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Ti è mai capitato di osservare una catena, un cuscinetto o un ingranaggio con ampie aree di lubrificazione secche, con un residuo pastoso di colore differente dall'originale, appiccicoso e privo di ogni potere lubrificante? Possibili cause? Siamo sicuri che la temperatura massima di lavoro non abbia superato quella dichiarata nella scheda tecnica del grasso al teflon® utilizzato come lubrificante nell'applicazione? Le variabili in un sistema tribologico sono numerose, e di difficile previsione, come i cicli di esposizione termica a cui sono sottoposti gli organi meccanici. Abbiamo affrontato in altri articoli del nostro blog quanto può essere critico per un dispositivo meccanico superare la capacità termica del fluido lubrificante che lo avvolge, e di quale sia la sequenza dei processi di decadimento del fluido e dello stesso dispositivo. In questo articolo parleremo di come sia possibile limitare le anomalie meccaniche da stress termico con un grasso per alte temperature a basi di oli fluorurati.
Come garantire prestazioni al top con un grasso per alta temperatura
1) Grasso alta temperatura: il 70% è composto da olio
In considerazione del fatto che almeno il 70% in peso di un grasso industriale è formato da olio è opportuno spendere due parole sulla famiglia di oli sintetici che più si adatta ad applicazioni per alta temperatura: gli oli fluorurati. La struttura del polimero che costituisce questa tipologia di oli subisce in maniera minima i processi di evaporazione, termo-degradazione e carbonizzazione contribuendo così a mantenere attivo il film lubrificante anche quando le temperature superano i 200°C. Le ragioni chimico-fisiche che spiegano la resistenza termica di un olio fluorurato sono piuttosto complesse, ma possono essere spiegate con la grande stabilità chimica del polimero grazie alla presenza massiccia di "fluoro". La sua presenza contribuisce a fortificare i legami chimici e a limitare le azioni di disturbo causate dall'energia termica. Gli oli lubrificanti fluorurati vengono inoltre addensati, per la trasformazione in grassi lubrificanti, con teflon® (ptfe). Questo crea una forte sinergia anche insieme agli additivi, a garanzia di ottime prestazioni di efficienza e durata superiori nei dispositivi meccanici che li equipaggiano.
2) Massima temperatura di lavoro e tempo di esposizione
Un aspetto spesso sottovalutato e riportato in nelle specifiche tecniche di grassi lubrificanti è la temperatura massima di lavoro sopportabile dal film di lubrificazione senza alcuna relazione al tempo di esposizione. Ha poco senso sapere che un lubrificante può resistere fino a 400°C senza conoscere il tempo a cui può sottostare a queste condizioni prima di subire processi di decadimento macroscopico. E' necessario prevedere cicli di lubrificazione? E se l'organo meccanico non può essere lubrificato una volta messo in funzione? Pensiamo ad esempio ai componenti nell'industria automotive come lo starter motor, il motoriduttore alzacristallo o il comando idraulico di una frizione. Per ovvie ragioni questi dispositivi non possono essere rilubrificati durante il loro esercizio, pertanto la loro durata e il loro corretto funzionamento sono legati ad una prima lubrificazione "azzeccata". E' quindi possibile garantire un film lubrificante stabile nel tempo e funzionale ai cicli termici a cui il dispositivo deve sottostare? Certo che si. Di seguito mettiamo a confronto le evaporazioni % secondo la volatilità di Noack. Con questa prova semplice, che consiste nel sottoporre l'olio base ad una temperatura di 250°C per 1h, vengono rilevate le perdite % in peso. Questa prova è utile per porre l'attenzione sull'aspetto evaporazione, che rappresenta la prima criticità che un olio lubrificante si trova a fronteggiare quanto le temperature di lavoro aumentano. L'olio PFPE (fluorurato) rappresenta la soluzione più stabile e con la più bassa perdita in peso a parità di viscosità.
3) Applicazioni di un grasso per alta temperatura a base fluorurata?
Non esistono limiti applicativi al loro impiego, il rapporto costi benefici rappresenta l'unico aspetto da tenere in considerazione. E' utile eseguire un confronto economico tra l'utilizzo di un grasso standard ed un grasso fluorurato per stabilire quale sia l'effettiva "convenienza". In questo articolo raccontiamo un esempio di successo ottenuto sostituendo un grasso standard con un grasso lubrificante ad alte prestazioni a base fluorurata, nello stesso articolo si riportano dettagli economici e viene documentato un risparmio reale ottenuto sostituendo un grasso lubrificante da 6 euro al kg con uno da 300 euro. Ecco una rassegna delle principali applicazioni nelle quali un grasso lubrificante fluorurato può trovare impiego:- Cuscinetti catene di trasporto convogliatori aerei
- Cuscinetti macchine produzione cartone ondulato
- Comandi idraulici industria automotive
- Cilindretti pinze freno
- Riduttori epicicloidali vetrocamera
- Valvole pneumatiche
- Valvole di laminazione impianti di climatizzazione
- Valvole gas metano
- Valvole sicurezza uso ossigeno
- Interruttori alta tensione in SF6 (esafluoruro di zolfo)
- Dissipatore di calore compund termico
4) Ulteriori vantaggi:
- Compatibilità plastiche ed elastomeri: totale assenza di rigonfiamenti e variazioni delle proprietà meccaniche nelle mescole costituenti le guarnizioni.
- Impiego in atmosfera ad elevata concentrazione di ossigeno: fluidi lubrificanti a base fluorurata sono ininfiammabili, e questo ne consente l'impiego dove viene intercettato ossigeno ad elevate concentrazioni e pressioni.
- Contatto accidentale con alimento: le formulazioni fluorurate sono generalmente atossiche ed è possibile utilizzarle laddove si prefigura un potenziale contatto accidentale con cibo o semilavorati utilizzati in cicli produttivi di alimenti.
- Elevata resistenza al dilavamento da parte di fluidi organici
