Aby smary jak najlepiej spełniały swoje zadania, muszą być odpowiednio dobrane, jednak ilość i różnorodność dostępnych rozwiązań może przysparzać pewnych problemów. Pomocą w rozwiązaniu tej kwestii może być klasyfikacja przemysłowych środków smarnych.
Środki smarne stosowane w przemyśle to bardzo duża grupa produktów, zróżnicowana pod względem składu chemicznego i związanych z nim właściwości oraz zakresu zastosowania. Jak trudno odpowiednio je dobrać, wiedzą ci, którzy na co dzień mają do czynienia z awariami i przestojami maszyn w zakładach produkcyjnych.
Konsekwencje niewłaściwego doboru środka smarnego mogą być bardzo poważne. Krzysztof Cholewa, dyrektor spółki TriboTec Polska, wyjaśnia: – Po pierwsze, przy źle dobranym środku węzeł tarcia będzie nieodpowiednio smarowany. Przy zastosowaniu zbyt rzadkiego środka (czyli o zbyt niskiej klasie penetracji) może się okazać, że środek smarny zbyt szybko z niego wypływa. Następuje wtedy przedwczesne zerwanie filmu smarnego i warunki pracy współpracujących powierzchni gwałtownie się pogarszają. Wzrastają zarówno siły tarcia, jak i zużycie powierzchni. Z kolei stosowanie zbyt gęstych smarów (czyli o zbyt wysokiej klasie penetracji) może prowadzić do zwiększonych oporów pracy łożyska i jego nadmiernego nagrzewania. Drugą konsekwencją może być problem z pompowalnością środka smarnego w systemie centralnego smarowania. Środki smarne stają się ciężej pompowalne wraz ze spadkiem temperatury. Zjawisko to zachodzi w różnym stopniu dla różnych rodzajów i typów środków smarnych. Jeśli zastosowany smar lub olej nie będzie pompowalny w temperaturze pracy maszyny, to system smarowania nie będzie w stanie go prawidłowo dozować do węzłów tarcia. Warto tu nadmienić, że zdecydowana większość systemów smarowania może pracować nawet w bardzo niskich temperaturach i mogłaby nadal pompować środki smarne, gdyby te miały zapewnioną odpowiednią pompowalność. Kolejnym problemem może być takie zgęstnienie smaru, które uniemożliwi jego przemieszczanie się w zbiorniku pompy smarowniczej. Może dojść wtedy do sytuacji, w której nawet jeśli zbiornik wyposażony jest w mieszadło, to i ono nie jest w stanie zapewnić prawidłowego zasilania sekcji roboczych pompy. W zbyt gęstym smarze będą się tworzyły puste przestrzenie, a smar nie będzie zasysany przez otwory tychże sekcji. Grozi to zapowietrzeniem systemu smarowania i jego nieprawidłowym funkcjonowaniem.
Podstawą we właściwym doborze smarów jest uwzględnienie zastosowania, do którego są one przeznaczone. Pomaga w tym norma PN-EN ISO 6743 – „Środki smarowe, oleje przemysłowe i produkty podobne (klasa L). Klasyfikacja” – opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), w połączeniu z normami wymagań jakościowych opracowanymi również przez ISO. Norma ta dzieli środki smarne na 18 grup (tabela). Przedstawiamy pokrótce każdą1.
Grupy przemysłowych środków smarnych według PN-EN ISO 6743
Klasyfikację PN-EN ISO 6743 rozpoczyna grupa A, czyli układy smarowania przelotowego. W wielu rozwiązaniach konstrukcyjnych maszyn skojarzenia trące smarowane są przez układy smarowania przelotowego. Są one przeznaczone do smarowania lekko obciążonych części maszyn przemysłowych, m.in. łożysk tocznych, przekładni mechanicznych, wrzecion, łożysk ślizgowych czy prowadnic. Oleje do układów przelotowych według normy PN-EN ISO 6743-1 dzielą się na cztery grupy: AY, AN, AB, AC.
