Materjaliõpetus (2)

Tln Lasnamäe Mehaanikakool
Materjaliõpetus
Konspekt autotehnikutele
Koostaja Mati Urve
2009 Teemad
1. Materjalide omadused,
2. Terased,
3. Malmid ,
4. Magnetmaterjalid ,
5. Metallide termiline töötlemine
6. Vask ja vasesulamid ,
7. Alumiinium ja alumiiniumisulamid ,
8. Magneesiumisulamid ,
9. Titaan ja selle sulamid ,
10. Laagriliuasulamid ,
11. Kermised ,
12. Metallide korrosioon ,
13. Plastid ,
14. Klaas,
15. Värvid,
16. Värvide liigitus,
17. Värvimisviisid,
18. Pindade ettevalmistamine,
19. Metallide konversioonkatted,
20. Metallkatted,
21. Kütuste koostis,
22. Kütuste koostis,
23. Nafta koostis ja kasutamine,
24. Nafta töötlemise viisid, 25. Kütuse põlemine ,
26. Vedelkütuste üldised omadused ja nende kontrollimine,
27. Bensiinid,
28. Petrooleum ,
29. Diislikütused,
30. Gaasikütused,
31. Hõõrdumine ja kulumine ,
32. Määrdeainete liigitus,
33. Õlid,
34. Õlide omadused,
35. Mootoriõlid,
36. Õli vananemine ja vahetamine,
37. Jõuülekandeõlid,
38. Tööstusõlid,
39. Muud õlid,
40. Plastsed määrded,
41. Kaitsemäärded,
42. Kõvad määrded,
43. Jahutusvedelikud ,
44. Jahutusvedelikud,
45. Pidurivedelikud,
46. Konserveerimisvedelikud,
47. Lõike- ja jahutusvedelikud,
48. Abrasiivmaterjalid ,
49. Tuleohutuse alused Materjalide omadused
Materjali tihedus. Tiheduseks nim antud materjali massi ruumalaühiku kohta.
= m / V (kG/m³) ;
· raud = 7870 kG/m³, · vask = 8960 kG/m³, · alumiinium = 2700 kG/m³, · plii = 11340 kG/m³, · elavhõbe = 13520 kG/m³ · titaan = 4500 kG/m³ ; · tina = 7300 kG/m³ ; · volfram = 19300 kG/m³.
Materjali sulamistemperatuur . Sulamis temperatuuriks nim niisugust temperatuuri, mille juures materjal muutub tahkest olekust vedelaks.
· volfram = 3410ºC, · raud = 1539ºC; · vask = 1083ºC; · alumiinium = 660ºC; · titaan = 1665ºC ; · tina = 220ºC; · plii = 327ºC; · plastid = 60....200ºC ; · alumiiniumoksiid = 2050ºC; · elavhõbe = - 40ºC.
Elektrijuhtivus. Elektrijuhtivuseks nim omadust elektrit juhtida. Selleks, et määrata materjali elektrijuhtivust peab teadma eritakistust. Materjali eritakistust määratakse 1m pikkuse ja 1mm² ristlõikepindalaga materjali varval oomides.
Soojusjuhtivus . Soojusjuhtivuseks nim materjali omadust soojust üle anda kõrgema temperatuuriga piirkonnast madalama temperatuuriga piirkonnale. Soojusjuhtivuse ühik on vatti meetri ja Kelvini kohta [ W / (m K) ].
Soojusväsimus. On omadus, mis seisneb materjalide purunemises korduvate temperatuuripingete toimel. Seda nähtust tuleb arvestada vahelduva soojusreziimi tingimustes töötavate seadmete detailide juures.
Värvus. Metalle jaotatakse mustadeks(rauaühendid) ja värvilisteks metallideks.
Kõvadus. Nimetatakse materjali omadust vastupanna teistele temasse tungivatele materjalidele. Brinelli meetod, mis kasutab kõvaduse määramiseks kolme karastatud teraskuuli läbimõõduga 10, 5, 2,5 mm. Kõvaduse määramiseks surutakse kuul pressi abil materjalisse, seejärel arvutatakse tekkinud jälje pindala ja kõvadus.
Rocwelli kõvaduse katse. Siin kasutatakse kõvaduse määramiseks teemantkoonust tipunurgaga 120 kraadi. Ning karastatud teraskuuli läbimõõduga 1,50mm.Survepressi varustas Rockwell indikaatoriga millel oli kaks skaalat. Must C skaala ja punane B skaala. Kui mõõdetakse karastatud detaile siis kasutatakse teemant koonust survejõud on 150kg ning kõvadust loetakse indikaatori mustalt skaalalt. Ja tähistatakse HRC 62.Kui katsetatakse karastamata materjali siis kasutatakse teraskuuli ja survejõud on 100kg. Kõvaduse arv loetakse indikaatori punaselt skaalalt ja tähistatakse HRB 54 (H ­ kõvadus, R ­ Rockwell, B ja C skaalad ).Kui katsetatakse õhukese karastusega pinnakihti siis kasutatakse teemantkoonust aga survejõud on 60kg. Kõvaduse arv loetakse indikaatori mustalt skaalalt kuid tähistatakse HRA7.
Vikersi kõvaduse määramise meetod. Selle meetodi juures kasutatakse otsikuna 4 tahkset teemant püramiidi. Survejõud kõigub 5 - 100kg`ni. Materjali kõvadus leitakse Vikersi meetodil järgmiselt. Mõõdetakse püramiidi jälje diagonaalid . Arvutatakse nende abil rombi pindala, kõvadus leitakse (HV = P/S [kg/mm²][N/mm²])
Tugevus. Selleks nim materjali omadust vastupanna pidevalt mõjutavale jõule. Olenevalt deformeeriva jõu suunast võime liigitada järgmisi tugevusi: tõmbe-, surve-, pained-, väände- ja nihketugevus .
Tõmbekatse tehakse selleks, et määrata materjali tõmbetugevust. Kaasaegsed tõmbemasinad joonistavad välja tõmbe diagrammi , mis iseloomustab jõu ja pikenemise suhet.
Proportsionaalsuspiir on kuni selle jõuni, kus toimub mõjuva jõu ja pikenemise vahel proportsionaalne ehk võrdeline suhe. Tähis P pe
Elastsuspiir on selle jõuni, kus venitatud katsekeha taastab oma esialgse pikkuse, kui jõud maha võtta. Tähis Pe Voolavuspiir on jõuni, kus toimub materjali intensiivne pikenemine , kusjuures jõu juurdekasv on suhteliselt väike. Tähis PT
Tugevuspiir on selle jõuni, kus venitatud katsekehal tekib mingis kohas ahenemine (kaelakoht), millest toimub edasine pikenemine kuni katkemiseni jõud seejuures ei suurene.Erinevate ja suurte süsiniku sisaldusega teraste tõmbediagrammis on erinevus selles, et neis ei esine voolavuspiiri. Voolavuspiiriks loetakse seda jõudu mis on tekitanud katsekehas jääva deformatsiooni suurusega 0,2% seda piiri tähistatakse Po2. Tõmbekatse abil on võimalik määrata materjali plastsust . Plastsust iseloomustatakse kahe teguriga: Suhteline pikenemine d = (l ­ lo)/l 100 [ E100 %] l - pikkus peale katsetust, lo ­ katse keha pikkus enne katset.
Ristlõikepinna suhteline ahenemine y = (S o -S)/S100[%] tõmbetugevus d = P o /S = kg/mm² = N/mm² voolavustugevus Gt = P t /S kg/mm².
Materjali sitkuse määramine ­ seda määratakes löögikatsega pendelvasara abil selleks valmistatakse proovikeha . Pendelvasar tõstetakse teatud kõrgusele, katsekeha asetatakse tugedele nii, et lõike soon ühtiks vasara liikumise suunaga. Vasar päästetakse lahti, mis liikudes purustab katsekeha ja tõuseb veel ülejäänud energia varal teatud kõrgusele ­ h. Purustamiseks tehtud töö A leitakse valemiga
A = G * l (H - h)[J] g ­ vasara kaal; l ­ pendli pikkus.
Terased
Teraseks nim raua ja süsiniku sulamit milles on süsiniku 2,14%, mangaani 1%, räni 0,4%. (Raua sulamistemperatuur on 1535oC ja tihedus 7860 kg/m3, süsiniku sulamistemperatuur on 3400oC) Keemilise koostise järgi võib teraseid liigitada süsinikterasteks ja legeerterasteks. Kasutusotstarbe järgi võib teraseid liigitada tööriista ja konstruktsiooniterasteks. Teraseid iseloomustatakse mehaanikas oluliste näitajatega ja need oleksid: karastuvus, töödeldavus, keevitatavus, tugevus, kõvadus, sitkus, elastsus , plastilisus jne.
Süsinik konstruktsiooniteras. Süsinik terased jagunevad süsinik konstruktsiooni-terasteks ja tööriistaterasteks. Konstruktsiooniterased jagunevad tavaterased, kvaliteetterased ja kõrgekvaliteetterased. Taandamisastme järgi toodetaks tavakonstruktsiooniteraste grupis nii keevaid, poolrahulike ja rahulike teraseid. Tavateraseid kasutatakse laialt mitte vastutusrikaste detailide valmistamiseks näi raudbetoondetailides tugevduseks. Nendest terastest ei saa valmistada detaile, mis vajavad termilist töötlust. Tähistatakse C45, kus C näitab süsinikku ja 45 näitab süsiku sisaldust sajandik %-tes. Seega süsiniku sisalduson selles terases 0,045%. Kui lisatakse E, siis näitab see lisandite sisaldust. Näit C45E . Väikese fosfori ja väävli sisaldusega vääristeras.
Kvaliteetsed süsinik konstruktsiooni terased. Kuna terased sisaldavad süsinikku jäätakse kvaliteetterastel C täht ära. Teras 15-25 on tsementeeritavad terased (terase pinnakihti töödeldakse süsinikuga). Teras 30-35 valmistatakse keermetatud detaile. Teras 40,45,50 valmistatakse võlle. Teras 55-60 valmistatakse kulumiskindlaid detaile. Number näitab süsinikusisaldust sajandik %- tes
Automaaditeras . Automaaditeraseks nimetatakse teraseid, mida töödeldakse automaatmetallilõikepinkidega. Automaaditerases on suurendatud fosfori ja väävli sisaldust. Nende ainete sisaldus võimaldab töötlemisel saada murdelastu. Seleen ja fosfor parandavad ka pinnakvaliteeti. Automaaditerastest valmistatakse vähem vastutusrikkaid detaile näiteks kruvid, poldid , tihvtid jne. Neid teraseid toodetakse külmalt kalibreerimise teel. Toodetaks järgmisi marke A12,A20,A30,A40,A40C.Arv näitab süsiniku sisaldus sajandik % - tes .
Valuteras . Sellele terasele lisatakse räni, et parandata terase vedelvoolavust. Niisugused terased täidavad hästi valuvorme .
Süsinik tööriistateras. Toodetakse kvaliteetseid ja kõrgekvaliteetseid süsinik tööriistateraseid. Erinevus nende vahel seisneb selles, et kõrgekvaliteedilistes terastes on vähendatud väävli ja fosfori sisaldust. Väävel soodustab punarabedust, fosfor aga sinirabedust. Kvaliteetseid tähistatakse C7,C,C9,C10,C11,C12,C13.kõrgekvaliteetseid C7A ,A ­ tuleb lõppu. Arv materjali märgis näitab süsiniku sisaldust kümnendik protsentides. Süsinik tööriistateraste kuumuskindlus on 250 ­ 350ºC. C7,C8,C7A, C8A ­ neist tehakse meislid vasarad kärnid tornid. C9,C10,C11,C9A,C10A,C11A ­ puidutööriistad höövli terad , freesid, saelehed , sirkel.C12,C12A,C13,C13A ­ viilid ,kaabitsad, ziletiterad ,tõmbesilmad.
Legeeritud terased. Legeeritud terasteks nim niisugust teraseid, milledesse on lisatud peale süsiniku, räni, väävli ja fosfori lisatud veel teatav % legeerivaid elemente nagu kroomi , niklit , mangaani jne. Eristatakse madalalt legeeritud (lisandeid kuni 3%) , keskmiselt legeeritud (lisandeid 3...5%) ja kõrgelt legeeritud (lisandeid üle 5,5%) teraseid. Legeerivate elementide tähtsus nende teraste omadustele:
· Cr ­ kroom ­ suurendab terase tugevust läbikarastatavust ja korrosioonikindlust. · Ni ­ nikkel ­ suurendab terase sitkust tugevust ja korrosioonikindlust. · Co ­ koobalt ­ suurendab materjali magnetilisi omadusi terase tugevust ning muudab terase peenestruktuurilisust · Mo ­ molübdeen ­ suurendab terase kõvadust ja kulumiskindlust, soodustab peenema struktuuri tekkimist · Mn ­ mangaan ­ suurendab elastsust kulumiskindlust ja kõvadust · Si ­ räni - parandab terase voolavust ,suurendab vastupanu keemilistele reaktiividele, suurendab elastsust · W ­ volfram ­ suurendab terase kuumuskindlust ja kõvadust · Ti ­ titaan ­ suurendab tugevust ja kuumuskindlust · Al ­ alumiinium - suurendab kuumuskindlust vähendab tagiteket ja suurendab korrosioonikindlust.
Legeeritud vedruterased . Nendele terastele lisatakse mangaani, kroomi ja vanaadiumi . Vedrude juures on oluline elastsus ja tugevus.
Legeeritud tööriistaterased. Nendele terastele lisatakse kroomi, volframi , vanaadiumi, molübdeeni, räni, mangaani. Legeeritud tööriistaterased ei ole keevitatavad .
Kiirlõiketeras on kõrgelt legeeritud tööriistateras. Põhiliseks legeerivaks elemendiks on volfram. Suurendab kiirlõiketerase kuumustugevust 500 ...600ºC juures. Volfram moodustab süsinikuga karbiide, mis on väga kõvad.
Korrosioonikindlad terased on vastupidavad keemilisele ja elektrokeemilisele korrosioonile. Need terased sisaldavad vähe süsinikku. Korrosioonikindlate terastes põhiliseks legeerivaks elemendiks on kroom. Veel lisatakse korrosioonikindluse tõstmiseks terastesse niklit, titaani, mangaani. Näiteks turbokompressorite labades on kroomi ja niklit. Toiduainete tööstuses kasutatakse teraseid , mis sisaldavad kroomi, niklit, titaani ja mangaani.
Kuumustugevad ja kuumuskindlad terased. Kuumustugevus on vastupidavus koormustele kõrgel temperatuuril. Kuumustugevad terased, mis töötavad temperatuuril kuni 350ºC on süsinikterased. DIN EN 1008 järgi P265GH, 10CrMo9-10. 350ºC ...500ºC juures kasutatakse kroomi, molübdeeni, volframi, alumiiniumi ja titaani sisaldusega teraseid. Katelde valmistamisel kasutatakse madala süsiniku ning koobalti ja titaani sisaldusega teraseid. Kuumuspüsivad terased on need, millede struktuur ja koostis kõrge temperatuuri juures ei muutu. Sisepõlemismootorite hülsid, vedrud , puksid, tõukurid, pihustite nõelad ja teised keeruka kujuga kuumust taluvad detailid valmistatakse terastes, mis sisaldavad kroomi, molübdeeni, alumiiniumi, vanaadiumi. Külmakindlad terased X7Ni8 , P275NL1; Roostevaba terased X5CrNi18-10; X6CrNiTi18-10
Malmid
Malm on raua ja süsiniku(2,14...6,7%) sulam . Süsinik on malmis keemilise ühendina moodustades rauaga tsementiite või vabas olekus grafiidina.
Sõltuvalt süsiniku olekust jaotatakse malmid järgmiselt:
Valgemalm ­ selles malmis on kogu süsinik rauaga seotud tsementiidi kujul. Valgemalm on väga habras ja kõva ega ole lõiketöödeldav. Sellest malmist toodetakse tempermalmi. Diiselmootorite hülssside sisepind muudetakse valgemalmiks, et suurendada nende kulumiskindlust.
Hallmalm ­ selles malmis esineb süsinik grafiidina lehe või lille kujuliselt. Hallmalmi markeeritakse Cy4,Cy20,Cy45 kus arv malmi margis iseloomustab tõmbetugevust. Hallist malmist valmistatakse detaile valamise teel. Hallmalmi ei saa sepistada. Keevitada saab aga halvasti. Lõiketöötlemisel tekib palju metallitolmu.
Kõrgtugevmalm ­ Kui hallmalmile lisada alumiiniumi või magneesiumi, siis tekivad kristalliseerumise tsentrid ning grafiit omab keeruka kuju. Niisugusel malmil on suur tugevus. Kõrgtugevast malmist võib valada väntvõlle, nukkvõlle, hammasrattaid jne.
Tempermalm ­ kui valgest malmist valandeid kuumutada, siis valges malmis olev süsinik muutub perajaks grafiidiks. Kui kuumutamine toimub liiva sees, siis tempermalmi murdepind on valge. Kui aga pannakse musta rauaoksiidipurusse, siis saadakse must murdepind. Tempermalmist valmistatakse sanitaartehnikas kasutatavaid ühendusdetaile ja masinate keresid.
