Üzem és kenőanyagok
1
A kőolaj
2
A kőolaj összetétele A kőolaj szénhidrogénekből áll. Elenyésző mennyiségben kén-, oxigén-, nitrogén esetleg fémorganikus vegyületek A kőolajban előforduló legfontosabb csoportok: • paraffin szénhidrogének • naftén szénhidrogének • aromás szénhidrogének és kéntartalmú természetes polimerjeik
3
A kőolaj minősítése • Frakció szerinti összetétel alapján (annál értékesebb minél több alacsony forráspontú (motorhajtó anyag) részt tartalmaz • Kéntartalom alapján
4
A kőolajfrakciók forráspont szerinti megoszlása 0
200 300 400
Forráspont C°
100
Benzin 35-200
Petróleum 150-300
Gázolaj 150-360 Fűtőolaj
Kenőolaj
Paraffin
500 600
5
A kőolajtermékek minőségi jellemzői 1 • Sűrűség Térfogategységben foglalt tömeg, mértékegysége kg/m3 (4 C°-os desztillált vízhez viszonyítjuk) Fontos! A sűrűség a hőmérséklet függvénye 20 C°-ra kell megadni!
• Viszkozitás A folyadék belső súrlódása. 6
A kőolajtermékek minőségi jellemzői 2 • Viszkozitás A folyadék belső súrlódása. Megkülönböztetünk :
• abszolút viszkozitást • egyezményes viszkozitást
7
A kőolajtermékek minőségi jellemzői 3 • Viszkozitás, abszolút viszkozitás dinamikai -megfelel annak az erőnek, amely a folyadék 1 m2-re hat, ha tőle 1 m távolságban párhuzamosan nyugvó réteghez képest 1 m/s sebességgel mozdítjuk el.Mértékegysége: Pasec
kinematikai-a dinamikai osztva a a folyadék azonos hőfokon mért sűrűségével. Mértékegysége: m2/sec
• Egyezményes viszkozitás valamihez viszonyított pl. a vízhez Engler vagy a mérőkészülék nevéhez Höpler stb.
8
A kőolajtermékek minőségi jellemzői 4 Viszkozitási index • A viszkozitás hőmérséklet függését fejezi ki. (VI)Tapasztalati szám, amely jellemzi az olaj viszkozitásának hőmérséklet függését két olyan alapolajhoz viszonyítva, amelynek kinematikai viszkozitása 98,89 C°-on a vizsgálandó olaj kinematikai viszkozitásával azonos. Nagy index esetén a hőmérséklettel kevésbé változik. • 37,78 C°-on és 98,89 C°-on mért kinematikai viszkozitás ismeretében MSZ 3257 alapján számítható.
• A hőmérséklet növekedésével a viszkozitás csökken!
9
A kőolajtermékek minőségi jellemzői 5
Lobbanáspont 1 bar nyomásra átszámított legalacsonyabb hőfok, amelyen adott körülmények között az ásványolaj termékből annyi gőz keletkezik, hogy a körülötte lévő levegővel elegyedve meggyullad és az anyag egész felületére kiterjedve ellobban. Gyulladáspont 5 másodpercig folyamatosan ég. Meghatározható: • zárttéri MSZ 11742 (Pensky -Martens) • nyílttéri ( MSZ 11743) Marcusson 10
A kőolajtermékek minőségi jellemzői Zavarosodás, dermedéspont • A folyékony és szilárd állapot közötti átmenet nem éles. • Hűtésnél a paraffinos részek válnak ki, zavarosodást okozva. • További hűtésnél kialakul a paraffin hálós szerkezet, az olaj megdermed.
