wysokich temperatur mogą zajść dwa procesy powodujące nieprawidłowe działanie smaru.

Pierwszym procesem jest utlenianie się oleju, które może prowadzić do zwiększenia lepkości, tworzenia osadów i utraty zdolności tworzenia powłoki olejowej. Drugim procesem, występującym wyłącznie w przypadku smaru, jest utrata zdolności utrzymywania fazy olejowej. W wyjątkowych przypadkach ten proces powodowany przez temperaturę prowadzi do utraty oleju.
Zgodnie z ogólną zasadą szybkość reakcji chemicznych (w tym utlenianie i rozkład termiczny) zmienia się o współczynnik 2 dla każdej zmiany temperatury o 10°C, tj. zwiększenie temperatury o 10°C podwoi szybkość reakcji, skracając okres eksploatacji o 50%. Rosnące temperatury zwiększają szansę na nieprawidłowe  działanie smaru.
Mydła złożone zazwyczaj zapewniają lepszą ochronę termiczną w porównaniu z mydłami prostymi. Zagęszczacze z polimocznika i bentonitu są odporne na bardzo wysokie temperatury. Syntetyczne oleje bazowe cechują się wyższą stabilnością oksydacyjną niż standardowe oleje mineralne i zapewniają dłuższy okres eksploatacji smaru, podczas gdy wiele modyfikatorów E/AW przyspiesza rozkład termooksydacyjny.

Efektywna praca smaru

Po wybraniu odpowiedniego rodzaju oleju bazowego oraz lepkości, kolejnym wyzwaniem jest zapewnienie kontrolowanego uwalniania oleju do najważniejszych stref styku. Nawet najlepszy olej nie zapewni dobrego smarowania i bezawaryjnej pracy smarowanego sprzętu, jeśli nie jest dostępny w odpowiednim momencie i w odpowiedniej ilości.
Zbyt duża ilość oleju spowoduje „wyschnięcie” smaru, co doprowadzi do zużycia i przedwczesnej awarii. Zbyt mała ilość oleju spowoduje powstanie niewystarczającej powłoki olejowej, co również powoduje zużycie i przedwczesną awarię. Podczas pracy, zarówno smary, jak i oleje ulegają zmianom właściwości np. poprzez rozkład termooksydacyjny. Jednak z powodu ich natury efektywna praca smarów podczas ich eksploatacji
zależy od dodatkowych parametrów środka smarnego, a w szczególności konsystencji i stabilności mechanicznej.

Podsumowanie

Dobór odpowiedniej lepkości oleju do wybranego zastosowania jest najważniejszym czynnikiem pływającym na smarowanie. Po dobraniu lepkości i odpowiedniego rodzaju oleju kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest uwalnianie oleju, które wpływa na efektywną pracę smaru w danym zastosowaniu.
Każdy czynnik który pogarsza proces dostarczania oleju do punktu smarowania w sposób kontrolowany wpływa na zdolność smaru do zapewnienia efektywnego smarowania i może doprowadzić do awarii. Konsystencja smaru i stabilność zagęszczacza względem ścinania są kluczowymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę podczas doboru smaru. Podczas eksploatacji smar podlega ścinaniu mechanicznemu, niskim i wysokim temperaturom, rozkładowi termooksydacyjnemu zagęszczacza i oleju, jak również przedostawaniu się wody i innych zanieczyszczeń, które mogą wpłynąć negatywnie na smarowanie i efektywną pracę.