Mitä voitelurasva on?
ASTM, American Society for Testing and Materials, on määritellyt voitelurasvan seuraavasti: ”kiinteä tai puolijuokseva tuote, joka koostuu nestemäiseen voiteluaineeseen sekoitetusta paksuntimesta ja muista erityisillä ominaisuuksilla varustetuista ainesosista.”
Yksinkertaisemmin voitelurasvaa voidaan kuvata vertaamalla sitä pesusieneen. Paksunnin vastaa sientä ja perusöljy vettä. Rasvan paksuntimen tehtävänä on muodostaa matriisi, joka pitää perusöljyn paikallaan kiinteässä rakenteessa ja määrittää rasvan kiinteyden. Kun voitelurasva altistetaan erilaisille käyttöolosuhteille, kuten lämpötilalle, kuormitukselle tai liukuvalle liikkelle, siihen muodostuu viskoelastinen virtaus. Rasvan kovuus eli kiinteys, ilmoitetaan yleensä NLGI-järjestelmän mukaisella numerolla. Yleisimpiä kovuusasteita ovat puolijuokseva (00) ja kiinteä (2).
Voitelurasvoja käytetään etenkin kuula- ja rullalaakereissa sekä liukulaakereissa, vaihteistoissa ja avoimissa hammasvaihteissa. Nykyään voitelurasvoja käytetään yhä enemmän myös metsäkoneissa laipan ja ketjun keskusvoiteluun.
Voitelurasva pysyy paikallaan
Voitelurasvan on pienennettävä kitkaa paikoissa, joista voiteluöljy katoaisi. Sen on kuitenkin myös tiivistettävä ja tukittava voitelukohta esimerkiksi niin, että vesi ja kaasut pysyvät ulkona. Voitelurasvan on yksinkertaisesti pysyttävä paikallaan.
Voitelurasvan on:
- Taattava hyvä voitelu sekä vähennettävä kitkaa ja kulumista.
- Tiivistettävä voitelukohta niin, että siihen ei pääse likaa, vettä ja epäpuhtauksia.
- Suojattava korroosiolta.
- Pysyttävä paikallaan voitelupaikassa vuotamatta, tippumatta tai linkoutumatta ulos.
- Oltava yhteensopiva tiivistemateriaalin ja muiden kosketuksissa olevien komponenttimateriaalien kanssa, eikä voitelurasva saa muuttua niin, että se jäykistyy tai pehmentyy laakerin toistuvassa mekaanisessa käytössä voiteluvälin aikana.
Koska 80 – 90 % voitelurasvasta on perusöljyä, kyseessä on tärkeä osa lopputuotetta. Perusöljyn valinta vaikuttaa merkittävästi rasvan suorituskykyyn. Yleisimmin voitelurasvojen perusöljynä käytetään mineraaliöljyjä. Synteettisiä perusöljyjä käyttämällä voidaan kuitenkin saavuttaa ominaisuuksia, jotka ovat mineraaliöljyille mahdottomia.
Synteettiset perusöljyt ovat optimaalinen valinta, kun tuotteelta vaaditaan laajempaa käyttölämpötila-aluetta ja parempaa kemiallista kestävyyttä. Synteettiset perusöljyt ovat parempia myös sähköisiltä ominaisuuksiltaan.
Synteettisiin perusöljyihin perustuvien voitelurasvojen käyttö yleistyy, vaikka ne ovat usein hieman kalliimpia. Korkeammat kustannukset kompensoituvat voiteluvälien pidentyessä, suorituskyvyn parantuessa ja huoltokustannusten alentuessa.
Tyypillisiä synteettisiä perusöljyjä ovat esimerkiksi polyalfaolefiini (PAO) ja esterit. Tietyntyyppiset synteettiset esterit soveltuvat biohajoavien voitelurasvojen perusöljyiksi.
Paksunnin – voitelurasvan perusta
Rasvan luonne riippuu suurelta osin paksuntimen tyypistä. Paksunnin tarkoittaa rakennetta, joka pitää öljyn paikallaan rasvassa. Se määrittää monet rasvan ominaisuudet mekaanisesta kestävyydestä, vedenkestävyydestä ja sulamispisteestä aina tiivistyskykyyn ja uudelleenvoiteluväliin asti.