Magnetmaterjalid
Peaaegu kõik magnetmaterjalid sisaldavad rauda (Fe). Magnetmaterjale liigitatakse pehmeteks ja kõvadeks. Pehmed magnetmaterjalid on suure magnetilise läbitavusega aga nendest ei saa valmistada püsimagneteid. Pehmed magnetmaterjalid sisaldavad põhiliselt rauda, räni, mangaani. Elektrotehniline teras sisaldab 4% räni, permalloi sisaldab 50% või isegi rohkem niklit. Pehmetest magnetmaterjalidest valmistatakse trafode südamikke, elektrimootorite staatoreid- rootoreid, alalisvoolumasinate ankruid jne. Kõvad magnetmaterjalid magneetuvad tugevasti ja säilitavad püsimagneti omadused. Tugevad püsimagnetid valmistatakse sulamitest, mis peale raua sisaldavad 8...15% alumiiniumi, 15...30% niklit, 8...12% vaske, 1...24% koobaltit. Kasutatakse ka materjale mis rauda ei sisalda näiteks koosnevad Mn, Cu ja Si või Cr ja Pt.
Metallide termiline töötlemine
Lõõmutamine. Lõõmutamiseks nim niisugust termilist töötlust kus materjali kuumutatakse vastavalt süsiniku sisaldusest teatud temperatuurini. Hoitakse sellel temperatuuril kuni materjal on kogu ristlõike ulatuses kuumenenud ja jahutatakse seejärel koos ahjuga maha. Madalalt legeeritud terastel jahtumiskiirus 30...50ºC/h. See aitab parandada materjali lõike töödeldavust, ühtlustada struktuuri, vähendada sisepingeid ja valmistada materjal ette järgmisteks termilisteks töötlusteks.
Normaliseerimine . Normaliseerimisel kuumutatakse materjal sõltuvalt süsiniku sisaldusest. Jahutamine toimub kiiremini ­ seisvas õhus. Normaliseerimisel jääb materjal kõvemaks kui lõõmutamisel. Teised omadused on analoogsed lõõmutatud detailidele.
Karastamine . Karastamiseks nim niisugust termilise töötluse operatsiooni, kus materjali kuumutatakse vastavalt süsiniku sisaldusest kuni austeniitse struktuuri tekkimiseni. Materjali hoitakse kõrgel temperatuuril ja jahutatakse kiiresti kuni 240ºC Sellisel temperatuuril tekib austeniit - martensiitne struktuur. Martensiitse struktuuri saamine on karastamise põhieesmärk. Eriti kiire peab jahutus olema 600ºC- 500ºC kraadi vahel. Terased karastuvad, kui süsinikku on üle 0,32%. Jahutuskeskkonnana kasutatakse vette, mille jahutus võime on kõige intensiivsem 18ºC ja 20ºC vahel. Kiirema jahutuskeskkonna annavad 10% soolalahused, aeglasema aga õli, õhk ja sulametallid. Karastamine ühes jahutuskeskkonnas - niimoodi karastatakse lihtsa ristlõikepinnaga süsinikterastest valmistatud detaile.
Karastamine kahes jahutuskeskkonnas . Karastus temperatuurini kuumutatud detail jahutatakse kiiresti kuni 400ºC-ni ja asetatakse seejärel aeglasemasse jahutuskeskkonda. Niimoodi karastatakse keeruka ristlõikepinnaga süsinik- ja legeeritud terastest valmistatud detaile.
Karastamine kõrgsagedusvooluga. Karastamiseks kasutatakse tavaliselt kõrgsagedusvoolu mille sagedus on vahemikus 8000...16000 Hz. Kõrgsagedusvoolul on omadus kulgeda pindamööda. Seega kuumeneb ainult pinnakihti. Kui seda kiirelt jahutada, siis saadakse nn pindkarastus. Niimoodi karastatud pind on väga kulumiskindel ja detail töötab hästi painel ja väändel. Noolutamine . Noolutamine järgneb karastamisele, selleks et anda karastatud detailile tugevus. Detail kuumutatakse sobiva temperatuurini ja jahutatakse õhu käes. Sõltuvalt kuumutus temperatuurist jagatakse noolutus järgmiselt.
Madalnoolutus, kuumutustemperatuur on 250ºC. Niimoodi noolutatakse tööriistu, mis ei tööta löögile (viilid, kaabitsad, hõõritsad).
Keskmine noolutus temp on 300 ...350ºC ja niimoodi noolutatakse tööriistu, mis töötavad löögilistele koormustele ja detaile, mis töötavad kulumisele.
Kõrgenoolutus temp on 450ºC. Niimoodi noolutatakse detaile, mis töötavad liitpingete olukorras.
Vanandamine . See on protsess, mille juures metastabiilne struktuur läheb üle stabiilseks. Seda võib teha kahel viisil: loomulikul viisil lasta materjalil seista 1,5...2.a, või kunstlikul viisil, kus peale karastamist kuumutatakse detaili 150...200ºC ja hoitakse selle temperatuuri juures 8...10 tundi ning lastakse siis aeglaselt jahtuda, seda protsessi korratakse 2...3 korda.
Tsementeerimine . See on metalli pinnakihi rikastamist süsinikuga. Selleks paigutatakse detailid teraskasti tsementeerimispulbrisse. Tsementeerimispulber koosneb söest ja kondijahust millesse on lisatud Na ja Ba karbonaati. Kast suletakse hermeetiliselt . Need pinnad, mis ei vaja tsementeerimist kaetakse savi või aspestiga. Kast asetatakse ahju mille temperatuur on 870...930ºC.Hoitakse sellisel temperatuuril 6...8 tundi. Selle aja jooksul tungib süsinik 1,8...2 mm sügavusele pinnakihti ning süsiniku sisaldus pinnakihis tõuseb 0,8... 1,2%- ni . Tsementeeritud detailid kuuluvad karastamisele ja noolutusele. Tsementeeritud detailid on hästi kulumiskindlad.
Nitreerimine. Nitreerimiseks nim pindkihi rikastamist lämmastikuga. Nitreeritavad detailid asetatakse ahju mille temperatuur on 500...600ºC, ahju juhitakse ammoniaaki mis laguneb seal vesinikuks ja lämmastikuks. Lämmastik difundeerub pinnakihti kiirusega 0,1 mm 10 tunni jooksul. Vesinik tuleb ahjust kõrvaldada. Nitreerimise põhipuuduseks on see, et hoideaeg ahjus on väga pikk. Nitreeritud detailid ei vaja termotöötlust säilitavad oma mõõtmed ja on puhtad. Võrreldes tsementeeritud detailidega on nitreeritud detailid kulumis- ja korrosioonikindlamad. Nitreeritud detailidel suureneb väsimustugevus.
Tsüaneerimine. See on materjali pinnakihi rikastamine nii süsiniku kui ka lämmastikuga. Selleks kasutatakse naatriumi ja kaaliumi tsüaanisoolasi. Tsüaanisoolad on väga mürgised sellepärast peab protsess toimuma hästi ventileeritud ruumides. Tsüaneeritakse madalal 500...600ºC või kõrgel temperatuuril 830... 850ºC. Madalal temperatuuril tsüaneerimisel rikastub pinnakiht peamiselt lämmastikuga kõrgel aga süsinikuga. Tsüaneeritud detailid vajavad karastamist ja madalat noolutamist . Võrreldes tsementeeritud pinnaga on tsüaneeritud pind on kulumiskindlam ja talub paremini tsüklilist koormust. Tsüaneerimise aeg on 1,5...6 tundi.
Malmi termiline töötlemine. Malmi töötlemise eesmärgiks võib olla sisepingete kaotamine, süsiniku väljapõletamine, omaduste stabiliseerimine ja parendamine . Valatud detailide jahtumisel tekkivad neisse sisepinged. Valupingeid saab kaotada vanandamise või lõõmutamisega. Vanandamine võib kesta 3...24 kuud. Lõõmutatakse 500ºC 3...4 tundi. Malmi kulumiskindlust saab suurendada karastamisega. Detailid kuumutatakse 800...880ºC ja jahutataks õlis. Seejärel noolutatakse 300...400ºC. Detailidel peale sellist töötlust säilib kõvaduse kuid kaovad sisepinged.
Vask ja vasesulamid
Vaske toodetakse vaskpüriidist. Toorvasest eraldatakse vask leek - või elektrolüütilise rafineerimise teel. Elektrolüütilise rafineerimise teel saadav vask on puhas (99,99%). Puhast vaske tähistatakse keemiliselt Cu . Vase sulamistemperatuur on 1083oC ja tihedus 8900 kg/m3. Masinaehituses kasutatakse vase sulameid . Tähtsamad vase sulamid on pronks ja messing . Elektrotehnikas on kasutuses puhas vask. Kui vasele lisada Al või Sb väheneb sulami juhtivus kolm korda.
Pronks on vase sulam tina, plii, alumiiniumi ja teiste elementidega. Pronksid jagunevad tinapronksideks ja tinavabadeks pronksideks. Pronksid töötlemisviisi järgi jaotatakse survega töödeldavateks ja valupronksideks. Valupronks sisaldab 77% vaske, 11% alumiiniumi, 6% rauda ja 6% niklit. Pronks on laialdaselt kasutatav laevaehituses, sest ta ei korrodeeru merevees . Tinapronksid jagunevad kahte rühma: deformeeritavad (tina kuni 5%) ja valatavad (tina üle 5%). Tinapronksist valmistatakse vee- ja gaasitorustike detaile ning laagriliudasid. Alumiiniumpronks sulam, milles kuni 10% (Al) alumiiniumi. Heade mehaaniliste omadustega deformeeritav ja valatav. Peale valmistamist vajab vanandamist.
Ränipronks sisaldab kuni 5% (Si) räni. Väga elastne materjal ja sobib vedrude valmistamiseks.
Berülliumpronks sulam, mis sisaldab 2...3% (Be) berülliumi. Töötlemise käigus vajab karastamist ja noolutamist. Sobiv kõvadus, tugevus ja elastsus membraanide ja vedrude valmistamiseks. Sama elastne, kui teras aga korrosioonikindel.
Kroompronks sisaldab kuni 1% (Cr) kroomi. Hea elektrit juhtiv ja kuumakindel materjal. Kroompronksist valmistatakse elektrimootorite kollektoreid, generaatorite kontaktrõngaid, keevituselektroode jne, kus vaja kuumakindlust. Kaadmiumpronks sisaldab 1% (Cd) kaadmiumi ja on pronksidest parim elektrijuht. Kasutatakse juhtmete valmistamisel.
Messinguks e valgevaseks nim vase ja tsingi(kuni 45%) sulamit. Messing, mis sisaldab vähem kui 10% tsinki kannab nimetust tombak. Mida suurem on messingis tsingi sisaldus seda hapram ta on. Messingid jaotatakse survega töödeldavaks ja valu messinguks. Valumessing sisaldab näiteks 66% vaske, 23% tsinki, 6% alumiiniumi, 3% rauda. Alumiiniumi, mangaani, nikli , räni vähene( kuni 1%) lisamine parendab messingite omandusi. Vase- nikli sulamid jagunevad konstruktiivseks ja elektrotehniliseks . Kuniaal sisaldab kuni 13% niklit ja kuni 3% alumiiniumit. Temast saab valmistada suure tugevusega detaile ja elektrotehnilisi tooteid. Tugevuse suurendamiseks tuleb kuniaali karastada ja vanandada, kusjuures tugevuse annab just vanandamine.
Uushõbe. See sisaldab kuni 30% (Ni) niklit ja 35% (Zn) tsinki ja on heleda värvusega. Uushõbe ei korrodeeru õhus. Sellest valmistatakse mehaanilise kella detaile, metallraha, söögiriistu.
Melhior .See on vase ja nikli (30%) sulam, mis sisaldab 1% (Mn) piires mangaani ja 0,8% rauda. Sellel materjalil on suur korrosioonikindlus . Sellest valmistatakse soojusvahetus aparaatide detaile, nõusid, münte, arstiriistu jne
Konstantaan. See materjal sisaldab kuni 40% niklit ja 2 % piires mangaani. Sellest valmistatakse küttekehade traati.
Nikeliin. See materjal sisaldab kuni 35% niklit. Sobib takistite valmistamiseks.
Kopell. See sulam sisaldab 43% niklit ja umbes 0,5% mangaani. Sellest valmistatakse termopaare.
Manganiin. See on vase sulam, mis sisaldab 2... 3% niklit ja 11... 13% mangaani. See materjal on suure elektrilise takistusega, mis vähe sõltub temperatuurist.. Sulamist valmistatakse elektriseadmete kütteelemente ja elektriseadmete täpisdetaile.
Alumiinium ja alumiiniumisulamid
Alumiiniumi saadakse boksiidist elektrilise rafineerimise teel. Alumiiniumit tähistatakse A999 kõige puhtam, A98, A97 jne. Alumiiniumi sulamistemperatuur on 660oC ja tihedus 2700 kg/m3 Puhas alumiinium on plastne ja mitte eriti kõva elektrit ning soojust hästi juhtiv. Masinaehituses kasutatakse peamiselt alumiiniumisulameid. Sulamite saamiseks lisatakse alumiiniumile kas vaske, magneesiumi, räni, tsinki, niklit võimangaani. Aldrei on sulam, mis sisaldab kuni 1% magneesiumi, rauda ja räni. Sobib juhtmete valmistamiseks sest on puhtast alumiiniumist tugevam ja vasest kergem.
Alumiiniumisulamid jagunevad survega töödeldavateks ja valusulamiteks. Survega töödeldavad sulamid jagunevad kahte rühma termiliselt mittetöödeldavad ja termiliselt töödeldavad. Esimesse rühma kuuluvad sulamid mangaaniga(1...1,6%) ja magneesiumiga(2...2,8%). Vase ja alumiiniumi sulamit nimetatakse duralumiiniumiks.
Duralumiinium on tugev ja sitke materjal. Sisaldab kuni 7% vaske ja kuni 1% magneesiumi, mangaani ja räni. Omaduste parandamiseks duralumiiniumit karastatakse ja vanandatakse. Vanandamine võib olla kas loomulik või kunstlik . Vanandamisprotsessis toimub tugevuse ja sitkuse suurenemine. Väga tugev on sulam, mille koostises on 1,7% vaske, 2,3% magneesiumi ja 0,5% räni. Seda sulamit karastatakse 465...475ºC juures ja vanandatakse 24 tundi 120...140ºC juures. Heade mehaaniliste omadustega on sulam, mis koosneb vasest 4,3%, magneesiumist 1,5%, mangaanist 0,6% ja ränist 0,75%. Valusulamitest on kõige levinumad silumiinid.
Silumiinideks nimetatakse alumiiniumi ja räni (8...14%) sulameid. Sulamitel , milles räni(10... 13%) ja vaske 0,8% või räni(8...10%) magneesiumi 0,3% ja mangaani 0,5%, on head valuomadused, need sulamid on ka sitked ja korrosioonikindlad.
Magnaalium sisaldab kuni 12% magneesiumi ja kuni 1% mangaani. Magnaalium on on kerge ja tugev materjal. Hästi keevitatav .
Alumell on nikli ja alumiiniumi sulam milles 2% alumiiniumi, mangaani ja räni. Suure kuumuskindluse ja elektritakistusega materjal.
Alumiiniumi kasutatakse ka pulbermetallurgias. Alumiiniumpulbri ja Al2O3 ( kuni 22% ) segu paagutamisel suure rõhu all temperatuuril kuni 500oC saadakse kerge, tugev, hästi töödeldav ja kõrge temperatuurikindlusega (kasutatav temperatuuride vahemikus 350...500oC). Kõik alumiiniumisulamid kaotavad 300oC juures oma tugevuse.
Magneesiumisulamid
Magneesiumisulamid on kasutatavatest metallidest kõige kergemad. Magneesiumi tihedus on 1740 kg/m³ ja sulamistemperatuur 650ºC. Magneesiumit keemilise aktiivsuse tõttu masinaehituses puhtal kujul ei kasutata. Magneesium süttib sulamistemperatuuri juures kergesti ja põleb heleda silmipimestava leegiga . Magneesiumisulamite peamised legeerivad elemendid on Al, Mn ja Zn. Magneesiumisulamid on korrosioonikindlamad kuipuhas magneesium.Alumiinium suurendab sulami kõvadust, tsink suurendab sulami plastsust ning valatavust ja mangaan suurendab sulami korrosioonikindlust. Valusulamite omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesiumisulamist detailid võivad töötlemisel kergesti süttida ja süttimisohu vähendamiseks lisatakse sulamitele berülliumi kuni 0,001%.
Titaan ja selle sulamid
Titaan ei ole haruldane metall , kuid seda leidub maakoores väga hajutatult. Kivimites ja savides leidub titaaniühendeid kuni 1%. Puhtal kuijul titaani looduses ei esine. Puhas titaan on hõbevalge metall, mille sulamistemperatuur on 1665oC ja tihedus on 4500 kg/m3 . Puhas titaan on tugev võrdlemisi rabe . Treida ja puurida on raske kuid keevitatav. Hõõguvpunasena on sepistatav. Titaan ja titaanisulamid on korrosioonikindlad, titaanisulamid on kergemini töödeldavad, sitkemad, lõõmutatavad, karastatavad ja noolutatavad. Titaani ja sulamite pinnale tekib õhu käes TiO2 mis tugev ja tihe ning kaitseb metalli. Titaani legeeritakse alumiiniumi, vanaadiumi, kroomi, molübdeeni ja mangaaniga, millede sisaldus sulamis on 2...5%. Titaani ja alumiiniumi sulam, mis sisaldab 50% alumiiniumi on kerge tugev ja temperatuurile 800oC vastupidav. Titaani ja nikli sulamist, milles 50% niklit, saab valmistada vastupidavaid vedrusid. Kuna titaan ei ole mürgine valmistatakse titaanist ja sulamitest arstiriistu, söömisriistu, toiduainetetööstusele seadmeid jne.