11
Kenőolaj származékok és legfontosabb jellemzőik • Üzemanyagok • Motor és hajtómű olajok • Egyéb ipari olajok – ipari kenőolajok – hidraulika olajok – edző olajok • Kenőzsírok 12
Üzemanyagok • Ottó motorok üzemanyaga Benzin oktánszám: A kopressziótűrést fejezi ki. Viszonyszám Az izooktán térfogategységében adják meg. Az üzemanyag izooktán és normál heptán azonos arányú keverékével azonosan viselkedik. 13
Üzemanyagok • Ottó motorok üzemanyaga Benzin • tárolási állandóság • forráspont, illékonyság • sűrűség • korrozivitás • gyantatartalom 14
Üzemanyagok • Dizel motorok üzemanyaga Gázolaj Cetánszám: gyulladási hajlam Viszonyszám a cetán és az alfametilnaftalin azonos arányú keverékével azonosan viselkedik. • Dermedéspont • viszkozitás, mechanikai szennyezettség • sűrűség 15
Motorolajok A motorolajokkal szemben támasztott követelmények • A keletkező hő nagy részét vezessék el • a súrlódást és a kopást csökkentsék • a motoralkatrészeket védjék a káros hatásoktól • káros hatásuk ne legyen
16
Motorolajok A motorolajokkal legfontosabb tulajdonságai • • • • • • • • •
Megfelelő viszkozitás magas viszkozitási index jó kenőképesség lassú öregedés jó tisztítóképesség (detergens diszpergáló hatás) korrózióvédelem alacsony dermedéspont alacsony hamutartalom üledékmentesség
17
Hajtóműolajok Minőségi elvárások • A kopás csökkentése • a súrlódás és a súrlódás okozta teljesítményveszteség csökkentése • hőelvezetés • korrózióvédő hatás • zaj és vibráció csökkentő hatás 18
Egyéb ipari olajok • Ipari kenőolajok – pl.orsóolajok – gépolajok – szeszámgépolajok stb
• Hidraulika olajok legfontosabb az inkompresszibilitás (térfogatállandóság), tömítőanyagokkal szembeni viselkedés 19
Egyéb ipari olajok • Ipari edzőolajok – – – – –
megfelelő hűtési sebesség elhúzódásmentes átedződés ráégésmentesség jó lemoshatóság átmeneti korrózióvédelem
20
Kenőzsírok Környezeti és üzemi hőmérsékleten alakállandó un. plasztikus kenőanyagok. Kolloid rendszerek, gélek. • A folyékony fázis szénhidrogén vagy szintetikus kenőolaj • a szilárd fázis az olajban diszperz állapotban jelenlévő zsírsavak fémszappanai. Tartalmazhatnak még töltőanyagokat, adalékanyagokat stb. 21
Kenőzsírok tulajdonságai • Tapadás • tixotrópia (azon tulajdonság, hogy a mechanikai hatásra bekövetkező változások nyugalmi állapotban visszaalakulnak)
• • • •
visszatartó képesség levegő felvevő hajlam oxidációs stabilitás korrózió gátlás 22
Szilárd kenőanyagok • Rétegrácsszerkezetű anyagok pl. grafit, molibdéndiszulfid Mo2S, lehetnek kenőzsír adalékok is • Ca és Zn foszfátok, oxidok, hidroxidok, szulfidok képlékenyalakításnál • kis nyírószilárdságú fémfilmek pl. indium, Pb, Cu, Sn, • műanyagok pl. PTFE 23
Anyagkárosodás
24
• Az anyagok technikai alkalmazásuk során számos olyan hatásnak vannak kitéve, amelyek működésüket és élettartamukat hátrányosan befolyásolja, azaz anyagkárosodást idéz elő. • A károsodás bekövetkezhet : • terhelés hatására • termikus hatásra • tribológiai hatásra (kopás) • korróziós hatásra • besugárzás hatására 25
Anyagkárosodások. Kopás • A kopás az egymással érintkező anyagok relatív elmozdulásakor fellépő súrlódás miatt következik be. A kopás lényegében a szilárd anyagok felületének anyagvesztesége, amelyet kizárólag vagy esetleg más igénybevétellel társult mechanikai igénybevétel okoz. 26
A kopást előidéző mechanizmusok • Felületi kifáradás • Abrázió • Kemiszorpció • Adhézió
27
• A felületi kifáradás az időben változó, többször ismétlődő igénybevétel hatásra jön létre és a felületen repedések, kitöredezések kialakulást eredményezi. • Az abrazív kopás a két felület egyenetlensége, felületi érdessége következményeként kialakuló mikroforgácsok, szemcsék leválása. 28
• A kemiszorpció akkor jön létre, ha a mechanikai igénybevétel vegyi hatással párosul. A felületen a vegyi folyamattal kialakuló réteg könnyen leválik és gyorsítja a kopást. • Az adhézió a helyi mikroösszehegedések következménye. 29
