در ادامه این مطالب را می بینید :
مواد معدنی با خاصیت روانکاری
روانکاری چیست؟
روانکاری به فرآیندی گفته میشود که در آن یک ماده یا ترکیب (معمولاً روغن، گریس یا پودرهای معدنی خاص) بین دو سطح در تماس و متحرک قرار میگیرد تا اصطکاک و سایش بین آنها کاهش یابد. هدف اصلی روانکاری، کاهش نیروهای اصطکاکی، کاهش گرمای تولید شده و افزایش عمر و کارایی قطعات مکانیکی است.
به عبارت سادهتر، روانکاری باعث میشود که قطعات متحرک بهراحتی روی هم حرکت کنند بدون اینکه سریع خراب یا داغ شوند. روانکاری نقش بسیار مهمی در صنعت، خودرو، ماشینآلات و حتی در زندگی روزمره دارد و از مهمترین عوامل نگهداری و عملکرد صحیح تجهیزات است.
انواع روانکارها:
- روانکارهای مایع: روغنهایی که به صورت مایع برای کاهش اصطکاک و انتقال حرارت بین قطعات استفاده میشوند.
- روانکارهای نیمهجامد (گریس): خمیر یا ژلی که روانکاری طولانیمدت در شرایط فشار بالا و نفوذپذیری کم را فراهم میکند.
- روانکارهای جامد (پودری): پودرهای معدنی یا مواد جامد که در دما یا فشار بالا به عنوان روانکار خشک استفاده میشوند.
هدف استفاده از روانکارها در صنایع:
- کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک
اصطکاک بین سطوح متحرک باعث افزایش مصرف انرژی و کاهش کارایی دستگاهها میشود. استفاده از روانکارها باعث ایجاد یک لایه لغزنده بین قطعات شده و اصطکاک را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد. این کاهش اصطکاک نه تنها انرژی مصرفی را کم میکند بلکه باعث حرکت روانتر و کارکرد بهتر ماشینآلات میشود و در نتیجه بهرهوری کلی سیستم افزایش مییابد. - کاهش سایش و فرسودگی قطعات
سایش قطعات به مرور زمان موجب کاهش عمر مفید تجهیزات و افزایش هزینههای تعمیر و تعویض میشود. روانکارها با ایجاد یک لایه محافظ بین سطوح فلزی، از تماس مستقیم آنها جلوگیری کرده و سایش را کاهش میدهند. این محافظت باعث میشود که قطعات با دوامتر شده و نیاز به نگهداری و تعمیرات کاهش پیدا کند، که در نهایت هزینههای عملیاتی را پایین میآورد. - کاهش تولید حرارت ناشی از اصطکاک
حرارت تولید شده در اثر اصطکاک میتواند باعث تغییر شکل، خرابی یا حتی ذوب شدن قطعات شود. روانکارها با کاهش اصطکاک، میزان تولید حرارت را کاهش میدهند و همچنین در مواردی مانند روغنها، به انتقال گرما از محل تماس کمک میکنند. این کار باعث حفظ دمای مناسب عملکرد قطعات و جلوگیری از آسیبهای حرارتی میشود. - حفاظت در برابر زنگزدگی و خوردگی
قطعات فلزی در معرض رطوبت و مواد خورنده قرار دارند که ممکن است باعث زنگزدگی و خوردگی شوند. روانکارها با ایجاد یک پوشش محافظ روی سطح فلز، مانع از تماس مستقیم آب، اکسیژن و مواد خورنده با فلز شده و از این طریق از زنگزدگی جلوگیری میکنند. این ویژگی باعث حفظ کیفیت و استحکام قطعات در طول زمان میشود. - بهبود عملکرد و کاهش نیاز به تعمیرات و نگهداری
استفاده مستمر و صحیح از روانکارها موجب کاهش خرابیهای ناگهانی و افزایش کارایی تجهیزات میشود. با کاهش اصطکاک، سایش و حرارت، قطعات کمتر دچار آسیب میشوند و دورههای تعمیر و نگهداری طولانیتر میشود. این موضوع به صرفهجویی در زمان و هزینههای نگهداری کمک کرده و عملکرد کلی کارخانه یا سیستم را بهبود میبخشد. - ایجاد یک لایه محافظ بین سطوح در تماس
روانکارها به عنوان یک سد فیزیکی بین سطوح در تماس عمل میکنند که از برخورد مستقیم فلزات جلوگیری میکند. این لایه محافظ باعث کاهش ضربهها، خراشیدگیها و آسیبهای مکانیکی میشود که در صورت نبود روانکار، باعث خرابی سریع قطعات میگردد. وجود این لایه باعث افزایش پایداری و دوام مکانیکی سیستم میشود.