Laagriliuasulamid
Need sulamid peavad hästi vastu hõõrdekulumisele. Laagriliua materjal peab koosnema pehmetest ja kõvadest mikroosakestest. Kõvad osakesed toetavad võlli ja pehmed osakesed moodustavad õlile mikrokanalid. Laagriliua materjaliks sobivad babiidid , pronksid, paagutatud raua ja grafiidipulbri segu ning mittemetallid ( tekstoliit , plast , vilk , pressitud puit).
Babiit on materjal, millest valmistatakse liugelaagrite liugpindasid. Selles materjalis on põhikomponendiks tina ja sinna lisatakse veel pliid , antimoni, vaske, niklit, telluuri . Parimad babiidid on tinababiidid( 83...89% tina) milles antimoni ja pliid. Babiit laagriliuad on kasutusel ottomootorites. Raudteevagunite liugelaagri liudade materjal koosneb pliist, kaltsiumist ja naatriumist. Tina asendatakse liudades telluuri või nikliga ja saadakse häid laagreid . Pliibabiit sisaldab 78% pliid, 16% tina ja 6% vaske.
Alumiiniumlaagrisulamid. Liugelaagrite liudasid valmistatakse alumiiniumi sulamitest. Alumiiniumsulamisse lisatakse tina, pliid, vaske, antimoni ja niklit. Võrreldes babiidiga (tina ja plii sulam) on alumiiniumlaagrisulamil suurem tugevus ja korrosioonikindlus. Puuduseks alumiiniumlaagrisulamil suur joonpaisumistegur. Alumiiniumlaagrisulam sisaldab 18% tina ja 3% vaske. Tihti moodustab laagri liua alumiiniumist kere ava, mis tehakse keresse valamise käigus ja pärast töödeldakse mõõtu.
Tinapronks ja pliipronks. Diiselmootorites kasutatakse laagrimaterjalina põhiliselt tina- ja pliipronkse. Laagriliuana on levinud on ka fosfori sisaldusega sulamid .
Plii on sinakashall pehme materjal mille tihedus 11340 kG/m³ ja sulamistemperatuur 327°C. Suur osa pliid kasutatakse maailmas pliiakud valmistamiseks. Kuna plii on väävelhappekindel kasutatakse seda väävelhappetööstuses. Plii kaitseb inimest hästi radioaktiivse kiirguse eest, seetõttu valmistatakse pliist aatomielektrijaamade reaktorite kaitsekiht. Plii ühenditest valmistatakse värvipigmente n pliivalge, pliimennik jne. Pliisulfiid on hea pooljuhtmaterjal . Plii ja tinaga sulamit kasutatakse jootmisel. Pliisulameid kasutatakse hea korrosioonikindluse tõttu teraste kaitseks. Pliid kasutatakse trükitööstuses tähtede materjalina ja jahimehed valavad pliisulamitest kuule ning haavleid.
Kermised
Kermiseks nimetatakse suure kõvadusega ühendite osakestest pulbermetallurgilisel teel valmistatud tööriistamaterjale. Kermiste sideainena kasutatakse kõrge sulamistemperatuuriga metalle koobaltit, niklit, molübdeeni. Sideaine kogus on suurim volframkarbiidis. Oksiid- ja nitriidkermistes metalne sideaine puudub. Kermised on suure kõvaduse ja kulumiskindlusega. Volframkarbiid kerimised. Selles on kuni 25% koobaltit ülejäänud volframkarbiidid. Kasutatakse värviliste metallide ja malmide töötlemisel. Titaankarbiid kerimised. Titaankarbiid kermises on 20% niklit, 80% titaankarbiid. Tantaal kerimised ­ Selles on 12% koobaltit, ülejäänud on volframkarbiid. Kuna metallkarbiidid on kallid kuna volframi varud on ammendatud, siis on viimasel ajal hakatud kasutama mineraalkermiseid. Nendes kerimistes on põhiliseks komponendiks alumiiniumoksiid. Alumiiniumoksiidi baasil valmistatud mineraalkeermiste kuumuskindlus on kuni 1200ºC .Mineraalkermiseid on raske kinnitada. Nende põhiline kinnitamise viis on mehaaniline .
Metallide korrosioon
Korrosiooniks nim metallide ja nende sulamite hävimist ümbritseva keskkonna keemilise, elektrokeemilise või biokeemilise toime tõttu. Korrosiooni tulemusena metallid purunevad kas osaliselt või täielikult muutudes kasutamiskõlbmatuteks. Korrosioonile alluvad kõik metallid ja sulamid ning muutuvad tagasi esialgseteks ühenditeks millest neid saadi. Keemiline korrosioon esineb siis, kui metallid puutuvad kokku keemiliselt agressiivsete ainetega. Keemiline korrosioon tekib sisepõlemismootorite detailidel, elektrisoojendite kütteelementidel, summutites, heitgaaside torustikes jm mitmesugused gaasid. Keemiliselt aktiivsed vedelikud on kõik naftasaadused , kemikaalide vesilahused , mineraalväetiste lahused, vasksulfaat , propaniidid jms. Samuti tahked mineraalväetised põhjustavad teraste keemilist korrosiooni. Kaitseks korrosiooni eest kasutatakse metalseid ja mittemetalseid katteid . Metalsed katted on näiteks tsink, kroom, raud jt , mittemetalsed katted on värvid, plastid, fosfaadid jt. Elektrokeemiline korrosioon tekib metallidel nende kokkupuutel voolu juhtivate vedelikega (elektrolüütidega). See korrosioon sarnaneb oma olemuselt galvaanielemendi protsessiga. Terase pinnal moodustub elektrolüüdiga kokkupuutel galvaanielement, mille anoodiks on ferriit ja katoodiks süsinik. Anoodi- ja katoodireaktsioonide tulemusena ferriit lahustub ning moodustab elektrolüüdi ainetega korrosiooniprodukti rooste. Elektrokeemiline korrosioon tekib õhus, vedelikes ja pinnases. Mullad sisaldavad orgaanilisi happeid, mis kahjustavad terast, vaske, tsinki, pliid. Väga agressiivsed on leetemullad ja soomullad. Biokorrosioon tekib bakterite, seente ja vetikate poolt eritatavate ainete toimel. Bakterite elutegevusest tekkivad orgaanilised happed ja sulfolipiidid kahjustavad isegi roostevabu teraseid. Bakterid ja seened kahjustavad ka maa sees olevaid torustikke. Kõige parem elukeskkond on bakteritele ja seentele pinnaveed , muld, turvasmuld , reoveed. Hallitusseened tekitavad metalli pinnale sidrunhapet ja oblikhapet. Happed põhjustavad omakorda elektrokeemilist ja keemilist korrosiooni. Biokorrosioon kahjustab põllumajanduses kasutatavat tehnikat ja eriti elektriseadmeid. Biokorrosioon kahjustab ka ehitiste metallkonstruktsioone, mille tõttu need tehakse tsingitud konstruktsiooniterastest.
Plastid
Plastideks nimetatakse looduslikke ja sünteetilisi mittemetalseid kõrgmolekulaarseid ühendeid. Neid suure molekulmassiga keemilisi ühendeid nimetatakse polümeerideks (vaikained). Polümeeride molekulid koosnevad suurest arvust ühte või mitut tüüpi korduvatest lülidest. Plastidel on väike tihedus suur korrosioonikindlus, enamikel plastidel on ka suur hõõrdetegur. Plastid on head dielektrikud, isolaatorid ja heli summutavad omadustega. Plastikud on ka dekoratiivsed materjalid. Plastidel on väike kuumuspüsivus, soojusjuhtivus ja hügroskoopsus. Plastid vananevad ja vananedes kaotavad oma omadused. Plastid jaotatakse kas termoreaktiivseteks (reaktoplastid) ja termoplastseiks. Termoplastidel ei muutu korduval kuumutamisel kuju ega koostis. See on tingitud sellest, et nendes plastides on molekulivahelised jõud suured. Reaktoplastidel aga muutub temperatuuri mõjul kuju ja koostis ning kaob plastsus . See on tingitud sellest, et molekulidevahelised sidemed on nõrgad. Selleks , et saada teatavate omadustega plaste lisatakse neile lisaaineid so täiteaineid, kõvendeid, plastifikaatoreid , värvaineid, stabilisaatoreid ja katalüsaatoreid. Täiteained suurendavad plastide tugevust ja muudavad nad odavamaks. Täiteainetena kasutatakse kas orgaanilisi või anorgaanilisi aineid. Orgaanilistest ainetest on levinud puidujahu, tselluloos , puuvilla jäätmed, puuvillriie, paber jne. Anorgaanilistest aga grafiit, talk , kvarts , klaaskiud, klaasriie , vilgupuru. Täiteainete maht plastides on umbes 70% ja enam. Plastifikaatorid muudavad materjali elastsemaks, parandavad töödeldavust, vähendavad haprust ja suurendavad valu omadusi. Plastifikaatoritena kasutatakse mitmesuguseid estreid (küllastamata süsivesikuid), kastoorõli ja veel dilbutüülftalaati. Plastidele lisatakse veel stabilisaatoreid, need väldivad plasti vananemist. Lisatakse veel katalüsaatoreid, mis kiirendavad plastide tootmisprotsessi (lubi ja magneesium). Plaste üldiselt ei värvita (värvid nakkuvad plastidega halvasti) vaid neisse lisatakse värvaineid (roheaine ­ kroomoksiid, valge - tinaoksiid). Kõvendid kiirendavad vaigu kõvaks muutumist.
Polüetüleen ( termoplast) on polümeer, mis koosneb ainult vaigust ning on niiskuskinde ja gaasitihe. See polümeer on poolläbipaistev värvuseta aine, mille sulamistemp. on saamisviisist olenevalt 105...130ºC. On heade dielektriliste omadustega ning happe ja leelisekindel. Laguneb kloori ja fluori mõjul. Toodetakse nii kõrg - kui ka madalrõhu polüetüleeni. Nad erinevad üksteisest tootmistehnoloogia, füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest. Madalrõhu polüetüleenil on suurem mehaaniline tugevus ja jäikus kui kõrgsurvesurve polüetüleenil. Madalrõhu polüetüleenist valmistatakse mitmesuguseid torusid ja voolikuid, kaablite isolatsiooni kuid ka raadiote detaile. Valmistatakse ka mahuteid ja väikestele koormustele töötavaid hammasrattaid. Kõrgrõhu polüetüleenist valmistatakse pakkematerjale. Füsioloogiliselt kahjutu .
Polüetüleenteraftalaat (polüester) on valge või helebeez läbipaistmatu heade füüsikaliste omadustega plast, mille sulamistemp 265ºC. Vastupidav benseenide ja hapete suhtes, kuid lahustub fenoolides . Üle 100ºC temperatuuril laguneb ammoniaagi ja leeliste lahustes. Sellest plastist toodetakse mikroobide ja koide kindlat kilet , plastdetaile ja keemiatööstuse masinate osi.
Polüformaldehüüd tugev suure kulumiskindlusega valge läbipaistmatu põlev plast. Sulamistemperatuur 160...180ºC toatemperatuuril vastupidav paljudele lahustitele kuid laguneb orgaaniliste hapete toimel. Peale vanandamist omandused ei muutu peaaegu üldse. Sellest plastist toodetakse masinaosi ja kiudaineid.
Polüvinüülkloriid (termoplast) on valge tahke aine. Kui sellest toodetakse torusid, siis nimetatakse teda lihtsalt plastiks. Kui aga kõva lehena, siis nim vinüülplast. Polüvinüülkloriidil on head dielektrilised ja plastilised omadused. Samas on PVC väike temperatuurikindlus laguneb üle 100ºC juures. Polüvinüülkloriid ei ole vastupidav nitrobenseenile, dikloroetaanile, tsükloheksanoonile. Püsiv on vee, hapete, leeliste, soolade vesilahuste ja naftasüsivesinike suhtes. Plastifikaatorite abil saab polüvinüülkloriidist valmistada mitmesuguste omadustega materjale. Vinüülplast, mis sisaldab 10% plastifikaatorit on kõva, heade füüsikalismehhaaniliste omadustega materjal. 40% plastifikaatorit sisaldav materjal on elastne ja külmakindel. Polüvinüülkloriid ei põle. Polüvinüülkloriidist valmistatakse happeaku anumaid ja separaatoreid. Dielektrolüüsi anumate seinad kaetakse vinüülplastiga. Plasti kasutatakse veel kaablijuhtmete isoleermaterjalina ja metalltorude kaitseks korrosiooni eest. Tehisnahka, põrandakatteid, painduvaid torusid, säärikuid toodetakse plastisoolidest. Orgaanilistes lahustites lahustatud plastisoolidest toodetakse kilet ja kiudaineid.
Kapron , nailon , perlon , dederon , aniid , niplon . Polüamiidi, millele on lisatud 3...5% grafiiti kannab eelpoolseid nimetusi . Kapron on mitu korda kulumiskindlam kui teras ja mõned värviliste metallide sulamid. Kapron on antifriktsioonne materjal. Kapronil on väike soojusjuhtivus. Detailide valmistatakse survevalu teel. Kapron annab hästi lõiketöödeldav. Kapronist detaile saab liimida ja keevitada. Kapron ei ole väävelhappekindel ja lahustub fenoolides ning trikloroetaanis. Polüamiidkiudainest valmistatakse rehvikoorti, filtrimaterjali, kalavõrku, köit, tekstiile. Aromaatsetel polüamiidkiudainete temperatuurikindlus on 350...600ºC.
Polüester. See on sünteetiline kiudaine, millel suur temperatuurikindlus. Sellest valmistatakse riiet, mis kulumis- ja valguskindel kuid vähevastupidav kuumale leelisele. Seda riiet nimetatakse lavsaaniks, dakroniks, elaaniks, terüleeniks. Polüesterniidist valmistatakse trikotaazitooteid, krimpleeni ja melaani. Tehnilise polüestri kiust valmistatakse nööri, veorihmu, konveierilinte, köisi, filtreid jne.
Polüakrülaat. See sünteetiline polümeer on tahke läbipaistev termoplastne materjal, mis lahustub orgaanilistes lahustites. Sellest toodetakse polümetüülmetakrülaati.
Pleksiklaas e polümetüülmetakrülaadist valmistatakse valguskindlat orgaanilist klaasi, kilet, läätsesid. Sellel materjalil on väga hea läbipaistvus. Püsiv vees, leelistes, hapete vesilahustes, bensiinis ning õlides. Kahjustub kontsentreeritud väävel-, lämmastik- ja kroomhappes. Lahustub benseenis, dikloroetaanis, propanoonis. Lahuste abil saab tekitada materjalide pinnale läbipaistvat lõhnatut värvkatet. Termoplastne polükrülaat
Uretaankautsuk e sünteetiline kautsuk. See on eetrite ja estrite reaktsioonisaadus. Tihedus 1210 ... 1250 kg/m³ . Sünteetilisel kautsukil on suur kulumiskindlus, elastsus ja tõmbetugevus. Väike kuumuskindlus kuni 130ºC, külmakindlus - 35ºC, veekindlus, happe- ja leelisekindlus. Sellest kautsukist valmistatakse jalatseid, taldu, kaablikatet, tihendeid, kiirguskaitseriietust.
Fenoplastid . Need plastid koosnevad täiteainest ja sideainest, milleks fenoolformaldehüüdvaigud. Täiteainena on kasutusel pulbrit või kiudmaterjali. Puitkihtplast koosneb vaigust ja puiduspoonist. Puuvillriidest ja vaigust koosnevat lehtmaterjali nimetatakse tekstoliidiks ning paberikihtidest ja vaigust koosnevat materjali nimetatakse getinaksiks. Veel valmistatakse klaasriidest ja vaigust klaastekstoliiti. Osa vaikaineid kõvenevad kõvendi toimel osa õhu käes seistes. Suure hõõrdeteguriga plaste saadakse aspesti ja vaigu segudest. Pidurilintidele lisatakse tugevduseks ka messingtraati. Fenoplastid võivad olla veekindlad, kuumuskindlad, happekindlad, suure löögisitkusega ning elektrit mittejuhtivad materjalid.
Klaas
Klaaside liigitus
· Pudeli ja aknaklaas ­ klaas mis sisaldab 70% räni , kuni 10 % - CaO; kuni 2% - MgO; kuni 2 % alumiiniumoksiidi; kuni 15% - Na2O . Pudeliklaasil tumepruun värvus on tingitud Fe(III) ühenditest ja rohekas värvus Fe(II)ühenditest. Kui lisada manaanioksiidi siis saadakse klaasile teisi värve.
· Kuumuskindel klaas ­ klaasimassile lisatakse booraksit - Na2B4O7. Klaasil suureneb soojusjuhtivus ja väheneb paisumistegur. Sellest klaasist saab valmistada suure paksusega esemeid. Suure soojusjuhtivuse tõttu ühtlustub eseme temperatuur kiiresti ja klaasese ei purune .
· Keemiliselt vastupidav klaas ­ keemiliselt vastupidavasse klaasi lisatakse booraksit, alumiiniumoksiidi Al2O3, tsinkoksiidi ZnO. Selles klaasismassis ei tohi olla Na2O ja K2O.
· Optilised klaasid ­ klaasid milledel valguskiire murdumisnäitaja on suurem. Liigitatakse kroonklaasid (murdumisnäitaja alla 1,6) ja flintklaasid (murdumisnäitaja üle 1,6). Kroonklaasile lisatakse BaO ja flintklaasile PbO ( kuni 80%).
· Kristallklaas ­ kristallklaasil on suurem murdumisnäitaja. Klaasis sees on palju väikesi prismasid, mis panevad klaasi särama. Klaasimassile lisatakse kuni 30% PbO või BaO. · Karastatud klaas ­ tavalise klaasi purunemisel tekkivad teravad ja pikad killud . Karastatud klaasi purunemisel tekikivad väikesed peaaegu ruudukujulised nuri servaga tükid. Karastadud klaasil on suurem vastupidavus löökidele ja paindele. Karastatud klaasi saadakse karastamise teel st klaasi kuumutatakse ja jahutatakse kiiresti õhuvoolus või õlis. Kuumutamisel kaovad sisepinged.