Kolejna grupa, F, dotyczy wrzecion, łożysk i sprzęgieł współpracujących. Niekiedy stosuje się tu mineralne oleje bazowe (nazywane również maszynowymi), bardzo często z dodatkami uszlachetniającymi. Środki te dzieli się na dwie grupy: FC i FD.
Grupa D – sprężarki. Oleje sprężarkowe muszą się cechować wysoką termiczną stabilnością i odpornością na utlenianie oraz brakiem skłonności do koksowania i wydzielania osadów. Tego typu rozwiązania dzielą się na cztery grupy: do sprężarek powietrza, do pomp próżniowych, do sprężarek gazów i do sprężarek chłodniczych.
Grupa H uwzględnia układy hydrauliczne. Wyróżnia się tu ciecze hydrauliczne mineralne (powszechnie stosowane w typowych układach hydraulicznych), biodegradowalne (stosowane w urządzeniach mobilnych działających w miejscach, w których bardzo ważna jest ochrona środowiska), trudnopalne (znajdujące zastosowanie wszędzie tam, gdzie obecność substancji łatwopalnych lub poddawanych bardzo wysokim temperaturom może doprowadzić do zapalenia oleju).
Grupa T – turbiny – obejmuje cztery kategorie olejów turbinowych: TS, TG, TH i TC, z wyłączeniem środków do smarowania turbin lotniczych oraz turbin wiatrowych. Najważniejszą właściwością olejów turbinowych jest odporność termooksydacyjna, chroniąca przed niszczącą kombinacją temperatury i tlenu.
Grupa C dotyczy przekładni, a środki smarowe w jej obrębie są podzielone na 11 klas. Rozróżnia się tu oleje mineralne, półsyntetyczne i syntetyczne. Do półsyntetycznych zalicza się oleje składające się z mieszaniny uszlachetnionych baz mineralnych i syntetycznych. Oleje syntetyczne w większości są produkowane na bazie PAO i poliglikoli.
Grupa M w normie PN-EN ISO 6743 obejmuje obróbkę metali. To 17 rodzajów środków smarnych, zawierających bazę mineralną, roślinną lub syntetyczną oraz dodatki, których skład jest zależny od zastosowania. Oleje te nie zawierają wody i nie tworzą z nią trwałych emulsji.
Grupa R dotyczy czasowej ochrony przed korozją i wyróżnia 18 rodzajów środków smarnych. Pojęcie ochrony czasowej zakłada, że środki te można usunąć z posmarowanych nimi powierzchni. Jako środki ochrony czasowej metali przed korozją stosowane są np. mineralne z pakietem dodatków (tzw. oleje konserwacyjne) oraz oleje konserwacyjne z rozpuszczalnikiem.
Smary plastyczne zaklasyfikowano do grupy X. Tego rodzaju środki używane są wtedy, gdy zastosowanie olejów jest nieuzasadnione względami technicznymi lub ekonomicznymi. Do większości smarów – szczególnie pracujących w wysilonych warunkach – wprowadza się dodatki uszlachetniające: inhibitory utlenienia, inhibitory korozji, dodatki smarnościowe, modyfikatory struktury, dodatki adhezyjne.
Grupa Y – inne zastosowania – obejmuje środki smarowe niesklasyfikowane w innych grupach normy PN-EN ISO 6743. Smary te podzielono na 21 podgrup dotyczących różnych zastosowań. Są to m.in. środki zapobiegające pyleniu pyłu z węgla, koksu lub cementu oraz nawozów sztucznych, składniki środków do opryskiwania roślin (nośnik olejowy), oleje do honowania i polerowania metali, składniki środków do impregnacji drewna (nośnik olejowy), oleje kalibracyjne i testowe.
W grupie P mieszczą się środki do smarowania narzędzi pneumatycznych, a więc rafinowane oleje mineralne, syntetyczne (estrowe lub poliglikolowe) oraz roślinne. Środki te muszą być nietoksyczne, gdyż istnieje ryzyko wdychania przez operatora maszyny mgły olejowej. Smary te dzielą się na dziewięć rodzajów.
