е склонности к образованию отложений, принято условно называть собственно моющим действием.
Моющедиспергирующие присадки проявляют разную эффективность действия по разным направлениям. Так, при окислении они выполняют роль нейтрализующего агента продуктов кислотного характера. Это относится преимущественно к зольным присадкам, которые имеют определенный запас щелочности. Введение таких присадок в масло способствует, в частности, дальнейшему превращению оксикислот и асфальтенов (липких продуктов) в карбены и карбоиды, а они легко отделяются от металлических поверхностей и смываются маслом, образуя суспензии.
Противопенные свойства масла характеризуют его способность противостоять пенообразованию, вызываемому присутствием воздуха в масляной системе. Воздух может попадать в систему вследствие непрерывного взбалтывания и разбрызгивания масла, при его циркуляции по маслопроводам, а также по раду других причин. Воздух может находиться в масле в растворенном виде (7—10 % об.), или в виде воздушномасляной эмульсии (50–60 % об. и более), или в виде пены. В результате пенообразования нарушается надежность подачи масла к поверхностям трения, интенсифицируется окисление масла, происходит выброс масла из маслосистемы и т. д.
Пенообразование при прочих равных условиях зависит от температуры, вязкости смазочного материала и его поверхностного натяжения. Чем выше поверхностное натяжение, тем пенообразование меньше. С повышением температуры масла пенообразование снижается, а с увеличением вязкости масла, напротив, повышается. Глубина очистки масел также способствует уменьшению пенообразования.
Одним из наиболее эффективных путей снижения пенообразования в системе является введение в масло специальных добавок – противопенных присадок, в качестве которых широко используют полисил океаны.
Совместимость, сохраняемость и экологические свойства масел характеризуются целым рядом характеристик и показателей.
Из наиболее важных характеристик, определяющих сохраняемость и совместимость масел, следует отметить физическую стабильность и испаряемость.
Под физической стабильностью масел понимают их устойчивость к изменению химического состава и физических свойств вследствие колебаний температуры и внешнего давления. Изменение физического состава масел возможно, как правило, при их длительном хранении в результате испарения легких фракций, а также из-за выпадения в осадок части присадок. Интенсификация образования осадка возможно также из-за невысокой растворимости присадок при температуре хранения или при попадании в масло воды.
Поскольку указанные факторы снижают качество масла, нефтехимики стремятся различными способами повысить его физическую стабильность.
Особую актуальность физическая стабильность приобретает для загущенных масел, т. е. таких, в маловязкую основу которых введены высокополимерные присадки. Во время эксплуатации таких масел возможна деструкция высокополимерных присадок и как итог – снижение исходной вязкости масла.
Различают термическую, термоокислительную и механическую деструкции. Первые две имеют место при высокой температуре; термоокислительная деструкция сопровождается также окислением загущающей присадки. Механическая деструкция наблюдается в зоне зацепления контактирующих тел, работающих при высоких контактных нагрузках.
При хранении и эксплуатации смазочного масла в особо влажной атмосфере его химический состав меняется, а свойства ухудшаются за счет поражения масла различными микроорганизмами. Излишнее количество влаги, накапливающееся в этих условиях, активирует питательную среду для развития бактерий. Для работы в такой атмосфере требуется повышенная биостойкость смазочных масел, что достигается преимущественно введением в масло биоцидных присадок.
Смазочные масла не должны быть токсичными и оказывать нежелательных воздействий при попадании на кожу человека. Кроме того, их пары не должны вызывать отравлений при кратковременном контакте, а также не должны быть взрывоопасными.
Основу смазочных нефтяных масел, как правило, составляют высококипящие фракции нефти с пределами выкипания 200–500 °C. Повышенная испаряемость масел, то есть потеря маслом легких фракций, наблюдается, прежде всего, при работе масла в двигателе. Помимо повышения взрывоопасности, высокая испаряемость масла ведет к его повышенному расходу. Испаряемость определяется фракционным составом масла и температурой вспышки.
Температура вспышки характеризует содержание в масле легких фракций: чем она ниже, тем при более низкой температуре выкипают первые фракции. Из двух равновязких масел лучшими эксплуатационными свойствами (большим индексом вязкости и высокой антиокислительной стабильностью) обладает масло с более узким пределом выкипания.
Смазочные масла одного функционального назначения должны совмещаться друг с другом, а также с конструкционными материалами, из которых изготовлены детали машин и механизмов.
Два масла считаются совместимыми, если их смесь физически стабильна и качество ее не уступает качеству «худшего» из смешиваемых масел. В практике международной сертификации масел совместимость является обязательным критерием.