· Tripleksklaas ­ on kolmekihiline klaas, kus kahe karastatud klaasikihi vahele paigutatakse kõrgelastne plastmassikiht, mis nakkub klaasikihtide külge. Selle klaasi purunemisel ei lenda killud laiali vaid jäävad plastikihi külge. Väga tugev ja kuumuskindel klaas saadakse siis kui klaasi pinda töödelda vesinikfluoriidhappega.
· Sitall (silikaat + kristall ) ­ klaas, mis talub kõrgeid temperatuure kuni 1000oC. Klaasi sisse viiakse peeneks jahvatatud ained. Kristallid moodustataks Cu, Ag, Au või mõnede soolade ja oksiidide abil. Kristallid tekkivad klaasi siise pikaajalise ja keeruka termilise töötluse käigus. Kui kristallilisus on saavutatud jahutatakse klaas. Protsess võib kesta 10 tunde. Kui kristalle on üle 40% kogumassist on klaas läbipaistmatu. Kui sitlallis tekkivad mikropraod siis need ei lähe kuumutamisel-jahutamisel edasi.
· Kvartklaas ­ see klaas neelab UV kiirguse pea täielikult. Selle klaasi tootmiseks sobib kvarts SiO2. Kvartsiliivast valmistatud klaas ei ole läbipaistev. Kui klaasis on on alla 95% kvartsi , siis on klaas läbipaistev. Mäekristallist valmistatud klaas on aga hästi läbipasistev. Kvartklaas on temperatuurikindel (1400oC). Kvartklaasi on raske töödelda. Kui seda klaasi puudutada sõrmega jääb klaasile sõrmejälg. 1000oC juures selline klaas praguneb ja puruneb.
Värvid
Värvid on peeneks jahvatatud pigmendist ja sideainest koosnevad kattematerjalid, milledega kaitstakse metalle korrosiooni eest. Värvid sisaldavad peale pigmendi ja sideaine veel täiteaineid, lahusteid, plastifikaatoreid, sikatiive, tahkesteid jt lisandeid.
Pigmendid on peeneksjahvatatud värvilised pulbrid , mis segunevad hästi värvi koostisse kuuluvate vedelikega ja annavad värvile tooni, kuid ei lahustu neis. Tuntumad pigmendid on ooker, rauamennik , grafiit, tsinkoksiid , tsinkfosfaat, kaltsiumkromaat, baariumkromaat jne. Pigmentidena kasutatakse ka metallide vase, tsingi, pronksi, alumiiniumi pulbreid. Sideained ühendavad pigmendiosakesi ja täitematerjaliosakesi aluspinnaga tugevasti nakkuvaks kelmeks. Sideaineteks kasutatakse värnitsaid, looduslikke ja tehisvaike, emulsioone, liime ja muid kelmet moodustavaid aineid.
Täiteained parendavad värvi ilmastikukindlust, veepidavust, tugevust, voolavusomadusi ja adhesioonivõimet. Täiteaineid kasutatakse ka pahtlite koostises. Täiteainetena kasutatakse pulbrilisel kujul kriiti, talki, kaltsiiti, dolomiiti, vilku.
Lahustid , vedeldid ei kuulu värvi põhikooseisu. Lahusteid lisatakse värvidele enne värvi kasutamist. Lahustiga pannakse paika värvi õige viskoossus . Vedelditega vedeldatakse värvi pastad ja pulbrid. Vedeldid sisaldavad kelmet moodustavaid aineid.
Plastifikaatorid suurendavad värvkatte elastsust. Taimseid õlisid sisaldavates värvides plastifikaatoreid ei kasutata. Tuntumad plastifikaatorid on dibutüülftalaat, kamper ja riitsinusõli. Looduslikke ja sünteetilisi vaike kasutatakse lakkide valmistamisel ja et värvitud pinnad ei praguneks lisatakse lakkidele plastifikaatoreid.
Tahkestid on ained, mis parendavad mitmete vedelpolümeeride kõvenemist.
Antioksüdante lisatakse värvidele selleks et vähendada õhuhapniku kahjulikku mõju värvkattele. Hapnik muudab värvkatte hapraks ja põhjustab tuhmumist.
Pindaktiivsed ained suurendavad värvide koostisainete nakkumist aluspinnaga. Tuntumad pindaktiivsed ained on silikoonõli, rasvhapped, rasvhapete soolad , trietüülamiin.
Värvide liigitus
Veevabad värvid ­ õlivärvid , lakkvärvid, pulbervärvid
Vesivärvid ­ liimvärvid, lubivärvid, silikaatvärvid
Emulsioonvärvid ­ polüvinüülatsetaatvärvid, akrüülvärvid, glüftaalvärvid, stüroolbutadieenvärvid
Õlivärvid
Need värvid on pigmentide ja täiteainete suspensioonid. Sideainena kasutatakse värnitsaid(taimeõlid), segavärnitsaid ja tehisvärnitsaid. Tehisvärnitsatest on enamkasutatavad pentaftaal - ja glüftaalvärnitsad. Värvikelme kvaliteedi parandamise eesmärgil lisatakse õlivärvidele vaikaineid. Õlivärvid on hea nakkuvusega ilmastikukindlad ega nõua alusvärve. Kuivavad 48 tundi toatemperatuuril. Õlivärvid ei läigi ega ole vigastustekindlad.
Lakkvärvid e emailvärvid
Need värvid on pigmente sisaldavad lakid. Kuivades moodustavad lakkvärvid kõva läikiva kelme. Kasutatakse õlilakkvärve, alküüdlakkvärve, epoksüüdlakkvärve, nitrolakkvärve jne. Osa emaile kuivatatakse 80...100°C( melamiinlakkvärv) juures 2...4 tundi osa kuivavad toatemperatuuril 1...2 tundi(nitrotsellulooslakkvärv).
Pulbervärvidena kasutatakse termoreaktiivseid vaike ja termoplastseid polümeere. Pulbervärvid nakkuvad hästi metallidega ja moodustavad ilmastikukindla, läikiva katte. Epoksüvaikkatted on kasutuses tööstuses vee ja toiduainetega (happeliste)kokkupuutuvate pindade kaitseks.
Emulsioonvärvide sideaineks on polümeeri ja vee emulsioon . Kuivades vesi aurustub ja polümeer moodustab hästi nakkuva kelme. Tuntumad värvid on polüvinüülatsetaat- , akrüül- , glüftaalemulsioonvärvid. Emulsioonvärvid ei sisalda tuleohtlikke orgaanilisi lahusteid.
Kruntvärve kasutatakse värvitavate pindade ettevalmistamisel värvimiseks. Kruntvärv nakkub hästi pinnaga ja seob värvikihi paremini alusmaterjali külge. Nakke suurendamiseks lisatakse kruntvärvidele taimseid õlisid. Kruntvärv peab sisaldama samu side- ja täiteaineid mis värvid..
Pahtlid on pigmentide, täiteainete ja sideainete pastataolised segud . Pahtliga tasandatakse pind enne värvimist. Pahtlitele võib lisada lakki või värvi ja peeneksjahvatatud talki.
Värvimisviisid
Värvimisviisi valik sõltub värvist, eseme kujust , nõutavast kvaliteedist ja olemasolevatest seadmetest. Värvimisviisist sõltub otseselt värvikulu ja tööjõudlus. Masinate ja seadmete värvimisel kasutatakse järgmisi värvimisviise: pintsliga värvimine, õhuvoolus pihustamine , survepihustamine , elektriväljas pihustamine, elektriväljas sissekastmine, ülevalamine. Enne värvimist tuleb värvitav pind ja värv tööks ette valmistada. Kõik värvid enne kasutamist tuleb hoolikalt segada. Segamise käigus lisatakse lahustid ja vedeldid, et saavutada värvile vajalik viskoossus. Värvi viskoossus määratakse värvi viskosimeetriga.
Õhuvoolus pihustamise seade koosneb värvipihustist, kompressorist, ressiiverist ja õhupuhastist. Õhuvoolus pihustamise värvipihusteid on kahte tüüpi: madalrõhu (0,25...0,3 MPa) ja keskrõhu (0,3...0,6 MPa). Selle värvimisviisi puudusteks on suur värvikadu, lahustite vajadus, tuleohtlikus (lahustitest), ventilatsiooni vajadus, vesikardinate vajadus ja töötajal respiraatori kasutamine.
Survepihustamine on üks paremaid värvimisviise, sest selle viisiga on võimalik peale kanda kõiki värve. Värvimisseade koosneb kõrgrõhukompressorist rõhupaagist, kõrgrõhupihustist, kõrgrõhuvoolikutest ja värvipaagist. Survepihustamisel on värvikadu väiksem kui õhuvoolus pihustamisel. Värv võib olla suurema viskoossusega. Osa lahustist lendub pihustamise käigus ja värv kuivab kiiremini. Kui siia lisada elektriväli väheneb värvi kadu veelgi. Elektriväljas värvimisel on ese miinusega ja pihusti plussiga ühenduses. Pinge on 10000...15000 V. Elektrivälja mõjul liiguvad värviosakesed värvitavale pinnale ühtlase kihina. Pihusti töörõhk on 12...20 MPa. Pihustuse parandamiseks lisatakse värvile glükoolestreid või alkohole. Halvasti pihustuvad elektriväljas tärpentin, lakibensiin, tolueen , solvent. Survepihustamist kasutatakse nii masinvärvimisel kui käsitsivärvimisel.
Sissekastmise ja ülevalamisega värvimine on põhiliselt kasutamisel auto- ja muude masinate koostamise tehastes . Selle värvimisviisi juures on vaja suuri vanne. Värvitav seade või masin kastetakse värvi sisse. Hoitakse selles ja tõstetakse siis nõrguma. Peale nõrutamist toimub kuivatamine . Liigne värv valgub pinnalt maha. Selle värvimisviisi juures ei saa kasutada kiiresti kuivavaid värve. Vajaduse kasutatakse selle värvimisviisi juures ka elektrivälja. Detail on miinus ja vann on pluss. Elektriväljas kinnitub värviosake paremini pinnale.
Kuivatamine. Eristatakse loomulikku ja kunstlikku kuivatamist. Loomulikul kuivatamisel peab temperatuur olema vähemalt +15°C ja suhteline õhuniiskus kuni 65%. Ruum peab olema tolmuvaba. Kunstlik kuivatamine jaguneb konvektsioon- ja kiirguskuivatamiseks. Konvektsioonkuivatamisel on ruumi temperatuur 60...200°C. Ruumi temperatuur hoitakse vajalikul tasemel ettekuumutatud õhu või põlemisgaasi juhtimisega kuivatusruumi. Kiirguskuivatamise juures kasutatakse põhiliselt infrapunast kiirgust. Infrapunase kiirguse kasutamisel hakkab värv kuivama materjali pinnalt. Kuivamisel ei tekki värvikelmesse poore. Infrapunase kiirguse keskkonnas kuivavad hästi melamiin -, epoksüüd-, alküüd- ja karbamiidvärvid.
Pindade ettevalmistamine
Värvitav pind tuleb puhastada vanast värvist, korrosioonist, tagist, aluste, hapete ja muude kemikaalide jääkidest. Vana värvkate eemaldatakse mehaaniliselt või keemiliste lahuste abil. Kõige paremini eemaldab vana värvi naatriumhüdroksiidi kuum vesilahus. Rasv eemaldatakse pindadelt leeliseliste või orgaaniliste lahustega . Väga hästi eemaldab pinnalt rasva 150°C kuum aurujuga. Peale rasva eemaldamist paljud metallid hakkavad kohe korrodeeruma. Roostet ja korrosiooni eemaldatakse pindadelt mehaaniliselt smirgelpaberi või smirgelkäiaga. Efektiivne on rooste ja korrosiooni eemaldamine liivajoaga. Kasutatakse 0,8...1,5 mm tera läbimõõduga kvartsliiva. Suurema läbimõõduga liivaosake riku pinnasileduse. Paljud ettevõtted kasutavad pindade puhastamisel haavlijuga. Haavlite läbimõõt 0,3...1,5 mm, õhurõhk 0,5...0,6 MPa. Haavliteks sobivad sõelutud metallipuru või valmistatud terashaavlid. Haavlid kogutakse kokku ja kasutatakse korduvalt. Haavlijoa düüs valmistatakse metallkeraamilisest sulamist.
Puhastatud pindade passiveerimine on vajalik teha peale pindade puhastamist kui ei ole võimalik kohe kruntida. Passiveerimise lahus valmistatakse naatriumnitritist või trinaatriumfosfaadist. Need lahused kaitsevad puhast metalli pinda korrosiooni eest 2...3 päeva. Neil juhtudel, kui ei ole võimalik pinnalt roostet eemaldada töödeldakse pinda roostemuunduriga. Roostemuundur kantakse pinnale, kus ei ole lahtist roostet ja lastakse seal mõjuda. Enamikul juhtudel kestab muundumine 24 tundi. Peale rooste muundamist võib pindasid kohe kruntida. Kasutatakse ka kruntroostemuundureid, mis peale kuivamist tugevasti nakkuvad metallipinnaga.
Metallide konversioonkatted
Konversioonkatted saadakse metalli pinnale selle pindmise kihi keemilisel või elektrokeemilisel ümberkujundamisel. Paljude metallide pindasid oksüdeeritakse ja teraseid veel fosfaaditakse. Teraseid oksüdeeritakse 500...600°C aurujoaga. Keemiliselt oksüdeeritakse teraseid leeliste ja nitraatide lahustega. Musta värvi terasesemeid oksüdeeritakse värnitsaga temperatuuril 200...400°C nii, et värnits söestub. Elektrokeemiliselt oksüdeeritakse terast naatriumhüdroksiidi lahuses, kus detail on anood ja katood on terasplaat. 40 min jooksul moodustub terasdetaili pinnale vastupidav musta värvi oksiidikiht . Metallidest oksüdeeritakse veel alumiiniumi, vaske. Väga levinud on teraspindade fosfaatimine. Enne fosfaatimist tuleb pind hästi puhastada. Eristatakse külm-ja elektrokeemilist fosfaatimist. Terase pinnale tekib õhuke fosfaatkate. Kõige parem tulemus saavutatakse elektrokeemilisel fosfaatimisel. Fosfaadi kiht on hallikat värvi ja kaitseb metalli värvikihi all.
Metallkatted
Metalsed kaitsekatted mitte ainult ei kaitse alusmetalli korrosiooni eest, vaid suurendavad detaili pinna kõvadust, kulumiskindlust, peegeldusvõimet, dekoratiivsust. Sõltuvalt kaitsetoimest jaotatakse metallkatted anoodseteks ja katoodseteks. Anoodseteks nimetatakse metallkatteid millel on alusmetalliga võrreldes negatiivne potentsiaal st kaitsev metall on kaitstavast metallist aktiivsem. Kui teras on kaetud tsingiga, siis kaitsev metall on anoodiks. Väliskeskkonnas anoodne kate hävib. Kaitstav metall teras on katoodiks ega hakka enne korrodeeruma, kui pole kogu tsingi kiht pinnalt kadunud. Terasele anoodiks on veel alumiinium ja kaadmium . Katoodse katte puhul on kaitsev metall kaitstavast vähem aktiivne. Kui teras on kaetud nikliga, siis nikkel on katoodiks. Nikkel kaitseb terast seni, kuni kaitsekiht on terve. Kui nikeldatud pinda mehaaniliselt vigastada korrodeerub teras kiiremini kui tavaliselt. Metallide metallkattega katmise moodused on järgmised: galvaaniline menetlus, termomehaaniline menetlus, sulametalli pinnale pihustamine ja sulametalli sisse kastmine.
Galvaaniline katmine toimub elektrivälja keskkonnas. Detail paigutatakse elektrolüüdi vanni. Detail on katood ja vann või lisa elektrood on anood. Elektrolüüdiks on sadestatava metalli soolad. Elektrolüüti lisatakse elektrijuhtivust tõstvaid aineid, happesust reguleerivaid aineid katoodi polariseerivaid aineid ja pindaktiivseid aineid. Katte paksus sõltub elektrolüüti läbivast elektrihulgast, kattematerjali tihedusest, voolutihedusest katoodil ja elektrolüüsi kestvusest. Keeruka kujuga esemeid ei ole võimalik ühtlaselt katta . Katte ühtlus sõltub elektrolüüdi elektrijuhtivusest. Enne katte pealekandmist puhastatakse esemed mehaaniliselt, keemiliselt ja elektrokeemiliselt. Kaetavad pinnad peavad olema siledad ilma kriimudeta. Rasvasele pinnale metallkate ei tekki. Elektrokeemilisel töötlemisel eralduvad pinnalt rasvad ja õlid kõige paremini. Keemilisel töötlemisel kasutatakse peamiselt leeliselisi või orgaanilisi lahuseid. Kui metalli pind on kaetud roostega kasutatakse pinna puhastamiseks söövitamist. Musti metalle söövitatakse väävel- või soolhappe vesilahustega. Oksiidid lahustuvad soolhappes paremini. Alumiiniumisulamite söövitamisel kasutatakse 5...10% soolhappevesilahust. Vahetult enne elektrolüüsiprotsessi metalli pind dekapteeritakse e täiendavalt söövitatakse, et pind parema nakkumise saavutamiseks aktiveerida.