کاربرد پودرهای معدنی با خاصیت روانکاری
مواد معدنی نقش مهمی در روان کنندگی صنعتی دارند. خاصیت روان کنندگی طبیعی این مواد باعث کاهش اصطکاک، سایش و افزایش عملکرد تجهیزات میشود. استفاده از این مواد در روان کننده های صنعتی باعث بهبود دوام و عملکرد قطعات متحرک در شرایط سخت میگردد. موادی مانند گرافیت، تالک و مولیبدن دیسولفید با ساختار لایهای خود، لایهای لغزنده روی سطوح ایجاد میکنند. این مواد در شرایط دمای بالا، فشار زیاد یا کمبود روان کننده مایع نیز کارایی دارند. همچنین برخی از آنها خاصیت جذب روغن، پایداری شیمیایی و حرارتی بالایی دارند که موجب عملکرد بهتر روان کنندهها میشود.
- روانکاری قطعات متحرک در ماشینآلات صنعتی: مثل یاتاقانها، چرخدندهها، بلبرینگها و دیگر اجزای متحرک که نیاز به کاهش اصطکاک دارند.
- افزودنی در روغنها و گریسها: برای بهبود خواص روانکاری، کاهش سایش و افزایش مقاومت حرارتی روانکارها.
- صنعت خودروسازی: در موتور خودرو، جعبهدنده، سیستم ترمز و قطعاتی که تحت فشار و حرارت بالا هستند.
- تولید نوار نقاله و تسمهها: جهت کاهش اصطکاک بین اجزای متحرک و افزایش عمر تسمه و رولرها.
- صنعت فلزکاری و قالبگیری: به عنوان روانکار در فرآیندهای ریختهگری، تزریق پلاستیک و شکلدهی فلزات.
- صنایع نساجی: برای روانکاری ماشینآلات نساجی و کاهش اصطکاک بین نخها و اجزای دستگاه.
- تجهیزات کشاورزی و ماشینآلات سنگین: برای کاهش فرسایش قطعات و افزایش کارایی در شرایط سخت کاری.
- تجهیزات هیدرولیکی و پنوماتیکی: جهت کاهش اصطکاک و بهبود عملکرد سیستمهای کنترل فشار و حرکت.
- صنایع هوافضا و دریایی: در قطعات حساس که نیازمند روانکاری با عملکرد بالا و مقاومت حرارتی هستند.
این کاربردها به دلیل خاصیت لغزندگی و کاهش اصطکاک پودرهای معدنی، موجب افزایش عمر مفید و کارایی تجهیزات میشوند.
مواد معدنی با خاصیت روانکاری:
گرافیت (Graphite): دارای ساختار لایهای که به راحتی روی یکدیگر میلغزند و اصطکاک را کاهش میدهند؛ کاربرد در صنایع فولاد، ریختهگری، خودرو و بلبرینگ خشک.
گرافیت یک ماده معدنی با ساختار لایهای است که اتمهای کربن در صفحات منظم ششضلعی قرار دارند. این ساختار باعث میشود لایهها به راحتی روی هم بلغزند و اصطکاک را بهطور قابل توجهی کاهش دهند. گرافیت در برابر حرارت بسیار مقاوم است، در دماهای بالا خاصیت روانکاری خود را حفظ میکند و از پایداری شیمیایی خوبی برخوردار است. همچنین، رسانای خوب گرما و الکتریسیته است و در محیطهای خشک، مرطوب یا با خلأ نیز قابل استفاده است، به همین دلیل در بسیاری از صنایع به عنوان یک روانکار جامد کاربرد دارد.