Grupa Q dotyczy ciekłych nośników ciepła. Stosowane tu oleje mineralne muszą być głęboko rafinowane w celu usunięcia działających korozyjnie aktywnych związków siarki i innych chemicznie niestabilnych składników. Olejowe nośniki ciepła, podzielone w ramach grupy na pięć podgrup, charakteryzuje przede wszystkim: stabilność termiczna, termooksydacyjna oraz odporność na tworzenie osadów.
Środki do smarowania prowadnic ślizgowych są sklasyfikowane w grupie G. Dzielą się na trzy rodzaje, w zależności od właściwości i materiału, z którego wykonane są prowadnice. Do smarowania prowadnic ślizgowych stosuje się rafinowane oleje mineralne, a w szczególnych przypadkach syntetyczne (estrowe lub poliglikolowe) oraz roślinne w klasie jakościowej ISO-L-G, o lepkości od VG 68 do VG 220, a VG 320 w przypadku bardzo obciążonych prowadnic.
Grupa U dotyczy obróbki cieplnej i związanych z nią płynów hartowniczych, podzielonych na 26 rodzajów. Oleje hartownicze to czyste (bez dodatków) parafinowe oleje mineralne, z zawartością siarki w granicach 0,10–1,0%, a także oleje roślinne. Niekiedy do składu olejów hartowniczych wprowadzane są dodatki uszlachetniające: przyspieszacze hartowania (środki zwilżające), przeciwutleniające (inhibitory utlenienia), wiskozatory (modyfikatory lepkości).
Grupa E klasyfikuje oleje do silników wewnętrznego spalania. Środki te stosuje się do smarowania silników dwusuwowych z zapłonem iskrowym (np. w motocyklach, motorowerach, skuterach śnieżnych) oraz czterosuwowych z zapłonem iskrowym (np. małych silników benzynowych, w motocyklach, skuterach), a dzielą się one na pięć podgrup.
Grupa B dotyczy antyadhezyjnej ochrony form. Jak dotąd klasyfikacja tej grupy środków nie została przez ISO opracowana. Polska norma PN-B-19305:1996 klasyfikuje środki formierskie jako: olejowe, oznaczane symbolem (O), oraz emulsyjne, oznaczane symbolem (E). Specjalną grupę olejów formierskich stanowią oleje biodegradowalne, produkowane na bazie olejów roślinnych (rzepakowego, słonecznikowego itp.) oraz/lub rozpuszczalników niezawierających węglowodorów aromatycznych.
Grupa Z uwzględnia środki smarowe do cylindrów maszyn parowych. Klasyfikacja dla tej grupy środków smarowych dotychczas nie została przez ISO opracowana. Oleje cylindrowe przeznaczone są do smarowania cylindrów, części rozrządowych i dławic maszyn parowych. Wysokie temperatury pracy sprawiają, że smary te muszą się cechować dużą lepkością oraz stabilnością termooksydacyjną oleju.
Grupa N – ostatnia w klasyfikacji PN-EN ISO 6743 – to oleje elektroizolacyjne. Środki te powinny się cechować dobrymi właściwościami izolacyjnymi, a także stosunkowo małą lepkością, dzięki której możliwe jest skuteczne chłodzenie. ISO nie zamierza opracowywać własnej normy klasyfikującej ciecze elektroizolacyjne. Klasyfikację tych cieczy przygotowała Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC), z którą ISO ściśle współpracuje.
Przykłady z oferty rynkowej
Na rynku polskim dostępna jest bogata oferta środków smarnych do różnych zastosowań przemysłowych. Oto propozycje kilku wybranych firm.