Tsinkimine võib toimuda elektrokeemiliselt või sula tsingi pealekandmisega. Elektrolüüsil kasutatakse aluselisi või happelisi elektrolüüte. Kuna aluseline elektrolüüt sisaldab tsüaniidi on protsess mürgine. Happeline elektrolüüt ei ole mürgine kuid ei taga ühtlast pinnakatet. Elektrolüüs toimub 20...40°C juures voolutihedus 100...600 A/m². Peale vajaliku paksusega katte saamist tsingi pind passiveeritakse kroomhappe või selle soolade lahusega. Enne passiveerimist tsingitud pind helestatakse lämmastikhappe, väävelhappe või kroomtrioksiidi vesilahustes. Kui soovitakse tsingitud pinnalt suurt vastupidavust siis pind kaetakse värvi või lakiga või fosfaaditakse.
Kadmeerimine e kaadmiumiga katmine. Kaadmium on tsingist keemiliselt püsivam, kuid lahustub orgaanilistes hapetes kiiresti. Kaadmium on rauale anoodseks kaitsekatteks ning kaitseb rauda teatud tingimustes paremini kui tsink. Kaadmiumi helestatakse nii samuti kui tsinki ja pärast kaetakse värvitu laki kihiga .
Tinatamine. Väävelvesinik ja väävelhappe vesilahus tina ei kahjusta. Õhu käes tina kattub tinaoksiidiga ja õhuga edasi ei reageeri. Leelised kahjustavad tina pinda ja reaktsiooni tulemusena eraldub keskkonda vesinik. Tina kiht ei kaitse terast korrosiooni eest, kuna on terasele katoodiks. Tinaga kaitstakse vaske väävli kahjuliku mõju eest. Galvaanisel teel metalli pinnale kantud kiht ei ole eriti vastupidav ja seetõttu on soovitav tina pind üle kuumutada. Tina pinna parendamiseks tuleb galvaaniliselt kaetud pind või ese üle kuumutada glütseriinis 250...270°C. Heade omadustega on tina- vismuti sulamist kaitsekate. Veel võib tina või tina-plii sulami metalli pinnale kanda kuumalt sulas olekus. Tinatatav pind tuleb kõigepealt puhastada räbustiga. Seejärel kuumutada jootelambiga. Kuumale pinnale võib puistata tina puru või valada sulatatud tina. Mõõtmetelt väikesi detaile saab tinaga katta sula tina vannis sissekastmise teel.
Pliiga katmist kasutatakse mustade ja värviliste metallide kaitseks, kus tegemist agressiivsete gaasidega, lahustega või väävliühenditega. Terasele on plii katoodiks. Pliid kantakse pinnale kuumalt või elektrokeemilisel teel. Eelektrolüüdi koostis võib olla järgmine: pliiinitraat, ammooniumsulfaat ja polüetüleenpolüamiin. Sellise vesilahusega voolutiheduse juures 100 A/m saadakse tihe poolläikiv pliikate.
Vasetamine on kasutusel seal, kus soovitakse terast katta nikli või kroomi kihiga. Vask ei kaitse terast korrosiooni eest, kuna on rauale katoodiks. Enne kroomimist või nikeldamist vasetamine on väga levinud, kuna siis saadakse püsivam kate. See vasetamisprotsess on väga mürgine, kuna elektrolüüsil kasutatakse tsüaniide. Vaske on väga kerge poleerida ja saada väga ilus läikiv kate ja seda kasutatakse näiteks vaskpillide ilusamaks tegemisel. Vase ja pronksi vasetamisel kasutatakse vasksulfaati ja väävelhapet elektrolüüdi koostises voolutihedusel 100...500 A/m .
Nikeldamine on kasutusel seal, kus soovitakse saada ilusat läikivat katet . Nikkel on terasele katoodiks ja poorse katte korral ei kaitse pinda korrosiooni eest. Kui nikeldatud pind saab mehaaniliselt kahjustatud hävineb teraspind kiiremini tavalisest . Hästi aitab olukorrast välja vask, mis kantakse enne nikeldamist terasele. Elektrokeemilisel teel sadestatud nikkel on suure kõvadusega. Kui nikeldamisel kasutatakse elektrolüüdis lisandeid fosforit ja boori saadakse korrosioonikindel ja ühtlase paksusega niklikiht. Alumiiniumi tuleb enne nikeldamist söövitada kroomhappe ja väävelhappe seguga . Vase ja vasesulamite nikeldamisel peab detailide ühendamisel vooluringi kasutama nikkeltraati.
Kroomimine on levinud terase katmise viis, kuid ilma aluskihita ei kaitse kroom terast korrosiooni eest. Kroomiga kaetakse terastetaile, et vähendada neis sisepingeid. Veel võib kroomiga katta terast mitmekihiliselt, selle menetluse abil viiakse mõõtu näiteks laagripindasid ja kulunud liugelaagreid. Kui kroomitakse terast ilu pärast kasutatakse aluskihiks vaske või niklit. Kroom sobib hästi vasesulamite, alumiiniumisulamite ja tsingi katteks. Kroomimisel on elektrolüüdid keeruka koostisega ja kroomimise puuduseks on suur voolutihedus. Voolutihedus on vahemikus 500... 30000 A/m. Veel on elektrolüüsil puuduseks see, et vannid peavad olema jahutusega sest töötemperatuur on 18...20°C, suurte voolude kasutusel voolu juhtiv elektrolüüt kuumeneb. Kuumas keskonnas elektrolüüsi protsess aeglustub või ei toimu üldse.
Kütuste koostis
Kütus e kütteaine on süsivesinikke sisaldav põlevaine, mida kasutatakse soojusenergia saamiseks või keemiatööstuse toorainena. Agregaatoleku järgi jagunevad kütused:
· tahked kütused, · vedelkütused, · gaasikütused
Päritolu järgi jagunevad kütused:
· looduslikud kütused, · tehiskütused
Looduslikud kütused on: maasüsi (kivisüsi, pruunsüsi) maagaas, põlevkivi, nafta, turvas , küttepuit, puidu ja taimede jäätmed (teravilja põhk,, päevalille ja rapsi varred).
Tehiskütused on: puidu- ja kivisöekoks, turba- ja puidubrikett, mootorikütused, vedelgaas , generaatorigaas , biogaas , biovedelkütus, sõmerdatud kivi- ja puidusüsi. Kütuse põlemisel täpsemalt oksüdeerumisel vaba või seotud hapnikuga vabaneb soojusenergia. Soojusenergia mõõtühikuks on J( dzaul ). Energeetikas kasutatakse ühikuid kJ, MJ, GJ, Ws, kWh, MWh, GWh . Kütuste tähtsaim iseloomustussuurus on kütteväärtus.
Kütteväärtus on soojushulk, mis eraldub ühe massi- või mahuühiku kütuse täielikul põlemisel. Mõõtühikuks on sobilik MJ/kg või kWh/kg.
Kütuste kütteväärtused
· Kivisüsi = 5,8...9,1 kWh/kg · Pruunsüsi = 2,3...6,4 kWh/kg · Turbabrikett (10% niiskust) = 4,7...5,5 kWh/kg · Küttepuit (18% niiskust) = 2,9...5,0 kWh/kg · Puidukoks = 7,5...9,1 kWh/kg · Põlevkivi = 1,7...5,0 kWh/kg · Bensiin = 12,2 kWh/kg · Diislikütus = 11,8 kWh/kg · Petrooleum = 12,0 kWh/kg · Masuut = 11,1...11,5 kWh/kg · Põlevkiviõli = 10,6 kWh/kg · Etanool = 7,3 kWh/kg · Taimeõli = 10,6 kWh/kg · Vedelgaas = 12,6 kWh/kg · Vesinik (H2)= 33,6 kWh/kg · Süsinik (C) = 9,1 kWh/kg
Tuha- ja tahmavaba põlemise tõttu ning käsitsemismugavuse tõttu eelistatakse vedelaid ja gaasilisi kütuseid. Vedelkütuste kallinemine on sundinud katlamajades kasutusele võtma ka mitmeid tahkeid tehiskütuseid ( puiduhakke , tükkturba, kivisöesõmera, põhu- ja puidubriketi). Masinate ja autode mootorites kasutatakse kütusteks põhiliselt vedelkütuseid, paiksetes mootorites ka maagaasi. Vedelkütustes kasutatakse järgmisi kütuseid: a) bensiinid,
b)diislikütused, c) etanool, d) vedelgaas, e)biodiislikütus, f)petrooleum(lennukimootorid). Põhiline kogus vedelkütuseid toodetakse naftast, etanooli saadakse taimede seemnete või suhkrutööstuse jäätmete kääritamisel, biodiislikütust toodetakse taimeõlidest.
Kütuste koostis
Kütused koosnevad orgaanilisest osast, mineraalosast ja veest. Orgaanilise osa moodustavad vesinikku, süsinikku, väävlit, lämmastikku ja hapnikku sisaldavad ühendid. Vesinikku, süsinikku ja väävlit sisaldavad ained on kütuste põlev osa. Hapnikuühendid ei põle, kuid nad soodustavad põlemist.
· Küttepuidus on süsinikku 50%; vesiniku 6...7%; hapniku 44%; väävlit 0%; lämmastiku 1...1,3% · Turbas on süsinikku 50...60%; vesiniku 5...6%, väävlit 0,1...1,5%; hapniku30...40%; lämmastiku 0,5...4,0% · Bensiinis on süsiniku 85...89%;vesiniku 12...15%; väävlit 0,01...0,03% · Diislikütuses on (86...89; 11...14; 0,02...0,05; 0,1; 0,1) · Põlevkiviõlis on (82...84; 9...10; 0,1...1,0; 5...7; 0,2...0,4)
Kütuste mineraalosa moodustavad savimineraalid, karbonaadid , kvarts, püriidid (väävliühendid), sulfaadid, fosfaadid jms. Vesi jaguneb väliseks (eraldub kütuste kuivatamisel), sisemiseks (eraldub kuumutamisel üle 100°C) ja keemiliselt seotuks (eraldub ainult 500...550°C juures). Kütuse välise ja sisemise vee sisaldus mõjutab suuresti näiteks küttepuidu ja turba kütteväärtust. Küttepuidu veesisaldus võib olla sõltuvalt kuivamisest 20....40% ja tuhasisaldus 0,3 ...1,0%. Kütteturba veesisaldus võib olla 10...50% ja tuhasisaldus 1...20%. Põlevkivil on veesisaldus 10...20% ja tuhasisaldus 40...80%. Kivisöel on veesisaldus 5...10% ja tuhasisaldus 2...30%. Diislikütuses on veesisaldus 0...1% ja tuhasisaldus 0,01...0,08%. Bensiinil vee- ja tuhasisaldus puudub.
Nafta koostis ja kasutamine
Nafta on maapõues leiduv õlitaoline põlev vedelik, mis esineb koos põlevate maagaasidega. Olenevalt leiukohast on nafta värvuselt helekollane kuni must. Tihedus naftal võib olla vahemikus 750...1030 kg/m³ ja kütteväärtus 43,7...46,2 MJ/kg. Nafta oma olekult võib olla väga erineva viskoossusega ja osades leiukohtades isegi tahke. Mida suurem on nafta viskoossus, seda keerulisem on kaevandamine. Tahket naftat tuleb enne kuumutada ülekuumendatud auruga ja alles seejärel saab seda maapõuest välja pumbata . Toornaftas võib olla kuni 4% lahustunud gaase , 0,5... 10% vett ja kuni 0,5% mineraalsooli
Nafta elementaarkoostis sõltub leiukohast ning ümbritsevatest kivimitest ja on järgmine:
· süsinikku ­ 82...87%, · vesinikku ­ 11...14%, · väävlit ­ 0,01...5,5%, · hapnikku 0,1...1,3% · lämmastikku ­ 0,03...1,7%.
Nafta keemiline koostis sõltub samuti leiukohast ja on järgmine: küllastunud süsivesinikud ( areenid , tsüklaanid, areenid), orgaanilised väävliühendid ( tioolid , sulfiidid , tiofeenid jm), orgaanilised hapnikuühendid ( fenoolid , tõrvained, nafteenhapped), orgaanilised lämmastikühendid ( püridiini, piperdiini ja kinoliini derivaadid ). Mõnes naftas on ka palju aromaatseid süsivesinikke. Süsivesinike molekulid on keeruka ehitusega. Süsiniku aatomid võivad neis moodustada pikki ahelaid või rõngaid (tsükleid) ja nende kombinatsioone.
Alkaanid (parafiinid
Nafta sisaldab alkaane tavaliselt 50...60%. Alkaanide molekulid on ahelstruktuuriga. Gaasilised alkaanid on metaan , etaan, propaan , butaan. Alkaanid, millede molekulis on 5...16 süsiniku aatomit on vedelikud ning millede molekulides on üle 16 süsinikuaatomi on tahked. Tahkeid alkaane nimetatakse parafiinideks. Nii gaasilised kui ka tahked alkaanid võivad olla vedelais lahustunud. Alkaane, millede molekulides on süsinikuaatomid sirgahelais nimetatakse normaalalkaanideks ja milledel ahel hargneb ­ alkaani isomeerideks. Erineva struktuuriga alkaanidel on tihedus, keemis- süttimis- ja hangumistemperatuurid ning muud omadused märgatavalt erinevad. Normaalalkaanidel on keemistemperatuur kõrgem ja isesüttimistemperatuur madalam, kui vastavatel isomeeridel ning nad on eelistatud diislikütuse koostises. Alkaanide isomeere seevastu eelistatakse aga bensiinide koostises.
Tsüklaanid (nafteenid)
Nafta sisaldab tsüklaane keskmiselt 20...30%. Tsüklaanide molekulides moodustavad süsinikuaatomid suletud ringe nn tsükkleid. Kui ringahelas on kuni 4 süsinikuaatomit on tsüklaanid gaasid, kui 5...7 süsinikuaatomit siis vedelikud ja suurema süsinikuaatomite arvu korral tahked. Kui ringahelale lisanduvad külgahelad nimetatakse tsüklaane samuti isomeerideks. Tsüklaanide oksüdeerumine on väga aeglane, isesüttimistemperatuur kõrge ja hangumistemperatuur madal, mistõttu sobivad nad bensiinide koostisesse. Tsüklaanide isomeerid on sobilikud oma omadustelt jälle õlide koostisesse.
Areenid
Areenid on aromaatsed süsivesinikud ja neid leidub naftas kuni 10%. Lihtsaimad areenid on benseen , tolneen, ksüleen jt. Kõrge isesüttimisetemperatuuri tõttu on areenid sobilikud bensiini detonatsioonikindluse tõstmiseks. Suure molekulmassiga areenid on suure viskoossusega või tahked ja halvasti põlevad, mistõttu ebasobivad komponendid nii kütuste kui õlide koostisesse. Tahked areenid eralduvad koos tsüklaanidega ja seda segu nimetatakse tseresiiniks.
Alkeenid
Alkeenid on küllastamata süsivesinikud, mis tekivad nafta termilisel töötlemisel. Looduses alkeene ei leidu. Alkeenidel on iseloomulik ahelstruktuur ja kaksikside süsiniku aatomite vahel. Gaasid on eteen, propeen ja buteen , penteen ja hekseen on vedelikud, suurema molekulmassiga alkeenid on tahked. Kaksiksideme tõttu on nad väga ebapüsivad ained ja oksüdeeruvad ning polümeriseeruvad kergesti. Areenid ei sobi ei kütuste ega õlide koostisesse.
Väävliühendid
Väävliühendid ja vaba väävel reageerivad aktiivselt metallidega ja on seetõttu kahjulikud komponendid kütustes ja õlides. Osa väävliühendeid on küll neutraalsed, kuid nende põlemissaadused on metallide suhtes aktiivsed. Väga aktiivsed ained metallide suhtes on väävelvesinik ja tioolid. Tioolid on väävelvesiniku ja süsivesinike reaktsioonisaadused. Etüültiool on väga ebameeldiva lõhnaga vedelik. Neutraalsetest väävliühenditest on sulfiidid oma omadustelt sobilikud õlide koostisesse. Seega vaba väävel ja enamus väävliühendeid eemaldatakse naftast täielikult.
Hapnikuühendid
Hapnikuühendeist esineb naftas orgaanilisi happeid ja asfaltvaikaineid. Orgaanilised happed reageerivad aktiivselt värviliste metallidega ja seetõttu tuleb nad kütustest ja õlidest eemaldada. Asfaltvaikained on väga keeruka struktuuri ning suure molekulmassiga süsivesinike, vesiniku ja hapniku ühendid. Oma olekult on asfaltvaikained poolvedelad või tahked ained ning tekkinud süsivesinike oksüdeerumisel ja polümeriseerumisel. Asfalt-vaikaineid eraldatakse kütustest ja õlidest töötluse käigus.
Nafta kasutamine
Nafta on põhiline kütuse- ja keemiatööstuse tooraine . Suur osa naftast töödeldakse ümber ka õlideks. Nafta töötlemisest jääb järgi bituumen e pigi , mida kasutatakse teede ehituses. Keemiatööstuses toodetakse naftast plaste, kilet, sünteetilist kautsukit, kiudu tekstiilitööstusele, pesemisvahendeid, lahusteid, värvaineid, ravimeid jm. Kütusetööstuses toodetakse naftast bensiine, diislikütuseid, vedelgaasi, kerget kütteõli, õlisid ja määrdeid.