نقش و کاربرد گرافیت در روانکاری:
- روانکار خشک برای قطعات متحرک در دماهای بالا مانند بلبرینگها، یاتاقانها و زنجیرها
- افزودنی در گریسها برای افزایش مقاومت حرارتی و بهبود روانکاری
- جلوگیری از چسبیدن فلز به قالب در فرآیندهای ریختهگری
- کاهش اصطکاک در پرسکاری و نورد فلزات در صنایع فولاد
- استفاده در تجهیزات حساس در صنایع نظامی و هوافضا
- ایجاد لایه لغزنده در سطوح متحرک در محیطهای خشک یا با خلأ
- جایگزین روانکارهای مایع در شرایطی که استفاده از مایع امکانپذیر نیست
مولیبدن دیسولفید (MoS₂): روانکار جامد بسیار مقاوم در برابر فشار و دمای بالا؛ مناسب برای صنایع هوافضا، نظامی، خودروسازی و تجهیزات سنگین.
ویژگیهای مولیبدن دیسولفید (MoS₂) برای کاربرد در روانکاری:
مولیبدن دیسولفید یک روانکار جامد معدنی با ساختار لایهای است که به دلیل پیوندهای قوی درونلایهای و پیوندهای ضعیف بینلایهای، امکان لغزش آسان بین صفحات را فراهم میکند. این ماده در دماهای بسیار بالا و فشارهای شدید پایداری فوقالعادهای دارد و حتی در خلا یا محیطهای بدون اکسیژن نیز خاصیت روانکاری خود را حفظ میکند. MoS₂ خاصیت ضد سایش بسیار بالایی دارد و از تماس فلز با فلز جلوگیری میکند. همچنین رسانای الکتریسیته است و در محیطهای صنعتی سنگین و شرایط سخت به عنوان یکی از مؤثرترین روانکارهای خشک استفاده میشود.
نقش و کاربرد مولیبدن دیسولفید در روانکاری:
- روانکاری قطعات متحرک در شرایط دمای بالا و فشار شدید
- افزودنی در گریسها و روغنهای صنعتی برای افزایش مقاومت به سایش
- استفاده در موتورهای هواپیما، فضاپیما و تجهیزات نظامی با نیاز به روانکاری دقیق
- روانکاری تجهیزات و ماشینآلات سنگین در معادن و صنایع فولاد
- روانکاری خشک در محیطهای بدون رطوبت یا خلا
- استفاده به صورت اسپری یا پوشش سطحی برای قطعات حساس
- کاهش اصطکاک در بلبرینگها، چرخدندهها و سیستمهای هیدرولیکی پیشرفته
تالک (Talc): دارای بافت نرم و لغزنده؛ در تولید گریسها و روانکارهای خشک برای کاهش اصطکاک استفاده میشود. لینک خرید
تالک یک ماده معدنی نرم با ساختار لایهای است که از سیلیکات منیزیم تشکیل شده و دارای سطحی صاف و لغزنده میباشد. این ویژگی باعث میشود که تالک خاصیت لغزندگی بالایی داشته باشد و بتواند اصطکاک را بین سطوح کاهش دهد. تالک دارای پایداری حرارتی مناسب، خنثی از نظر شیمیایی و مقاوم در برابر رطوبت است. همچنین در برابر چسبندگی و تجمع حرارت مقاومت خوبی دارد و به عنوان یک روانکار خشک در شرایط کاری با فشار کم تا متوسط قابل استفاده است. وزن سبک، غیرسمی بودن و قیمت مناسب نیز از دیگر مزایای تالک در کاربردهای صنعتی است.