Совместимость масел с конструкционными материалами, преимущественно неметаллическими (резинами, каучуками и прочими эластомерами), означает, что при контакте с маслом детали, выполненные из данных материалов, не изменяют своих размеров и формы, а сохраняют свое функциональное назначение. В частности, не происходит набухания или потери эластичности уплотнительных материалов.
5.5. Базовые масла
Основу смазочных материалов (так называемые «базовые масла») получают из тяжелых фракций продуктов перегонки нефти, то есть из мазутов. Они очищаются от механических примесей, кислот, сернистых соединений, других нежелательных веществ и превращаются в масляные дистилляты. Смешивая легкие, средние и тяжелые фракции таких дистиллятов, получают исходное сырье для приготовления высококачественных минеральных масел. Такие масла появились почти 150 лет назад, они пришли на смену маслам растительного и животного происхождения. Несмотря на меньшую стоимость, нефтяные масла не сразу заменили своих предшественников. Вначале их применяли не иначе как в смеси с сурепным и касторовым маслами, свиным жиром, воском и т. д.
Наряду с нефтяными, в последние годы все больше применяются так называемые синтетические масла. Они производятся на основе веществ, полученных из продуктов гидрокрекинга нефти либо из синтетических углеводородов. Их используют прежде всего в специфических, экстремальных условиях эксплуатации, где одновременно повышенные требования предъявляются к низко– и высокотемпературным свойствам масел. Синтетические масла, в отличие от минеральных, обладают лучшей способностью сохранять подвижность (без потери текучести) при низких температурах (—40–50 °C и ниже) и в то же время выдерживать без заметного разложения и испарения высокие рабочие температуры. В качестве синтетических базовых масел используют преимущественно полимерные альфа-олефины, диэфиры, полиолы и диалкилбензолы.
Наряду с синтетическими, применяют также частично синтетические (полусинтетические) масла, в составе которых имеются и нефтяные, и синтетические компоненты.
5.6. Моторные масла
Моторные масла, предназначенные для смазывания и охлаждения трущихся поверхностей деталей поршневых двигателей внутреннего сгорания, – это наиболее многочисленная группа смазочных материалов. На их разработку, всесторонние испытания и сертификацию на всех возможных уровнях ведущие мировые фирмы выделяют большие силы и средства.
Поскольку в настоящее время даже отечественные производители стараются классифицировать моторные масла в соответствии с общепринятыми в мировой практике стандартами, мы не будем приводить ранее существовавшую в Украине классификацию, основанную на стандартах бывшего СССР, а рассмотрим наиболее распространенные в Европе классификации SAE, API, АСЕА и допуски ведущих производителей автомобильной техники.
SAE – Общество инженеров автомобильной промышленности США, на протяжении многих десятилетий классифицирующее моторные масла по их основному показателю, то есть вязкости. Выпущенный этой организацией и откорректированный в декабре 1995 года международный стандарт SAE J300 устанавливает следующие классы вязкости моторных масел:
Таблица 3
Изучив таблицу 3, нетрудно заметить, что температура прокачиваемости зимних масел по магистралям системы смазки для всех классов на 5 градусов ниже температуры, при которой обеспечивается проворачивание стартером коленчатого вала двигателя. Такая система гарантирует, что при запуске холодного двигателя не будет сухого трения в подвижных соединениях. Всесезонные масла, имеющие двойное обозначение (например, 0W-40 или 15W-40), должны соответствовать по низкотемпературным свойствам зимнему классу W, а по высокотемпературным свойствам – летнему классу.
API – Американский институт нефти, дополняя классификацию SAE J 300, на протяжении многих лет (с 1947 года), классифицирует моторные масла по группам эксплуатации, то есть по их нагрузочной способности. При этом моторные масла делятся на две основные категории: категория «S» (Service) обозначает масла, предназначенные для 4-тактных бензиновых двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов, пикапов; категория «С» (Commercial) включает масла, предназначенные для дизельных двигателей автомобильного транспорта, дорожно-строительной техники и сельскохозяйственных машин. Уровни эксплуатационных свойств, в порядке их возрастания, обозначаются буквами латинского алфавита, причем чем буква дальше от А, тем выше уровень масла, то есть его качество, например: SF, SG, SJ, СС, СЕ, CF и т. д. Дополнительные цифры в обозначениях классов, например CF-2, CF-4, CG-4, информируют о применимости данного масла для 2-тактных или 4-тактных дизельных двигателей. Для бензиновых 2-тактных двигателей выпускаются специальные масла, классификация которых здесь не приводится.