Nafta töötlemise viisid
Destilleerimine . Nafta destilleerimisega hakati tegelema 19 saj lõpus ja praegusele tehnoloogiale pandi alus 1920 a-il USA-s. Destilleerimine on esmane nafta töötlemise protsess, mille tulemusena nafta jaotatakse fraktsioonidesse. Destilleerimiseks kuumutatakse naftat erilistes toruahjudes temperatuuril 360°C. Sel temperatuuril aurustuvad kõik mootorikütuste komponendid. Aur juhitakse normaalrõhul kondenseerimiseks erilisse torni. Destilleerimise põhifraktsioonid on järgmised:
· Gaasbensiin keemispiirkond30.....90°C; · Bensiin keemispiirkond40...200°C; · Ligroiin keemispiirkond 110...230°C; · Petrooleum keemispiirkond 140...300°C; · Gaasiõli (gasool) keemispiirkond 230...330°C; · Solaarõli keemispiirkond 280...380°C .
Kui kütuste komponendid on eraldatud jääb järgi masuut. Masuuti kuumutatakse temperatuurini 420°C ja veeldatakse vaakumis . Vaakumis eralduvad kerged masinaõlid, mootoriõlid, rasked masinaõlid. Masuudist jääb järgi gudroon . Gudroonist eraldatakse veel jõuülekandeõlid, silindriõlid, lennukiõlid ja järgi jääb bituumen e pigi.
Krakkimine
Destilleerimisel saadavad kütused ei vasta enam tänapäeva nõuetele. Samuti saadakse destilleerimise teel naftast bensiini ainult 15...20%. Krakkimise teel saadakse naftast erinevaid vedelkütuseid koguseliselt tunduvalt rohkem. Krakkimine jaguneb veel termiliseks ja katalüütiliseks krakkimiseks. Katalüütilise krakkimise teel saadakse põhiliselt bensiine.
Termilise krakkimise korral kuumutatakse masuuti temperatuuril 490°C ning rõhul 2 M P a . Neis tingimustes toimub peamiselt molekulide lõhustumine ja tulemusena saadakse bensiini. Kahjuks on see bensiin alkeenide rikas ja mittesobilik otsekasutamiseks.
Katalüütilise krakkimise korral kuumutatakse gasooli, ligroiini, ja petrooleumi 510...540°C juures rõhul 0,3 MPa katalüsaatorite juuresolekul. Sellise menetluse käigus toimub süsivesinike molekulide lõhustumine ning alkaanide ja tsüklaanide muundumine areenideks.
Katalüütiline reformimine
Destilleerimisel või termilisel krakkimisel saadud bensiine kuumutatakse temperatuuril üle 500°C juures rõhul 5...7 MPa katalüsaatorite juuresolekul. Molekulide struktuur muutub. Bensiinis tõuseb oluliselt areenide hulk. Katalüsaatorite Ni ja Pt mõjul tekib suures koguses väävelvesinikku, mistõttu väheneb oluliselt kütuse väävlisisaldus. Alküülimine
Alküülimine toimub temperatuuril 10...20°C rõhul 1,5 MPa, katalüsaatorite väävelhappe ja fluoorvesiniku juuresolekul. Selle protsessi käigus toimub väikese molekulmassiga süsivesinike (peamiselt gaaside) alkaanide ja alkeenide molekulide liitumine. Tulemuseks on bensiinide väärtuslikud komponendid, millede abil tõstetakse detonatsioonikindlust.
Hüdrogeniseerimine
Kütust kuumutatakse 400...420°C juures rõhul kuni 2 MPa vesiniku keskkonnas katalüsaatorite juuresolekul. Väävliühendid lagunevad ja vaba väävel ühineb vesinikuga. Toimub kütuse puhastus. Küllastumata süsivesinikud küllastuvad ja muutuvad alkaanideks. Seda protsessi kasutatakse bensiini ja diislikütuse tootmisel. Veel võimaldab hüdrogeniseerimine toota kivi- ja pruunsöest bensiini. Peenestatud söepuru segatakse nafta krakkimisjääkidega ja kuumutatakse samadel tingimustel vesiniku keskkonnas. Söepurus saadakse alkaane ja areene.
Vedelkütuste puhastamine
Naftast saadud kütused ei sobi kohe kasutamiseks kuna sisaldavad väävliühendeid, hapnikuühendeid, vaikaineid ja küllastamata süsivesinikke.
Happepuhastus seisneb selles, et vedelkütus juhitakse läbi väävelhappe kihi. Vaikained reageerivad väävelhappega ja moodustavad sette nn happegudrooni. Happegudroon eraldatakse kütusest tsentrifuugi abil.
Adsorptsioonpuhastuse korral juhitakse bensiiniaurud läbi 3...6 m paksuse aktiivmulla kihi. Aktiivmullas leiduvad alumiiniumiühendid toimivad katalüsaatorina. Nafteenhapped, polümerisatsiooniproduktid ning vaikained adsorbeeruvad mullabooride pinnale. Sellele puhastusele järgneb leelispuhastus.
Leelispuhastus toimub NaOH lahusega. Selle protsessi käigus eraldatakse kütusest fenoolid, nafteenhapped, väävelvesinik, väävelhappe jäägid, tioolid jm väävliühendid. Väheneb kütuse happesus ja väävlisisaldus. Reaktsioonisaadused settivad. Pärast leelispuhastust segatakse kütus veega. Kütusest eralduvad leelisjäägid. Veega puhastus teostatakse kütuste puhastamise käigus mitu korda. Kütuse põlemine
Kütuse põlemine on süsiniku ja vesiniku ühinemine õhuhapnikuga e oksüdeerumine. Küllaldase hapnikukoguse puhul on põlemisaadused neutraalsed. Süsiniku rektsiooni-produktiks on süsihappegaas ja vesinikul veeaur. Nende reaktsioonide käigus vabaneb hulk soojust. Hapniku puudujäägi korral on põlemine mittetäielik, tekib vingugaas ja soojust vabaneb märgatavalt vähem. Need süsinikuaatomid, mis ei puutu kokku õhuhapnikuga eralduvad keskkonda tahmana. Diiselkütustes leidub mõningal määral ka väävliühendeid. Väävel oksüdeerub samuti ja tekib vääveldioksiid. Vääveldioksiid on ebapüsiv aine ja astub reaktsiooni õhuhapnikuga ning tekib vääveltrioksiid. Vääveltrioksiid, sattudes keskkonda, reageerib veeauruga ning moodustab väävelhappe. Väävelhape lahustub pilvede veeaurus ja sajab sealt alla happevihmana.
Küttesegu
Küttesegu on vedelkütuse auru või gaasi ja õhu segu. Kütuse täielikuks põlemiseks peavad kõik süsiniku ja vesiniku aatomid kokku puutuma hapnikuga. Arvutused näitavad, et 1 kg kütuse põletamiseks on vaja ~15 kg õhku. Tegelik õhu vajadus sõltub suurel määral veel mootori tüübist ja koormusest. Küttesegu tekib ottomootoris segukanalis või nagu diiselmootoris silindris sees. Küttesegu teket mõjutab ka kütuse keemistemperatuur. Mida kõrgem on kütuse keemistemperatuur seda kõrgemal temperatuuril ta aurustub. Mida homogeensem on küttesegu seda paremini ta süttib ja täielikumalt põleb. Küttesegu koostise iseloomustamiseks kasutatakse mõistet liigõhutegur ja seda tähistatakse . Liigõhutegur on tegeliku (Lteg) ja teoreetilise (Lo) õhuhulga jagatis. = Lteg/Lo
Kui õhku on segus vajalikust rohkem nimetatakse segu lahjaks ( > 1). Kui aga segus on õhku vajalikust vähem nimetatakse segu rikkaks ( lahja ja liiga rikas küttesegu ei sütti. Bensiini puhul on küttesegu süttimisvõimeline kui = 0,45...1,45. Täiskoormusel töötaval ottomootoril peaks liigõhutegur olema järgmine: = 0,85...1.15.
Vedelkütuste üldised omadused ja nende kontrollimine
Kõikidelt kütustelt nõutakse, et neil peab olema võimalikult kõrge kütteväärtus, hea segunemisvõime õhuga ja nad ei tohi korrodeerida metalle ega reageerida õhuhapnikuga. Seismisel ei tohi kütuste koostis ja omadused muutuda. Põhilised ekspluatatsioonlised omadused ongi küttesegu kütteväärtus, auruvus, stabiilsus, korrosiivsus . Küttesegu kütteväärtus
Küttesegu kütteväärtus sõltub kütuse kütteväärtusest, põlemiseks teoreetiliselt vajalikust õhuhulgast ja liigõhutegurist.
Qk.s. =Qk / (1 +aL0 )
Qk.s - küttesegu kütteväärtus, L0 - teoreetiliselt põlemiseks vajalik õhu hulk
Qk. - kütuse kütteväärtus
a - liigõhutegur,
Mida rohkem on põlemiseks vaja õhku, seda väiksem on segu kütteväärtus. Kui võrrelda etanooli ja bensiini kütteväärtusi, siis näeme, et neil on suur vahe bensiini kasuks. Küttesegude kütteväärtuste vahe on aga üpris väike:
bensiinil 2,78 MJ/ kg , etanoolil 2,76 MJ/ kg
Tingitud on see sellest, et etanooli molekul sisaldab hapnikku ning põlemiseks vajalik õhuhulk on bensiiniga võrreldes palju väiksem (8,4 kg/ kg). Siit järeldub, et kui bensiini asemel kasutada etanooli ei olegi võimsuse langus eriti suur.
Vedelkütuse auruvus
Auruvusest sõltub kütuse segunemisvõime õhuga, järelikult põlemise täielikkus ning mootori võimsus ja ökonoomsus. Auruvusest sõltuvad ka mootori käivitusomadused ning töötamise stabiilsus ja kaod kütuste hoidmisel. Vedelkütustel puudub kindel keemistemperatuur, sest nad koosnevad paljudest erinevate omadustega süsivesinikest. Auruvuse iseloomustamiseks kasutatakse kahte näitajat: fraktsioonkoostis ja küllastunud aururõhku.
Fraktsioonkoostise iseloomustamiseks kasutatakse järgmisi temperatuure: keemise algus, 10 %, 50 % ja 90 % kütusekoguse väljakeemise temperatuur ning keemise lõpptemperatuur.
Keemise algtemperatuur ei tohi olla liiga madal, sest siis on suured aurumiskaod. 10 % kütuse väljakeemise temperatuur iseloomustab mootori käivitus omadusi. Külm mootor käivitub paremini, kui aga kütuse keemise algtemperatuur on madalam. Soojal ajal võib selline kütus põhjustada torustikus aurukorkide tekkimise ning mootori seiskumise. 50 % kütuse väljakeemise temperatuurist sõltub mootori soojendamiseks vajalik aeg, töötamise stabiilsus ning ülemineku sujuvus ühelt kiirusreziimilt teisele. 90 % kütuse väljakeemise temperatuur iseloomustab aurumise täielikkust. Kui keemise lõpptemperatuur on liiga kõrge, põhjustab see kütuse kondenseerumise sisselasketorustiku ning silindrite seintele. Kondensaat raskendab käivitumist, põhjustab silindrite kulumist ja vedeldab õli. Kui see temperatuur on aga madal, rikastub küttesegu ülemäära ning väheneb silindri täituvus õhuga. Keemise lõpptemperatuurist sõltub põlemise täielikkus. Mida kõrgem see temperatuur on, seda halvemini põleb kütus ja seda suurem on kütuse kulu.
Küllastunud auru rõhk. Kinnises anumas rõhk tõuseb kütuse aurumise tõttu. Aurumisega paralleelselt toimub ka kondenseerumine. Teatud hetkel saabub tasakaal, sest vedeliku pinnast väljuvate molekulide arv võrdsustub aurust vedelikku tagasi langevate molekulide arvuga ning rõhk jääb püsima. Sellist rõhku nimetataksegi küllastunud auru rõhuks. See rõhk sõltub keskkonna temperatuurist ja kütuse liigist. Mida kõrgem on küllastunud auru rõhk, seda kergem on mootorit käivitada, kuid seda suuremad on aurumiskaod ja aurukorkide tekkimise oht. Tavaliselt määratakse küllastunud auru rõhk temperatuuril +38°C.
Kütuse stabiilsus
Stabiilsuse all mõistetakse kütuste omaduste püsimist seismisel, transpordil ja toitesüsteemi torudes voolamisel. Mõned kütuste komponendid (peamiselt alkeenid ja mõned areenid) kalduvad kergesti oksüdeeruma ja polümeriseeruma. Nende reaktsioonide produktideks on orgaanilised happed ja vaikained, mis tekitavad setteid ning võivad muuta kütuse kasutuskõlbmatuks. Kütuse oksüdeerumist ja polümeriseerumist kiirendavad temperatuuri tõus, päikesevalgus ning kokkupuutumine metallidega. Stabiilsust hinnatakse faktiliste vaikude sisalduse ja induktsiooniperioodi kaudu.
Faktilisteks vaikudeks nimetatakse poolvedelaid või tahkeid produkte, mis jäävad katseklaasi pärast kütuse täielikku aurustamist. Faktilised vaigud jäävad kütustesse tootmisprotsessis on lahustunud olekus. Nende maksimaalne sisaldus on standardiga normitud.
Induktsiooniperiood on ajavahemik minutites, mis iseloomustab kütuste vastupidavust oksüdeerumisele. Selle määramisel hoitakse katsetatava kütuse proovi manomeetriga varustatud kinnises anumas hapniku keskkonnas temperatuuril 100°C ja rõhul 0,7 MPa. Oksüdeerumise algust näitab rõhu langus.
Kütuse korrosiivsus Süsivesinikud, millest kütus koosneb, metalle ei korrodeeri. Korrosiooni kutsub esile kütustes sisalduv väävel ja tema ühendid, orgaanilised happed (nafteenhapped) ning vees lahustuvad happed ja leelised. Orgaanilised happed on nõrgad ning korrodeerivad vähesel määral värvilisi metalle. Vees lahustuvad happed ja leelised korrodeerivad aga tugevasti kõiki metalle. Kütuse korrosiivsust näitab vaakplaadiproov, väävlisisaldus ja happesus.
Vaskplaadiproovi abil määratakse aktiivsete väävliühendite olemasolu kütuses. Lihvitud puhast vaskplaati hoitakse 3 tundi 50°C soojendatud kütuses. Kui plaadile ei teki tumedaid täppe või laike, siis kütuses aktiivset väävlit pole ja ta on kasutuskõlblik. Summaarne kütuse väävlisisaldus on riikliku standardiga rangelt normeeritud.
Vees lahustuvate (mineraalsete) hapete ja leeliste olemasolu määratakse indikaatoritega (fenoolftaleiin ja metüüloranz). Kütuseproov segatakse destilleeritud veega, loksutatakse ja lastakse settida. Indikaatoreid lisades ei tohi vesi värvuda. Kui ta värvub, on kütus kasutuskõlbmatu.
Happesus iseloomustab kütuses olevate orgaaniliste hapete sisaldust. Määratakse kindlaks, mitu mg KOH on vaja selleks, et neutraliseerida 100 ml kütuses sisalduv happekogus. Happesuse ülemmäär on standardiga kindlaks määratud.
Bensiinid
Bensiin on värvitu, kergesti voolav ning tugeva, ainult temale omase lõhnaga vedelik. Bensiinide tihedus on 680...780 kg/ m ³ . Koostis sõltub lähtenaftast ja tootmisviisist. Bensiinide koostises eelistatakse isoalkaane, tsüklaane ja areene. Toodetakse lennuki- ja autobensiine. Lennukibensiinid on väiksema tihedusega ja erinevad autobensiinidest fraktsioonkoostise ning puhastusastme poolest. Autobensiine tehakse kahesuguseid: suvised ja talvised. Suviseid müüakse l. aprillist kuni 1. novembrini, talviseid l. novembrist kuni l. Aprillini. Induktsiooniperiood, olenevalt margist, on 600...900 min., kvaliteetsematel bensiinidel kuni 1200 min. Summaarne väävlisisaldus ei või ületada 0,01 %, vaikainete sisaldus ei tohi olla suurem kui 7, 0 ... 10 mg/100 ml.Leektemperatuur on bensiinil ligikaudu - 40°C ja veel sellel temperatuuril moodustub küttesegu. Hangumistemperatuur on bensiinil alla ­ 80°C
Detonatsioonikindlus
Detonatsiooni all mõistetakse küttesegu ülikiiret, plahvatuslikku põlemist. Detonatsiooni korral levib põlemine küttesegus kiirusega 1500... ...2500 m/s (normaalne 20...40 m/s) ja põhjustab väga järsu rõhu tõusu. See suurendab mootori kulumist ja võib esile kutsuda väntmehhanismi detailide purunemise. Detonatsiooni peamiseks põhjuseks on bensiini koostise mittevastavus mootori surveastmele. Bensiin, mis sisaldab suures koguses madala isesüttimistemperatuuriga komponente (peamiselt normaalalkaane), süttib kokkusurumise lõpul iseenesest ning kutsub esile detonatsiooni. Bensiinide detonatsioonikindlust hinnatakse oktaaniarvuga. See määratakse erilises katsemootoris, kus võrreldakse bensiini detonatsioonikindlust etalonvedeliku omaga . Etalonvedelik koosneb kahest komponendist :
· normaalheptaan ­ detonatsioonikindlus 0 · isooktaan - detonatsioonikindlus 100.
Kui uuritav bensiin detoneerib katsemootoris samadel tingimustel kui etalonvedelik, siis selle bensiini oktaaniarvuks loetakse isooktaani protsent etalonvedelikus. Mida kõrgem oktaaniarv , seda detonatsioonikindlam on bensiin.