نقش و کاربرد تالک در روانکاری:
- کاهش اصطکاک بین قطعات در ماشینآلات سبک و تجهیزات با فشار کم
- افزودنی در گریسها و روانکارها برای بهبود لغزندگی و کاهش چسبندگی
- استفاده در صنایع پلاستیک و لاستیک برای کاهش سایش قالب و قطعات
- پوشش داخلی در برخی لولهها و کانالها برای کاهش اصطکاک جریان
- روانکاری بین لایههای قالب در تولید قطعات رزینی یا کامپوزیتی
- کاربرد در روانکاری پودر خشک در فرایندهای شکلدهی و پرس مواد
- استفاده در صنایع دارویی و بهداشتی به عنوان روانساز قرص و کپسول
بور نیترید ششضلعی (h-BN): شبیه گرافیت ولی با خواص عایق الکتریکی؛ استفاده در روانکاری قطعات الکترونیکی و کاربردهای دمای بالا.
بور نیترید ششضلعی (h-BN) یک ماده معدنی با ساختار بلوری مشابه گرافیت است، اما برخلاف گرافیت، عایق الکتریکی بوده و در برابر اکسید شدن در دماهای بالا مقاومتر است. این ماده دارای ضریب اصطکاک بسیار پایین، مقاومت شیمیایی بالا و پایداری حرارتی فوقالعاده تا دمای حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد است. h-BN همچنین خاصیت لغزندگی بالا، عدم چسبندگی و پایداری در برابر رطوبت دارد، که آن را به روانکاری ایدهآل در محیطهای حساس، تمیز یا با دمای بالا تبدیل میکند.
نقش و کاربرد بور نیترید ششضلعی در روانکاری:
- روانکاری قطعات در صنایع الکترونیک که نیاز به عایق الکتریکی دارند
- استفاده در محیطهای خلأ یا دمای بالا بدون اکسید شدن
- افزودنی به گریسها و پوششهای روانکننده با خواص ضدسایش
- پوششدهی سطوح قالبها در فرآیندهای تزریق پلاستیک و فلز
- روانکاری تجهیزات دقیق در صنایع هوافضا و تجهیزات خلأ
- کاربرد در صنایع شیشه و سرامیک برای کاهش اصطکاک بین قطعات داغ
- جایگزین گرافیت در شرایطی که هدایت الکتریکی مطلوب نیست
فلوریت (Fluorite): در برخی روانکارهای صنعتی و افزودنیهای گریس کاربرد دارد؛ مقاومت در برابر سایش و مواد خورنده.
فلوریت (Fluorite) یا فلوراسپار یک ماده معدنی با ترکیب شیمیایی کلسیم فلورید (CaF₂) است که به دلیل ساختار بلوری پایدار، خاصیت لغزندگی نسبی، و مقاومت در برابر حرارت و خوردگی، در برخی کاربردهای صنعتی به عنوان افزودنی روانکار مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده در برابر واکنشهای شیمیایی مقاوم است و در محیطهای اسیدی یا خورنده عملکرد خوبی دارد. اگرچه فلوریت به اندازه گرافیت یا MoS₂ خاصیت لغزندگی ندارد، اما در ترکیب با سایر مواد میتواند به بهبود روانکاری در فرآیندهای خاص کمک کند، بهویژه در صنایعی که مقاومت شیمیایی اهمیت بالایی دارد.
نقش و کاربرد فلوریت در روانکاری:
- افزودنی در گریسها و روانکارهای صنعتی برای بهبود مقاومت شیمیایی
- استفاده در روانکاری فرآیندهای ذوب و ریختهگری فلزات خاص
- کمک به روانکاری در محیطهای اسیدی یا خورنده صنعتی
- استفاده در ترکیبات ساینده با خاصیت لغزشی نسبی برای کاهش اصطکاک
- روانکاری غیرمستقیم در فرآیند تولید فولاد، آلومینیوم و شیشه
- کاربرد به عنوان عامل روانساز در عملیات حرارتی یا جوشکاری
- کاهش چسبندگی مواد مذاب به سطوح قالب در دمای بالا
سیلیکون دیاکسید (Silica – SiO₂): به عنوان پرکننده و پایدارکننده در ساخت روانکارها و گریسها. لینک خرید
سیلیکون دیاکسید یا سیلیکا (SiO₂) یک ماده معدنی رایج با ساختار کریستالی یا آمورف است که به دلیل سختی بالا، پایداری شیمیایی و گرمایی، و خاصیت ضدچسبندگی، به عنوان افزودنی در ترکیبات روانکار مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده به تنهایی روانکار فعال نیست، اما نقش کلیدی در بهبود خواص مکانیکی و عملکرد روانکارها مانند پایداری حرارتی، جذب رطوبت، و کاهش چسبندگی ایفا میکند. سیلیکا در ترکیب با روغنها، گریسها و روانکارهای صنعتی برای کنترل ویسکوزیته، جلوگیری از تهنشینی و افزایش طول عمر روانکار کاربرد دارد.