Firma Ecol jest m.in. dystrybutorem olejów i smarów dla przemysłu spożywczego produkcji szwajcarskiej firmy STRUB, wśród których znajdują się np. syntetyczne oleje sprężarkowe klasy Hi-Tech: STRUB Food Comp (32, 46, 68, 100), przeznaczone do zastosowania w przemyśle spożywczym, kosmetycznym, farmaceutycznym oraz przy produkcji opakowań do tych wyrobów. Oleje te są produkowane w oparciu o specjalne syntetyczne bazy olejowe oraz dodatki uszlachetniające, mające odpowiednie dopuszczenia dla tych obszarów zastosowań. Oleje STRUB Food Comp są stosowane w sprężarkach powietrza ze smarowanymi olejem komorami sprężania, a także w sprężarkach śrubowych i rotacyjnych z wtryskiem oleju. Ecol w swojej ofercie ma również oleje przekładniowe – STRUB Food Gear (150, 220, 320, 460), syntetyczne oleje przekładniowe klasy Hi-Tech na bazie polyalfaolefin, stosowane przy produkcji środków spożywczych, napojów oraz pasz w przekładniach, układach smarowania obiegowego, do smarowania łańcuchów oraz w przenośnikach, a także STRUB Food Gear Synt PG (150, 220, 320, 460), syntetyczne oleje przekładniowe na bazie poliglikoli, stosowane przy produkcji środków spożywczych, napojów oraz pasz w przekładniach ślimakowych, walcowych, stożkowych i planetarnych, pracujących pod wysokimi obciążeniami mechanicznymi i temperaturowymi.
– Biorąc pod uwagę klasyfikację przemysłowych środków smarowych według PN-EN ISO 6743, firma FUCHS ma w swojej ofercie 100% wymienionych w normie środków – mówi Tadeusz Hładki, dyrektor ds. przemysłowych środków smarnych w firmie FUCHS OIL CORPORATION (PL). Oprócz podstawowych przemysłowych środków smarnych, jak oleje maszynowe (RENOLIN MA), oleje smarowe/obiegowe (RENOLIN DTA), oleje hydrauliczne (RENOLIN B), oleje przekładniowe (RENOLIN CLP) czy smary plastyczne (RENOLIT), FUCHS oferuje bardzo specjalistyczne produkty dla sektora lotniczego (w szczególności oleje i wodorozcieńczalne środki do obróbki skrawaniem), sektora medycznego oraz dla branży spożywczej (CASSIDA). Obszerną grupę stanowią również środki do obróbki plastycznej metali (RENOFORM), obróbki cieplnej (THERMISOL), ochrony antykorozyjnej (ANTICORIT), a także biodegradowalne środki smarne (PLANTO).
W ofercie firmy HENNLICH znajdują się smary przemysłowe i oleje dla przemysłu o uniwersalnym oraz specjalistycznym zastosowaniu, które zwiększają czas sprawności urządzeń i zdolności produkcyjne. Jak zapewnia producent, oferowane środki smarne zmniejszają ilość przedwczesnych awarii łożysk i przestojów maszyn. Są to m.in. smary i oleje do łożysk, oleje do łańcuchów, oleje przekładniowe i oleje do układów hydraulicznych, a także środki smarne do zastosowań przemysłowych i motoryzacyjnych, smary przemysłowe do wysokich obciążeń, smary przemysłowe na skrajnie wysokie naciski (EP), smary do niskich temperatur, smary do wysokich prędkości, środki smarne dla przemysłu spożywczego, smary do wysokich temperatur oraz smary ulegające biodegradacji.
Z kolei firma Klüber Lubrication oferuje bogaty asortyment specjalnych środków smarowych, obejmujący wysoko wydajne oleje i smary, a także specjalne pasty, woski, powłoki i lakiery poślizgowe, środki antyadhezyjne i dozowniki środków smarowych. Wśród olejów przekładniowych firma ta ma produkty spełniające zaawansowane wymagania pod względem trwałości, tolerancji z farbami i uszczelnieniami oraz ochrony przeciwkorozyjnej. Oferuje także m.in. oleje sprężarkowe Summit i Tyreno, które spełniają wymóg wzajemnej tolerancji z powietrzem, gazami technologicznymi i czynnikami chłodniczymi; można je również stosować do odpompowywania gazów, np. w pompach próżniowych.