Mõnede bensiiniliikide oktaaniarve:
· Destilaatbensiin (olenevalt lähtenaftast)( oktaanarv 43...66) · Krakkbensiin (lähteaineks masuut)( oktaanarv 64...70) · Katalüütiliselt krakitud bensiin (lähteaineks petrooleum, gasool) (oktaanarv 75...80) · Katalüütiliselt reformitud bensiin( oktaanarv 74...86 ) · Alküülbensii(Oktaanarv üle 90)
Kaasaegsetes automootorites bensiini oktaaniarvuga alla 80 ei kasutata. Oktaaniarvu tõstmiseks segatakse madala oktaaniarvuga bensiinidele hulka detonatsioonikindlaid komponente (tolueeni, isopentaani jt.) või antidetonaatoreid. Odavaim ja levinuim antidetonaator on tetraetüülplii - Pb(C2H5)4. See ühend, lisatuna bensiinile väikeses koguses (0,4...O,9 g/kg ), pidurdab tunduvalt detonatsiooni teket. Bensiine, mis sisaldavad tetraetüülpliid, nimetatakse etüülbensiinideks. Pliiühend on eluohtlikult mürgine aine, mistõttu on need bensiinid väga mürgised. Et teha vahet etüülitud ja etüülimata bensiinide vahel, lisatakse etüülbensiinidele värvainet. Pliiühenditega bensiine EL maades kasutada enam ei lubata. Oktaanarvu määratakse kahel meetodil (uurimus- ja mootorkatsetusmeetod) ja sõltuvalt sellest on igale bensiinile võimalik määrata kaks oktaanarvu. Näiteks bensiinil 95E on uurimusmeetodil määratud oktaaniarv 96 ja mootorkatsetusmeetodil määratud oktaaniarv on sellel bensiinil 85.
Autobensiinide liigitus
Autobensiini liigitatakse oktaaniarvu järgi. Riiklikult lubatud bensiinimargid oktaanarvu järgi: · 76 ­ mootoritele surveastmega kuni 6,5. See on katalüütilise reformimise, krakkimise ja destilleerimise teel saadud bensiinide segu. Võib sisaldada tetraetüülpliid (kuni 0,24 g/kg ).. (ei ole kasutusel aastast 1995) · 80 ­ mootoritele surveastmega 6,5...7,0. Koosneb samadest komponentidest, mis eelmisega sarnane, kuid suurendatud on kerge destillaatbensiini osatähtsust. Etüülitud 80 sisaldab kuni 0,41 g/ kg tetraetüülpliid ja värvitakse. Kvaliteetbensiine ei etüülita. (ei kasutata aastast 2000) · 93 ­ mootoritele surveastmega kuni 7,5. Põhiliselt on see katalüütiliselt reformitud bensiin, millele on lisatud tolueeni ja alküülbensiini. Võib sisaldada kuni 0,82 g/ kg etüüli. Etüülitud 93 värvitakse. (ei kasutata aastast 2007) · 95 ­ mootoritele surveastmega kuni 10,5. Põhikomponendiks on katalüütiline krakkbensiin, millele lisatud areene ning isoalkaane või alküülbensiin. Toodetakse ka etüülimata bensiinile 93 tetraetüülplii lisamisega (0.42 g/kg). · 98, 99 ­ mootoritele surveastmega üle 10,5 . Põhikomponendiks alküülbensiin. · 95 bensiin on põhiliselt lisanditega alküülbensiin, mille oktaanarv on 95/85, väävlisisaldus 0,01%, benseenisisaldus 1,0%, aromaatseid süsivesinikke 30%, olefiine 10%, küllastunud auru rõhk 70 kPa.
· Momendil tuuakse bensiine Eestisse Leedust , Venemaalt, Soomest, Norrast.
Bensiinide juures normitakse veel väävli sisaldust. EL maades müüdavad bensiinid väävlit sisaldada ei tohi.
Petrooleum
Petrooleum on tugeva lõhnaga kergesti voolav hele vedelik, mis saadakse põhiliselt nafta destilleerimisel. Tema tihedus on 780...850 kg/m³. Nagu bensiingi koosneb ta paljudest süsivesinikest. Kindel keemistemperatuur puudub. Keemispiirkond on 150...300° C, leektemperatuur umbes 30°C ja parafiinide kristalliseerumise algus - 60°C. 20 sajandi esimesel poolel kasutati petrooleumi ottomootorite kütusena. Bensiinist halvema aurumise ja madala oktaaniarvu tõttu ta kaasaegsetesse ottomootoritesse ei sobi. Määrimisomaduste puudumise tõttu ei kõlba petrooleum ka diiselmootoritesse. Petrooleumi fraktsioone kasutatakse kütusena karburaatoriga väikekateldes, teraviljakuivatite soojusgeneraatorites, valgustuslaternates ja süütevedelikuna. Veel kasutatakse petrooleumi lahustina sest mõningad ained lahustuvad vaid selles. Petrooleumi fraktsioonidest koosneb põhiliselt ka reaktiivlennukite kütus, milledel kiirus helikiirusest väiksem. Petrooleumi lisatakse diislikütusele hangumistemperatuuri alandamiseks. Diislikütused
Diislikütus on hele, kollaka värvusega, veidi õline vedelik. Diislikütus saadakse mitmete nafta destillatsiooniproduktide (gasool, solaarõli, petrooleum) segamisel teatud vahekorras. Süsivesinikest on diislikütuses ülekaalus alkaanid. Tema tihedus on 810...860 kg/ m ³ . Fraktsioonkoostise iseloomustamiseks kasutatakse, erinevalt bensiinist, kahte - 50 % ja 96 % kütuse väljakeemise temperatuuri. 50 % kütuse väljakeemise temperatuur iseloomustab diiselmootori käivitumise kergust, mootori töötamise pehmust ja ökonoomsust ning 96 % kütuse väljakeemise temperatuur aga põlemise täielikkust. Kui viimane temperatuur on kõrge, suureneb heitgaaside suitsusus, mootoris tekib rohkesti nõge ning suureneb kütusekulu. Oluliseks näitajaks on diislikütusel viskoossus. Sellest sõltub kütuse pihustatavus, segunemine õhuga ja määrimisvõime. Liiga suure viskoossusega kütus pihustub halvasti ja ei põle seetõttu täielikult. Väikese viskoossusega kütus pihustub ja aurustub hästi, kuid tal on halvad määrimisomadused. Määrdeaine vähesus kiirendab kütusepumpade kulumist. Diislikütustes leiduvad parafiinid hakkavad teatud temperatuuril kristalliseeruma ja kütuse voolavus halveneb. Sellega kaasneb voolutakistus kasv torudest, kütusefiltritest ja pihustitest. Optimaalne viskoossus suvisel kütusel on 3...6 mm ²/ s , talvisel 1,8...3 mm ² / s. Diislikütuse viskoossus suureneb rõhu tõustes. 20 MPa juures on viskoossus 2 korda suurem ja 100 MPa juures 10 korda suurem, kui normaalrõhul. Kergemini kaotavad voolavuse suurema viskoossusega kütused. Voolavust iseloomustavad hägustumis- ja hangumistemperatuurid. Hägustumistemperatuur on selline, mille juures algab parafiinide kristalliseerumine ja kütus kaotab läbipaistvuse. See temperatuur on kütuse voolavuse piiriks. Temperatuuri edasisel alanemisel kaob voolavus. Selle järgi jagunevad diislikütused järgmiselt:
· Arktiline kütus hangub- 55°C; · Põhjapiirkonna kütus hangub -35...- 40°C; · Talvine kütus hangub -30...- 35°C; · Suvine kütus hangub- 10°C.
Kütuseid tuleb kasutada vastavalt aastaajale. Talvise kütuse kasutamine suvel põhjustab toitesüsteemi kiire kulumise. Hangumistemperatuuri alandamiseks võib diislikütusele lisada manuseid. Need takistavad parafiini kristallide kasvu ja voolavuse vähenemist. Sageli kasutatakse lisandiks petrooleumi. Kui suvisele kütusele lisada 10% petrooleumi, võib seda segu kasutada ­ 10°C ja kui 25% siis ­ 30°C õhutemperatuuri juures. Kütuse tuleohtlikkuse näitajaks on leektemperatuur. Diislikütusel on see +30°...+40°C. Riiklik standard määrab kütustele asfaltvaikainete, tuha- ja väävlisisalduse ning happesuse ülemmäärad. Diislikütus ei tohi korrodeerida vaskplaati. Vesileotise indikaatoritest ei tohi näidata aluste või hapete sisaldust. Bensiiniga võrreldes on diislikütuste vaigusus ja üldine väävlisisaldus märksa suuremad.
Isesüttivus ja tsetaaniarv
Diiselmootori tööpõhimõte rajaneb sellel, et pihustatud kütus peab süttima kokkupuutest kuuma õhuga. Kui kütuse isesüttimistemperatuur on kõrge, tekib nn. süttimisviivitus. Selle aja jooksul koguneb põlemiskambrisse suur kütuse kogus, mis korraga süttides põhjustab järsu rõhu tõusu. Seda nähtust nimetatakse mootori kloppimiseks ehk jäigaks töötamiseks. See põhjustab mootori väntmehhanismi detailide kiire kulumise. Isesüttimistemperatuur sõltub õhurõhust ja kütuse koostisest. Rõhu tõustes isesüttimistemperatuur langeb. Madalaim isesüttimistemperatuur on alkaanidel, kõrgeim - areenidel. Sellepärast on areenide sisaldus diislikütuses ebasoovitav. Süttimisviivituse pikkuse ja isesüttimistemperatuuri iseloomustamiseks kasutatakse tsetaaniarvu. Selle määramiseks võrreldakse katsemootoris kütust etalonvedelikuga.
Etalonvedelik koosneb kahest komponendist :
· normaaltsetaan (C16H34) - tsetaaniarv 100, isesüttimistemperatuur madal · a - metüülnaftaliin(C10H7CH3) - tsetaaniarv 0, isesüttimistemperatuur kõrge
Kütuse tsetaaniarvuks nimetatakse tsetaani protsentuaalset sisaldust etalonvedelikus, mille isesüttimistemperatuur on võrdne katsetatava kütuse omaga. Vähim lubatav tsetaaniarv on diislikütusel 45 ja suurim 50. Juhul, kui tsetaaniarv on suurem kui 53, hakkab põlemise efektiivsus vähenema ja kütusekulu suureneb märgatavalt. Kui tsetaaniarv on madal, lisatakse diislikütusele selle tõstmiseks mõningaid manuseid (näiteks isopropüülnitraat). On olemas ka komplekslisandid, mis tõstavad tsetaanairvu, alandavad hangumistemperatuuri ja vähendavad tahma teket. Diiselmootor töötab vaid siis normaalselt, kui sissepritse silindrisse algab mootori reguleerimisjuhendis märgitud ajahetkel. Diiselmootori jäiga töötamise põhjustab ka see, kui suvist diislikütust vedeldatakse talvekütuseks bensiini või metanooliga. Bensiinil on tsetaaniarv 10 ja metanoolil 3. Bensiini ja diislikütuse isesüttimise omadused peavad olema vastupidised: bensiini isesüttimistemperatuur peab olema kõrge ja diislikütusel suhteliselt madal. Juhul, kui bensiini isesüttimistemperatuur on normist madalam, tekib ottomootoris detonatsioon. Bensiini sattumine diislikütusesse põhjustab isesüttimistemperatuuri tõusu ja diiselmootori jäiga töötamise, diislikütuse sattumine bensiini hulka põhjustab mootoris detonatsiooni, sest isesüttimistemperatuur langeb. Diislikütuste margid
Väävlisisaldus tähistatakse kütuse margis. Klimaatiliste tingimuste ja sesoonsuse järgi jagunevad SRÜ kütused: Suvised, tähis 0,4 ­ 40 ( viimane arv näitab leektemperatuuri).Talvised, tähis 3 0,2 ­ 35 ( talvisel näitab hangumistemperatuuri). Talviseid kütuseid tehakse kahesuguse hangumistemperatuuriga: - 35° C ja - 45°C. Esimesi neist on ette nähtud kasutada parasvöötmes, teisi põhjarajoonides. Euroopas valmistatakse suvist , talvist , põhjapiirkonna , arktilist ja linna diislikütust.
Soomest ja mujalt maailmast tuuakse Eestisse järgmisi kütuseid:
· Suvine (väävlit 0,02%; Viskoossus 5,1mm ² /s ; tsetaaniarv 49; tihedus 820...860 kg/ m ³) · Talvine (0,05 ; 3,2; 47 ; 800...845) · Põhjapiirkonna ( 0,05 ; 3,0 ; 47 ; 800...835) · Arktiline ( 0,05 ; 2,0 ; 45, 800...820) · Linna (0,002;2,5; 49 ; 820)
Linnadiislikütus on keskkonnasõbralik kütus, mis on määratud eeskätt linnas sõitvates autobusside ja veoautode mootorites kasutamiseks. Sellel diislikütusel on rida eeliseid : heitgaasides vähem väävliühendeid, kuni 10% vähem lämmastikühendeid, aromaatsete süsivesinike hulk 20% väiksem, tuhasus kuni 1/3 väiksem, meie kliimas sobib linnadiislikütust kasutada aastaringselt. Linnadiislikütuse tootmist alustati 1989 aastal ja praegu nõutakse selle kasutamist paljudes Euroopa riikides.
Gaasikütused
Gaasikütuseks nimetatakse selliseid kütuseid, mis juhitakse mootori toitesüsteemi gaasilises olekus. Võrreldes vedelkütustega on gaasikütustel mitmeid eeliseid:
· suured varud looduses · sobilik hind · kahjulike lisandite puudumine · suur detonatsioonikindlus · kõrge kütteväärtus.
Peamisteks puudusteks transpordivahendites kasutamisel on: · tankimisseadmete keerukus ning tankimise ebamugavus · toitesüsteemi osade suur mass · kergesti lenduv ning plahvatusohtlik · väikese tihedusega
Gaaskütuseid on kolm põhiliiki:
· generaatorigaas; · surugaas; · vedelgaas.
Generaatorigaas
Generaatorigaas toodetakse masina peal olevas gaasigeneraatoris puidu- või turbatükkidest. Kütust kuumutatakse 400°C juures ja sellest eraldub gaas . Selle gaasi põhikomponentideks on süsinikoksiid (CO) ja vesinik (H2). CO oktaaniarv on 100. Generaatorigaasi saab kasutada ottomootori kütusena. Tänapäeval enam kasutust eriti ei leia, kuna gaasigeneraator on suure kaaluga ja võtab palju ruumi. Samuti tuleb kaasas vedada kütust, kuna 10% niiskusesisaldusega puiduklotse ei ole võimalik tanklatest osta. Tülikas on samuti generaatori täitmine. Eelis on sellel kütusel see, et puiduklotse on kasutuseks lihtne toota oma metsas (vedelkütus tuleb riiki sisse vedada). Klotse saab valmistada lehtpuidust ja enne kasutamist kuivatada puidukuivatites.
Maagaas
Maagaas on looduslik või naftatootmise kõrvalprodukt. Tema põhikomponendiks on metaan (CH4), mille oktaaniarv on 130. Maagaas võib sisaldada veel etaani ( C2H6 ), süsinikoksiidi (CO), vesinikku (H2) ja väikeses koguses teisi gaase (väävelvesinik, ammoniaak , tsüaani). Maagaasi saab hoida gaasiballoonides rõhu all kuni 20 MPa ja transportida mööda torustikke. Maagaasi saab kasutada kütusena ottomootoris. Tõsiseks puuduseks on see, et balloonide mass on suur ning autode kasulik kandevõime selle tõttu väheneb 1/3. Maagaas on sobilik kütus paiksetes otto- või gaasiturbiinmootorites, millega saab käitada näiteks elektrigeneraatoreid. Kõige rohkem kasutatakse maagaasi katlamajades katlakütusena ja korterite - eramute gaasipliitides kütusena.
Vedelgaas
Vedelgaasiks nimetatakse sellist gaasi, mis normaaltemperatuuril, kuid rõhul 1,6 MPa vedeldub. Selline gaas koosneb peamiselt propaanist, propeenist, butaanist, buteenist ja sisaldab vähesel määral veel metaani, etaani ja eteeni. Väävlisisaldus on rangelt normeeritud (kuni 0,0015 %). Vedelgaaside oktaaniarv on 90...120. Küttesegu on süttimisvõimeline, kui = 0,4...l,7. Vedelgaasi eeliseks on hea segunemine õhuga ja tahmata põlemine. Detonatsioonikindlusest ja tahmata põlemisest tingituna pikeneb mootori detailide ja mootoriõli tööiga. Ka on vedelgaas bensiinist natuke odavam. Puuduseks on väike tihedus (520...540 kg/m³) ning selle tõttu mahuline kütteväärtus ligi 1,5 korda väiksem kui bensiinil. Järelikult sama töö tegemiseks kulub vedelgaasi mahult rohkem ja gaasiballooni maht peab olema bensiinipaagi mahust suurem. Vedelgaasi balloon peab olema valmistatud 5...6 mm paksusest lehtterasest ja seetõttu kaotavad autod mõningal määral kasulikust kandevõimest. Vedelgaasi ballooni on raske paigaldada sõiduauto kere sisemusse , kuna kuju peab olema sel silindriline. Autode ottomootorites kasutakse kahte vedelgaasi marki:
Suvine - põhikomponentideks on butaan ja buteen 60 %. Sobib kasutada suvel, lõunarajoonides aastaringselt
Talvine - põhikomponentideks on propaan ja propeen 90 %. Sobib kasutada talvel.
Suvine vedelgaas ei aurustu alla -10°C juures ja seetõttu ei välju gaasiballoonist. Kuna propaan ja butaan on peaaegu lõhnata gaasid, siis lisatakse gaasidele odorante, peamiselt etüültiooli (C2H5SH). Lõhnaaine lisamine on vajalik lekke õigeaegseks avastamiseks. Vedelgaasi kasutus mootorikütusena on praegu laialdane ning see suureneb pidevalt. Toiteaparatuuri vedelgaasi kasutamiseks toodetakse seeriaviisiliselt ja seda saab paigaldada otttomootoriga autodele. Suurematesse keskustesse on ehitatud gaasitanklaid, väiksemates keskustes saab osta tanklates gaasi balloonides .