نقش و کاربرد سیلیکون دیاکسید در روانکاری:
- افزودنی به گریسها برای کنترل قوام، ویسکوزیته و مقاومت به حرارت
- بهبود پایداری فیزیکی و جلوگیری از نشست مواد در روانکارهای صنعتی
- استفاده در روانکارهای صنعتی ویژه برای جذب رطوبت و کاهش چسبندگی
- کاربرد در پوششهای روانکار برای ایجاد سطح خشک و مقاوم در برابر سایش
- افزایش مقاومت در برابر فشار و دمای بالا در روانکارهای مهندسی
- تثبیت ساختار ژلمانند روانکارها در شرایط کاری سخت
- استفاده در سیستمهای روانکاری با نیاز به مواد پرکننده غیرخورنده
اکسید روی (Zinc Oxide): در ترکیب با روانکارها برای افزایش پایداری حرارتی و خاصیت ضد سایش.
اکسید روی (ZnO) یک ماده معدنی سفیدرنگ با خاصیت نیمهرسانا، پایداری شیمیایی خوب و مقاومت در برابر حرارت است که به عنوان افزودنی در روانکارها به کار میرود. این ماده خاصیت ضدسایش و ضدخوردگی دارد و میتواند اصطکاک بین سطوح را کاهش داده و عمر قطعات را افزایش دهد. اکسید روی در ترکیب با گریسها و روغنها باعث بهبود عملکرد روانکاری در دماهای بالا و فشارهای سنگین میشود و همچنین خاصیت آنتیباکتریال و ضدزنگ را به روانکار میبخشد. به دلیل پایداری بالا و غیرسمی بودن، ZnO در بسیاری از روانکارهای صنعتی، خودرویی و حتی غذایی نیز کاربرد دارد.
نقش و کاربرد اکسید روی در روانکاری:
- افزودنی در گریسها و روغنهای صنعتی برای افزایش مقاومت به سایش
- کاهش اصطکاک و محافظت از سطوح فلزی در شرایط کاری شدید
- ایجاد خاصیت ضدزنگ و ضدخوردگی در روانکارهای خودرو و تجهیزات سنگین
- استفاده در روانکارهای دمای بالا به عنوان تثبیتکننده حرارتی
- بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی روغنهای روانکار صنعتی
- کاربرد در روانکارهای مخصوص صنایع غذایی و دارویی به دلیل غیرسمی بودن
- افزایش دوام و کارایی سیستمهای مکانیکی در صنایع سنگین و ماشینآلات
گرافن (Graphene): نسل جدید روانکار معدنی با ساختار دو بعدی و فوقالعاده نازک که اصطکاک را در مقیاس نانو کاهش میدهد؛ کاربرد در فناوریهای پیشرفته.
گرافن یک لایهی تکاتمی از اتمهای کربن است که در ساختاری دوبعدی با شبکه ششضلعی قرار گرفتهاند و از نظر مکانیکی فوقالعاده مقاوم و انعطافپذیر است. این ماده دارای خواص لغزندگی بسیار بالا و رسانایی حرارتی و الکتریکی عالی است و میتواند اصطکاک بین سطوح را به طور چشمگیری کاهش دهد. گرافن در دماهای مختلف پایدار بوده و به دلیل نازکی و مقاومت مکانیکی بالا، به عنوان یک افزودنی نوین در روانکارها برای افزایش کارایی و کاهش سایش قطعات صنعتی به کار میرود.