30
Anyagkárosodás Törés • A törés a szerkezeti anyag makroszkópos szétválása, amely mechanikai igénybevétel, terhelés hatására következik be. • Minden törési folyamat három részre bontható: a repedés keletkezésére, a repedés növekedésére és a repedés terjedésére. 31
A repedés terjedése lehet: •stabil, lassú, a terjedéshez külső energia bevitele szükséges, •instabil, gyors (hangsebességgel), igen kis energia-bevitel vagy a rendszerben tárolt energia hatására. megelőzheti jelentős képlékeny alakváltozás, vagy a törés ridegen, csekély képlékeny alakváltozás vagy képlékeny alakváltozás nélkül következhet be
32
Az anyagok terheléssel szembeni viselkedése függ • az anyagtól • a terhelés nagyságától • az állapottényezőktől (hőmérséklet, feszültség állapot, igénybevétel sebessége)
33
Milyen lehet a törés? • Erőszakos • Kifáradási • Hő hatására bekövetkező
34
Erőszakos törés • Az erőszakos törés lassú, statikus vagy gyors dinamikus igénybevétel hatására, egyértelműen mechanikai túlterhelés hatására jön létre. • Lehet: képlékeny vagy szívós ill. rideg
35
Kifáradási törés • A kifáradás, időben változó és sokszor ismétlődő igénybevétel hatására bekövetkező károsodás, amely, akkor is törést eredményezhet, ha a terhelő feszültség az anyag folyáshatára alatt van, így makroszkópos méretekben maradó alakváltozást sem eredményezhet. 36
A kifáradás jelensége Az anyag kifáradása törésként jelentkezik, de a kifáradás folyamata legszorosabban a képlékeny alakváltozással kapcsolatos.
37
A fáradt töret jellege két részből, egy kagylós, barázdált és egy szemcsés ridegen tört részből áll
38
Fáradt töret Jellegzetes fáradt töret forgattyús tengelyen • A repedés a feszültséggyűjtő helytől indult. A ridegen tört rész relatíve kicsi.
39
Törés magasabb hőmérsékleten • A törés magasabb hőmérsékleten mechanikai és hőigénybevétel együttes hatására jön létre. Lehet: • repedés képződés az anyagnak egy részén és hőmérsékletei hatásokkal van összefüggésben • pl. nem megfelelő hevítés vagy hűtés 40
Törés magasabb hőmérsékleten • A kifáradás bekövetkezik magasabb hőmérsékleten is, mivel a hőmérséklet ingadozás, és az azzal együtt járó váltakozó hőtágulás, hőfeszültség melegalakító vagy öntő szerszámok stb. esetében a felület összerepedezésével járó termikus kifáradáshoz vezethet. 41
42
Anyagkárosodások Öregedés, besugárzás • Öregedésnek azokat az anyagban lezajló kedvezőtlen folyamatokat értjük, melyek hosszabb idő alatt a szerkezeti anyag tulajdonságainak megváltozásához, leromlásához vezetnek
43
Anyagkárosodások Öregedés, besugárzás oka: • belső, az anyag instabil állapota – pl. relaxáció, a feszültségek fokozatos csökkenése, – a kémiai összetétel, a molekulaszerkezet megváltozása, – szövetváltozások. 44
Anyagkárosodások Öregedés, besugárzás oka: Az öregedést előidéző külső tényezők: • hőmérsékletváltozás, • sugárzás (ibolyántúli vagy ionizáló)
45
Hőmérsékleti elridegedés • A hőmérsékleti elridegedés oka, hogy a hőmérséklet csökkenésével nő az anyag folyáshatára, és csökken a ridegtörést okozó törési feszültség nagysága. Az anyag akkor válik rideggé, amikor a törési feszültség kisebbé válik a folyáshatárnál, vagyis a törés képlékeny alakváltozás nélkül következik be. 46
Hőmérsékleti elridegedés
47
KV ütőmunka különböző anyagoknál L.k.k .
rideg
T.k.k.
szívós Nagy szilárdságú anyagok
48
Alakítási öregedés • alacsony C-tartalmú acélok hidegalakítását követően amikor szobahőmérsékleten vagy kissé magasabb hőmérsékleten kezelik. Ekkor az intersztíciós ötvöző atomok (C, N, H, B) a diszlokációk környezetében összegyűlve blokkolják azok mozgását és az acél elridegedését okozzák. • Előfordulhat alakított lemezekben és hegesztett kötések hőhatásövezetében is 49
Busugárzás A nagyenergiájú , ionizáló sugárzás, növeli az anyag belső energiaszintjét, pontszerű anyaghibákat hoz létre, és jelentősen lecsökkenti a szívósságot.