Z kolei w ofercie firmy Lotos Oil znajduje się wiele smarów przemysłowych do różnorodnych zastosowań, m.in. olej do prowadnic RC, przeznaczony do smarowania prowadnic ślizgowych i pionowych przy różnych obciążeniach mechanicznych, w szerokim zakresie temperatur pracy, olej hydrauliczny EMULKOP HFC, przeznaczony do układów, które pracują w warunkach zagrożenia pożarowego, np. do maszyn odlewniczych, pras hydraulicznych, pomp hydraulicznych pracujących pod wysokim obciążeniem; szczególnie rekomendowany do urządzeń w kopalniach węgla pracujących pod ziemią. KOMOTOL EXTRA to olej silnikowy przeznaczony do sporządzania mieszanki paliwowej do silników dwusuwowych z zapłonem iskrowym pracujących na paliwie gazowym (np. gazie ziemnym), zalecany do smarowania silników i sprężarek gazowych stacjonarnych zasilanych sprężonym gazem ziemnym. SIGMUS L-DAB 32-150 jest przeznaczony do smarowania tłokowych i rotacyjnych (łopatkowych) sprężarek powietrza, pracujących w średnich warunkach eksploatacyjnych, przy zróżnicowanych temperaturach pracy, zaś olej cylindrowy CL stosowany jest do cylindrów, części rozrządowych i dławic maszyn parowych, do układów obiegowych wymagających, nieemulgujących maszynowych przekładni mechanicznych oraz innych wysilonych układów, wymagających oleju o wysokiej przyczepności i odporności na wodę.
Firma ORLEN OIL w ostatnim czasie wprowadziła do oferty nowe oleje dla przemysłu, m.in. HYDROL POWER L-HV – olej hydrauliczny o podwyższonym wskaźniku lepkości i wysokiej odporności na ścinanie. Produkt ma specjalnie dobraną formulację zapobiegającą tworzeniu kwasów i osadów w procesie utleniania, podczas trudnych warunków pracy. Z kolei HYDROL BIO HETG EL 46 to wysoce biodegradowalny olej hydrauliczny, produkowany na bazie specjalnie wyselekcjonowanego oleju roślinnego oraz przyjaznych dla środowiska dodatków uszlachetniających, które zapewniają niską toksyczność, minimalizując wpływ na środowisko w przypadku rozlania lub wycieku. Linia syntetycznych olejów do przekładni przemysłowych TRANSGEAR PE jest produkowana na bazie polialfaolefin (PAO) i estrów oraz specjalnie wyselekcjonowanych dodatków uszlachetniających. Oleje Transgear PE są przeznaczone do smarowania wszelkiego rodzaju wysokoobciążonych przekładni zębatych maszyn i urządzeń przemysłowych narażonych na wystąpienie zjawiska micropittingu, pracujących w temperaturach do 180°C. Oleje turbinowe TURBINEX TG PREMIUM o wysokiej stabilności termooksydacyjnej są produkowane w oparciu o oleje bazowe z hydrokrakingu grupy III. Zawierają dodatki uszlachetniające, takie jak antyutleniacze, inhibitory korozji, pasywatory metali kolorowych oraz dodatki extreme pressure. DELGAS PREMIUM L 40 to niskopopiołowy olej do stacjonarnych silników gazowych, produkowany na bazie specjalnie rafinowanych olejów bazowych oraz starannie dobranego pakietu dodatków uszlachetniających. Zawarte w oleju dodatki dyspergująco-myjące regulują powstawanie szlamów i osadów, dzięki czemu utrzymują silnik w czystości.
Podsumowanie
Omawiana klasyfikacja wg normy PN-EN ISO 6743 to obszerny poradnik pomagający właściwie dobrać środek smarny do konkretnego zastosowania, jednak nie jest jedynym źródłem informacji, jakie należy brać pod uwagę. Z pewnością warto zwrócić się do ekspertów z firm oferujących środki smarne, którzy pomogą podjąć jak najlepszą decyzję, biorąc przy tym pod uwagę indywidualne potrzeby zakładu oraz panujące w nim warunki.
1 Za: S. Ptak, „Klasyfikacja jakościowa i charakterystyka przemysłowych środków smarowych”, [w:] „NAFTA-GAZ”, lipiec 2012, rok LXVIII
Anna Strożek – dziennikarka i redaktorka od wielu lat współpracująca z prasą branżową. Interesuje się nowymi technologiami i praktyczną realizacją koncepcji
Przemysłu 4.0.