Paksunnin muodostetaan useimmiten saippuoimalla rasvahappoja metallihydroksideilla. On kuitenkin myös saippuattomia paksuntimia, kuten NOVA-tekniikkaan perustuvat paksuntimet. Paksuntimet voidaan yleisesti ottaen jakaa kahteen pääryhmään, saippuapohjaisiin ja saippuattomiin paksuntimiin, joista saippuapohjaiset ovat yleisempiä. Saippuapohjaiset paksuntimet voidaan puolestaan jakaa eri alaryhmiin kemiallisen koostumuksen mukaan.
Yleisimpien paksuntimien ominaisuudet
| Yleisimpien paksuntimien ominaisuudet | Veden-kestävyys | Lämmön-kestävyys | Leikkaus-kestävyys | Kuormi-tettavuus |
|---|---|---|---|---|
| Lithium (Li) Useimmat voitelurasvat perustuvat litium-12-hydroksistearaattiin. | * | * | * | * |
| Lithium complex (LiX) Yleistymässä verrattuna perinteisiin litiumilla paksunnettuihin voitelurasvoihin. Laajempi käyttöalue. | * | *** | *** | ** |
| Water-free calcium (CaH) Märkiin ympäristöihin tarkoitetut käyttökohteet. Esim. alustojen voitelu. | *** | * | ** | * |
| Polyurea (PU) Erinomainen lämmönkestävyys. Heikommat korroosiosuojausominaisuudet ja kuormitettavuus. | * | *** | * | - |
| Calcium sulfonate complex (CaSX) Erinomainen kuormitettavuus. Kuuluu ”funktionaalisiin paksuntimiin”. | *** | ** | *** | *** |
| Lithium/Calcium complex (LiCaX) Soveltuu erinomaisesti esim. avoimien hammasvaihteiden voiteluun. Kuuluu ”funktionaalisiin paksuntimiin”. | *** | *** | ** | *** |
Edellä mainittujen lisäksi tarjolla on myös muita koostumuksia ja paksuntimia. Jatkossa suurin potentiaali ja paras suorituskyky on mielestämme NOVA-tekniikkaan ja funktionaalisiin saippuoihin perustuvilla paksuntimilla.
| Vedenkestävyys | Ominaisuudet alhaisissa lämpötiloissa | Lisäainevaste | Yhteensopivuus muiden voitelurasvojen kanssa | |
|---|---|---|---|---|
| NOVA-tekniikka Lue lisää tästä | ** | *** | *** | *** |
*** Erinomainen | ** Erittäin hyvä | * Hyvä | - Huono
Lisäaineet parantavat suorituskykyä
Lisäaineet antavat rasvalle sen erityisluonteen ja parantavat suorituskykyä. Rasvoissa käytettävät lisäaineet ovat hyvin samankaltaisia kuin ne, joita käytetään juoksevissa voiteluaineissa.
Yleisiä lisäaineita ja niiden tehtävät:
- Antioksidantit Parantavat hapettumisenkestävyyttä ja pidentävät voitelurasvan käyttöikää.
- Korrosioosion estoaineet Suojaavat korroosiolta.
- EP-lisäaine (Extreme Pressure) Ehkäisee leikkautumista suurilla kuormituksilla.
- Anti-wear Pienentää kitkaa ja kulumisriskiä.
- Kiinteät voiteluaineet Esimerkiksi molybdeenidisulfidi ja grafiitti, jotka suojaavat kulumiselta sekä pienentävät kitkaa suurella kuormituksella ja alhaisilla kierrosluvuilla.
"Voitelurasva on huipputekniikkaa"
”Onnistuneessa voitelussa on kyse pikemminkin tiedosta kuin itse voiteluaineesta. Nykypäivän konerakenteet ovat yhä monimutkaisempia, ja niiden on toimittava ilman kalliita käyttökatkoja. Useimmat laakerivauriot johtuvat puutteellisesta voitelusta. Meillä on vahva kokemus erilaisista sovelluksista, ja jaamme mielellämme tietoa vahinkojen ehkäisemiseksi. Suosituksemme, jotka koskevat oikean voitelurasvan valintaa vaativiin ympäristöihin, vaihteleviin lämpötiloihin ja erilaisille kierrosluvuille, perustuvat tietoon. Meillä FUCHSilla on kaikki tarvittavat tiedot ja tuotteet onnistuneeseen voiteluun.”
Maria Wilén, Product Manager Industry