50
Az ütőmunka változása a besugárzás hatására
51
Korrózió
52
A korrózió fogalma • A korrózió kémiai vagy elektrokémiai folyamatok következtében létrejövő károsodás, mely a korróziós közeg és a szerkezeti anyag között zajlik le.
53
Oldási potenciál • A fémek oldatbameneteli hajlandóságát az oldási potenciál fejezi ki.
54
Oldási potenciál • A fémeket oldási potenciájuk szerint sorba rendezhetjük. Minden elem a sorban utána elhelyezkedőt képes kiszorítani vizes oldatából. Az oldási potenciálsorban a hidrogénhez viszonyított helyzet szerint beszélhetünk a hidrogénnél kevésbé nemes, és nemesebb fémekről. Li; Mg;Al;Ti;Zn;Mn;Cr;Fe;Ni;Sn;Pb;H2;Cu;Ag;Pt;Au 55
A korrózió mint kémiai és elektrokémiai folyamat két fő változatát különböztetjük meg. Ezek: ⇒Hidrogén fejlődéssel ⇒Oxigén fogyasztással járó
56
Hidrogén fejlődéssel járó korrózió • A hidrogénnél kevésbé nemes fémek pH < 7 savas oldatokban képesek a hidrogént kiszorítani, így az oldódásuk H2 fejlődése mellett történik.
57
• A reakció sebessége az oldat H+ ionkoncentráció, tehát a pH függvénye. A folyamat általános egyenlete:
Me + 2H+ ↔ Me++ + H2 • Itt egy elektrokémiai folyamatról van szó, amely az anódon lejátszódó oxidációból (a megtámadott fém oxidációja) és az elektrolitként ható korróziós közeg redukciójából tevődik össze. 58
Oxigén fogyasztással járó korrózió • Ha a vizes oldatban a H+ ion koncentráció alacsony, akkor a korróziót jelentő kémiai reakció Me + 2 H2O + O2 ↔ 2 Me (OH)2 2 Me++ + 4 OHIlyen mechanizmussal oldódnak a hidrogénnél nemesebb fémek pl. a Cu, savas közegben, a hidrogénnel kevésbé nemes fémek semleges vagy lúgos közegben. és ezzel a mechanizmussal rozsdásodik a vas. 59
Oxigén fogyasztással járó korrózió • a vas rozsdásodása során a reakcióból keletkező oxidációs termék tovább oxidálódik FeOOH vízben oldhatatlan vas-oxi-hidroxiddá 60
Elektrokémiai korrózió • Az elektrokémiai korrózió mindig valamilyen elektromos áram jelenlétével jár együtt. Ebben az esetben az elektrolit mellett potenciálkülönbséggel is kell számolnunk, amely az adott rendszeren belül anódos és katódos felületek kialakulásához vezet.
61
Helyi galvánelem képződés • a korróziós folyamatok lényegében elektrokémiai folyamatok, mert a fém oldatbamenetelekor galvánáram indul meg.
62
Mi segíti elő a helyi galvánelem kialakulását? • adott szerkezeten belül különböző szerkezeti anyagok jelenléte pl. Al és acél • adott ötvözet heterogén szövete pl. sárgaréz Cu és Zn • homogén szerkezeten belüli inhomogenitások pl. dúsulások 63
Mi segíti elő a helyi galvánelem kialakulását? 2 •hidegen alakított, és felkeményedett és az eredeti szilárdságú részek (ez magyarázza, hogy a mélyhúzott karosszérialemezek erősebben alakított részei hajlamosabbak a korrózióra)
64
Mi segíti elő a helyi galvánelem kialakulását? • Az elektrolit különböző mértékű szellőzöttsége • passzívréteg, korróziós réteg jelenlétéből
65
A korrózió fajtái, megjelenési formái • • • • • • •
Egyenletes felületi korrózió lyukkorrózió réskorrózió interkrisztallin korrózió feszültségi korrózió szelektív korrózió korróziós kifáradás 66
Egyenletes felületi korrózió
67
Lyukkorrózió
68
Interkrisztallin korrózió
feszültségi korrózió 69
Feszültségi korrózió
70
Biológiai korrózió
71