نقش و کاربرد گرافن در روانکاری:
- افزودنی به روغنها و گریسها برای کاهش اصطکاک و افزایش مقاومت به سایش
- روانکاری قطعات حساس با نیاز به عملکرد بالا در دما و فشار متغیر
- ایجاد لایههای نازک محافظ روی سطوح فلزی برای کاهش فرسایش
- استفاده در تجهیزات الکترونیکی و نانو فناوری به دلیل رسانایی بالا
- بهبود کارایی روانکارها در صنایع خودروسازی و هوافضا
- کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر مفید ماشینآلات صنعتی
- کاربرد در روانکارهای خشک و پوششهای مقاوم به سایش و حرارت
مزیت استفاده از مواد معدنی در روانکاری:
- پایداری حرارتی بالا: بسیاری از مواد معدنی مانند گرافیت و مولیبدن دیسولفید در دماهای بسیار بالا بدون از دست دادن خاصیت روانکاری پایدار میمانند.
- کاهش اصطکاک مؤثر: ساختار لایهای این مواد باعث لغزش آسان بین سطوح میشود و اصطکاک را به شکل قابل توجهی کاهش میدهد.
- مقاومت به سایش و فرسودگی: مواد معدنی به عنوان لایه محافظ عمل میکنند و باعث افزایش طول عمر قطعات میشوند.
- عملکرد در شرایط سخت: این مواد حتی در محیطهای خشک، خلا، فشار زیاد و شرایط خورنده نیز عملکرد خوبی دارند، جایی که روانکارهای مایع ناکارآمد هستند.
- دوام طولانی و نیاز کمتر به نگهداری: روانکارهای معدنی معمولاً ماندگاری بالایی دارند و باعث کاهش دفعات تعویض و سرویسدهی میشوند.
- سازگاری با محیط زیست: بسیاری از مواد معدنی غیرسمی و سازگار با محیط هستند و در برخی کاربردها جایگزین روانکارهای شیمیایی مضر میشوند.
- افزایش کارایی و کاهش هزینهها: با کاهش سایش و اصطکاک، مصرف انرژی و هزینههای تعمیرات کاهش مییابد و بهرهوری کلی سیستم افزایش مییابد.
شرایط مناسب استفاده از مواد معدنی در روانکاری:
به طور خلاصه، مواد معدنی روانکار معمولاً در شرایطی استفاده میشوند که دما، فشار، رطوبت یا شرایط شیمیایی محیط باعث محدودیت روانکارهای مایع میشود. انتخاب ماده مناسب باید بر اساس شرایط خاص هر صنعت و کاربرد صورت گیرد. این شرایط به نوع ماده و کاربرد بستگی دارد، اما بهطور کلی موارد زیر اهمیت دارند:
- دمای کاری: مواد معدنی مانند گرافیت و مولیبدن دیسولفید در دماهای بالا (معمولاً تا چند صد درجه سانتیگراد) عملکرد بسیار خوبی دارند و برای محیطهای گرم یا داغ صنعتی مناسباند. اما در دماهای پایینتر ممکن است روانکاری مایع مؤثرتر باشد.
- فشار و بار مکانیکی: این مواد در شرایط فشار و بار بالا که روانکارهای مایع ممکن است شکست بخورند، کارایی بالایی دارند و به عنوان روانکار جامد یا افزودنی استفاده میشوند.
- رطوبت و محیط خورنده: برخی مواد مانند بور نیترید ششضلعی (h-BN) و گرافیت در محیطهای مرطوب یا خورنده مقاومترند. البته برخی روانکارهای معدنی در حضور رطوبت ممکن است عملکردشان کاهش یابد.
- شرایط خلأ و محیط خشک: روانکارهای جامد معدنی بهترین عملکرد را در محیطهای خشک و خلأ دارند که استفاده از روانکارهای مایع امکانپذیر نیست.
- وجود مواد شیمیایی خورنده: مواد معدنی با پایداری شیمیایی بالا (مانند فلورین و اکسید روی) در محیطهای خورنده کاربرد دارند و روانکاری را در این شرایط تضمین میکنند.
- نیاز به عایق الکتریکی: برای کاربردهایی که نیاز به عایق بودن روانکار است، موادی مثل بور نیترید ششضلعی مناسبترند.
نوشته شده در : دانشنامه پارس اور