Hõõrdumine ja kulumine
Hõõrdumine
Masinaosade vahel põhjustab hõõrdumise kaks asjaolu:
· detailide pinnakonaruste haakumine (mehhaaniline hõõrdumine); · molekulidevaheline tõmbejõud (adhesioon) kokkupuutepinnas ( molekulaarne hõõrdumine).
Hõõrdejõu suurus sõltub pinna omadustest, pindadevahelisest survest, libisemise kiirusest, temperatuurist ja keskkonnast, milles detailid liiguvad. Molekulaarne hõõrdumine sõltub lisaks veel kokkupuutepindade suurusest. Mida siledamad on pinnad, seda suurem on molekulidevaheline tõmbejõud. Masinata esineb detailide vahel mitu erinevat hõõrdumisreziimi. Kuivhõõrdumine on selline reziim , kus kokkupuutes olevate teineteise suhtes liikuvate detailide vahel ei ole määrdeainet.
Piirhõõrdumine esineb siis, kui detailide vahele juhitud määrdeaine moodustab puutepinnale molekulaarse kihi (paksus 0,l...0,5 m). See kiht ei takista suuremate pinnakonaruste haakumist, kuid vähendab oluliselt adhesioonjõude. Selle tõttu on piirhõõrdumisel hõõrdejõud mitu korda väiksem kui kuivhõõrdumisel.
Vedelikuline hõõrdumine on detailide vahel siis, kui pindade on juhitud piisavalt määret, mille kihipaksuse on selline, et väldib täielikult detailide pinnakonaruste kokkupuute. Sellises olukorras takistab detailide liikumist teineteise suhtes mitte hõõrdejõud vaid vedeliku sisehõõrdumine (viskoossus). Sellise olukorra võib saavutada kahel viisil:
· juhtida detailide vahele määret piisava surve all · anda detailidele niisugune kuju, et nende liikumisel tekiks kokkupuutuvate pindade vahel õlisurve.
Enamasti kasutatakse esimest viisi, kuna see lihtsustab masinate konstruktsiooni. Kandev õlikiht (õlikiil) tekib teise viisi puhul siis, kui hõõrdepinnad, on teineteise suhtes teatava nurga all. Õlikihi kandevõime on seda suurem, mida suurem on libisemiskiirus.
Poolvedelikuline hõõrdumine on selline reziim, kus samaaegselt esineb nii vedelikuline kui ka piir- või kuivhõõrdumine. Selline hõõrdumine on masinais kõige sagedamini esinev.
Poolkuiv on hõõrdumine on see, kus ühteaegu esineb nii piir- kui kuivhõõrdumine. See reziim võib esineda sõlmedes, mida määritakse perioodiliselt plastse määretega.
Kulumine
Kulumine on hõõrdumisega kaasnev detaili mõõtmete järkjärguline muutumine. Kulumise põhjuseks on detaili pinnakiht purunemine . Selle järgi, mis on pinnakihi purunemise põhjuseks, eristatakse mitut kulumisliiki. Kulumine pindrebenemise tagajärjel tekib peamiselt kuivhõõrdumisel suurte erisurvete ja väikeste libisemiskiiruste korral. Detailide kokkupuutepinnas tekivad adhesioonjõud võivad osutuda suuremaks kui metalli molekulidevaheline tõmbejõud ning detaili pinnakihid rebenevad. Hapendumiskulumine on tingitud detailide pinnakihi oksüdeerumisest. Tekkinud oksiidid on põhimetallist nõrgemad ja aja jooksul eralduvad detaili pinnalt. Selline kulumine on võimalik ka poolvedelikulise hõõrdumise tingimustes. Võrreldes pindrebenemisega kulgeb hapendumiskulumine suhteliselt aeglaselt. Soojuskulumine tekib siis, kui hõõrdumisega kaasnev temperatuuri tõus põhjustab metalli omaduste muutumise (pehmenemise või koguni sulamise). See aga põhjustab pindrebenemise. Hõõrdepindade kuumenemine võib kaasa tuua ka hapendumiskulumise suurenemise. Seega võib üks kulumisliik üle minna teiseks. Abrasiivkulumine on tingitud hõõrduvate detailide vahele sattuvatest kõvadest võõrkehadest (liiv, tolm, metallipuru), mis lõikuvad detailide pinda ja põhjustavad metalliosakeste eraldumise. Abrasiivkulumine võib kaasneda kulumisele pindrebenemise teel. Väsimuskulumine tekib peamiselt veerehõõrdumisel ja selle põhjuseks on kontaktpindades materjali pinnakihi väsimine ja murenemine .
Kulumise vähendamine
Kulumine lühendab masina iga ning suurendab kulutusi tehnika soetamiseks ja korrashoiuks. Kulumise vähendamine on tähtis ülesanne. Seda on võimalik saavutada mitmel viisil:
· kulumiskindlate materjalide kasutamisega; · detailide termilise töötlusega» · pinnakonaruste vähendamise ning töötlemistäpsuse suurendamisega; · hõõrdesõlmede tihendamisega; · vedelikulise hõõrdereziimi kindlustamisega; · hoolduseeskirjade täpse täitmisega; · kvaliteetsete määrdeainete kasutamisega.
Hõõrdesõlmedes kasutatakse määrdeaineid hõõrdumise ja kulumise vähendamiseks. Kuid neil on ka rida lisaülesandeid: hõõrdepindade jahutamine, korrosioonikaitse , lõtkude tihendamine , kulumisproduktide eemaldamine.
Määrdeainete liigitus
Liigitatakse päritolu ja oleku järgi. Päritolult jagunevad, määrded:
· mineraalseteks (toodetud naftast või mõnest muust maavarast, näit. põlevkivist); · orgaanilisteks (toodetud taimeõlidest, loomsetest rasvadest); · sünteetilisteks (toodetud naftast süsivesinike töötlemisel) · poolsünteetilisteks (mineraalõli ja sünteesõli segu)
Tööstuses ja mootorites on enam kasutatav esimene õliliik. Taimeõlid on tavaliselt toiduained aga neid kasutatakse üha enam ka koos lisanditega mineraalõlide asemel. Taimeõlid sattudes loodusesse lagunevad erinevalt mineraalõlidest kiiresti ega reosta loodust.
Oleku järgi jagunevad määrdeained:
· vedelateks (õlid); · plastseteks (viskoossed, mittevoolavad); · tahketeks; · gaasilisteks.
Majanduses kasutatakse põhiliselt kahte esimest. Tahkeid kasutatakse lisandina vedelaile või plastseile sõlmedes, kus määrde juurdepääs ajutiselt katkeb või temperatuur ületab tavaliste määrete kasutuspiirid. Gaasilisi määrdeid (sageli õhk) kasutatakse vähe koormatud aparaatide laagreis (tsentrifuugid), kus pöörlemiskiirus ületab 10 000 p/min.
Õlid
Õlide saamine
Enamik õlisid toodetakse otseste destilleerimisjääkidest masuudist ja gudroonist. Neid destilleeritakse teistkordselt ja seejärel puhastakse. Masuuti kuumutatakse temperatuurini
420°C ja tekkinud aurud juhitakse rektifikatsioonikolonni. Süsivesinike molekulide lagunemise vältimiseks tekitatakse nii toruahjus kui ka kolonnis vaakuum ning juhitakse juurde veeauru. Vedeldunud fraktsioonid juhitakse kolonnist välja eraldi. Masuudi destilleerimise põhifraktsioonid on järgmised:
· kerge tööstusõli; · raske tööstusõli; · mootoriõli; · raske masinaõli
Neid õlisid nimetatakse destillaatõlideks. Fraktsioonid, mis sel temperatuuril ei aurustunud, kogunevad kolonni põhja ja moodustub gudroon. Masuudist saadud fraktsioonid on aluseks eri liiki õlide tootmisele. Gudrooni destilleerimisel saadakse suure viskoossusega lennukiõlid ja jõuülekandeõlid. Neid töödeldakse väävelhappega ning puhastatakse aktiivmuldadega. Nii saadakse kõrge kvaliteediga õlid. Neid nimetatakse ka jääkõlideks. Gudrooni destilleerimisel tekib tahke jääk bituumen (pigi). Destilleerimisele järgneb kahjulikest ja ebasoovitavatest lisanditest puhastamine. Õlidele kindlate eriomaduste andmiseks tuleb erinevail meetodeil toodetud või erineva koostisega naftast saadud fraktsioonid omavahel teatud kindlas vahekorras segada. Sageli tuleb juurde lisada veel erikomponente mingi eriomaduse esiletoomiseks.
Õlide puhastamine
Masuudi või gudrooni destilleerimisel saadud õlid sisaldavad ühendeid, mis halvendavad nende ekspluatatsioonilisi omadusi . Taolisteks ühenditeks on:
· nafteenhapped; · lämmastiku- ja osaliselt ka väävellühendid; · asfalteenid ja vaikained; · tahked parafiinid ja tseresiinid; · küllastamata süsivesinikud; · mitmesugused polütsüklilised süsivesinikud (tsüklaanid, areenid).
Nafteenhappad ja osa väävliühendeid (tioolid) kutsuvad esile metallide korrosiooni, asfalteenid ja vaikained põhjustavad kuumenemisel koksi tekkimise, parafiinid ja tseresiinid kristalliseeruvad temperatuuri alanedes ning õli hangub. Suure molekulmassiga polütsüklilised süsivesinikud voolavad halvasti. Küllastamata süsivesinikud ühinevad kergesti õhuhapnikuga ning polümeriseeruvad, mille tulemusena tekivad mitmesugused orgaanilised happed ning vaikained. Sellepärast on kõik need ühendid vaja õlist eemaldada. Tähtsamad õlide puhastusviisid on happepuhastus, leelispuhastus, kontaktpuhastus, selektiivpuhastus, deasfalteerimine, deparafiniseerimine. Tavaliselt kasutatakse mitut puhastusviisi kombineeritult. Puhastusviisi valik ja nende rakendamise järjekord oleneb lähtenafta koostisest (parafiinide ja asfalteenide sisaldusest), töödeldavast produktist (kas destillaat - või jääkõli) ning lõppprodukti nõutavast kvaliteedist.
Happepuhastusel segatakse õli kontsentreeritud väävelhappega. Happe toimel küllastumata süsivesinikud polümeriseeruvad. Asfalteenid ja vaikained lahustuvad happes , lämmastiku jt ainete ühendid reageerivad happega. Reaktsiooniproduktid sadestuvad ja moodustavad happegudrooni. Happegudroon eraldataks õlist tsentrifuugimise teel.
Leelispuhastus järgneb happepuhastusele, sest väävelhape ei suuda kõiki mittevajalikke lisandeid eemaldada, pealegi vajavad happejäägid neutraliseerimist. Leelispuhastuseks kasutatakse 2...3 % NaOH lahust. Selle töötluse käigus neutraliseeritakse nafteenhapped, väävelhappe jäägid, fenoolid jm. Reaktsiooniproduktid setivad välja. Settimise kiirendamiseks kuumutatakse õli 70...95°C -ni. Settinud õli pestakse kuuma veega, seejärel kuumutatakse ning puhutakse läbi kuuma õhuga. Leelispuhastus võib eelneda ka happepuhastusele.
Selektiivpuhastust kasutatakse tänapäeval laialdaselt happepuhastuse asemel. Selleks segatakse õli teatud vahekorras fenooli või furfunooliga. Õlis leiduvad kahjulikud ja mittevajalikud lisandid lahustuvad selles ning setivad koos lahustiga. Jääkõlide puhastamiseks kasutatakse ka paarislahuseid (näit. propaan koos kresooli- ja fenooliga).Sel juhul lahustuvad ühes õli põhikomponendid ja teises kahjulikud lisandid. Lahusti regenereeritakse ekstraktist ja läheb korduskasutusele.
Kontaktpuhastuse korral segatakse õlisse peeneks jahvatatud aktiivmulda. Saadud segu kuumutatakse. Muld adsorbeerib vaikained 20...40 min. jooksul, samuti väävelhappe ning muud väävliühendite jäägid, selekteerivate lahuste jäägid. Seejärel õli filtreeritakse. Kontaktpuhastust kasutatakse pärast happe- või selektiivpuhastust leelispuhastuse asemel.
Deasfalteerimist kasutatakse enne õlide selektiivpuhastust, kui toorõli on asfaldi ja vaigurikas. Põhiliselt kasutatakse propaani , mis sisaldab vähesel määral etaani ja butaani. Õli põhikomponendid lahustuvad 40...60°C juures, asfaltvaikained aga settivad välja.
Deparafiniseeritakse neid õlisid, mis peavad töötama madalail temperatuuridel. Ka siin kasutatakse lahustina peamiselt propaani. Propaani ja õli segu soojendatakse täieliku lahustumiseni, seejärel jahutatakse kuni parafiinide ja tseresiini kristalliseerumiseni (-25°C). Tekkinud aine, mida nimetatakse petrolaatumiks ja see filtreeritakse välja.
Õlide koostis ja liigitus
Õlid nagu kütusedki koosnevad süsivesinikest, millede molekulmassid on kütuse koostisse kuuluvate süsivesinike molekulmassidest märksa suuremad.
Õlide põhikomponentideks on:
· mitmesugused tsülkaanid ja nende isomeerid (40...82 %), · areenid ja nende isomeerid (15...40%) · alkaanid (0,l.... 6,5 % ) · mitmesugused hapniku-, väävli- ja lämmastikuühendid.
Peale loetletud ühendite sisaldavad õlid veel süsivesinikke, mille molekulis on liitunud nii tsüklaanide kui ka areenide tuumad. Kütustega võrreldes on õlide struktuur keerukam ning üksikute süsivesinike eraldamine õlist ja nende tundmaõppimine väga keerukas. Mineraalõlisid liigitatakse kasutusalade järgi paljudesse eriliikidesse. Nad erinevad üksteisest mitte niivõrd põhikomponentide, kuivõrd puhastusastme ja mõne eriomadusi andva lisakomponendi sisalduse poolest.
Põhiliigid on järgmised:
· tööstusõlid (üldotstarbelised) -ette nähtud peaasjalikult tööstusseadmetele; · mootoriõlid - ette nähtud sisepõlemismootoreile; · jõuülekandeõlid - liikurmasinate (autod, traktorid jm.) mehhaanilistele jõuülekannetele; · hüdroõlid - ette nähtud hüdraulilistele jõuülekannetele (autode, traktorite, ekskavaatorite jm tõsteseadmete hüdrosüsteemidele); · turbiiniõlid - auru- ja veeturbiinidele; · kompressoriõlid - kolb - ja rotatsioonkompressoreile; · külmutusmasinate õlid - külmutusmasinate kompressorites · isolatsiooniõlid - elektriseadmetele (trafod, kondensaatorid , kaablid); · silindriõlid - aurumasinatele.
Peale loetletud liikide on veel mitmeid eriõlisid, näiteks õlid konveieri ja mootorsae kettidele, õlid vaakuumseadmetele, separaatoritele, meditsiini- ja parfümeeriatööstusele jne. Toodud õlide liigitus ei ole täielik ja on ligikaudne. Täpset liigutust ei ole, sest osa õlisid on vastastikku asendatavad .
Õlide omadused
Määrimisvõime
Õli põhiülesanne on vähendada hõõrdumist ja kulumist. Sellega pikeneb masina tööiga ja väheneb energiakulu hõõrdumise ületamiseks st tõuseb masina kasutegur. Nende ülesannete täitmine on võimalik üksnes siis, kui õli katab hõõrduvad detailid katkematu kihiga, mis ei purune survejõudude toimel. Määrimisvõime põhineb kahel nähtusel: adsorbtsioonil ja keemilisel reaktsioonil. Õli osakesed adsorbeeruvad hõõrdepindadesse ja moodustavad seal tugeva kelme, mis püüab pindasid teineteisest eemale suruda. Samal ajal aga õlikihtide nihketakistus horisontaalsuunas väike ja detailid võivad teineteise suhtes kergesti libiseda. Adsorbeerunud õlikelme paksus on 0,1.. .0,5 m ning ta vähendab järsult adhesioonjõude ja molekulaarset hõõrdumist. Samal ajal mõned õlis leiduvad keemilised elemendid (S, C l , P) ja ühendid (orgaanilised happed) reageerivad hõõrdepindadel metalliga. Tekkivad ühendid (sulfiidid, kloriidid , fostiidid jm.) on plastsed, väikese hõõrdeteguriga ning soodustavad detailide libisemist. Tekkinud ühendite kiht, samuti väga õhuke, takistab hapniku tungimist metallisse, metallide kokkupuudet ja hoiab ära metalliosakeste kaasahaaramise libisemisel. Hõõrdepindade temperatuuri tõus üle teatud piiri, mille võib esile kutsuda kas libisemiskiiruse või survejõudude kasv, purustab õlikelme ning hõõrdumine ja kulumine suurenevad järsult. Igal õliliigil on oma kriitiline temperatuur, mille juures määrimisvõime kaob.
Viskoossus
Viskoossus on vedelike omadus takistada vedelikukihtide omavahelist liikumist välisjõudude toimel. Viskoossus on õli voolavuse mõõt antud temperatuuril. Viskoosne õli voolab aeglaselt ja väikese viskoossusega õli voolab kiiresti. Viskoossus on tihedalt seotud õli määrimisvõimega ning on üks näitaja, mille järgi saab otsustada õli kasutuskõlblikkuse üle. Suure viskoossusega õlid moodustavad hõõrdepindadel väga tugeva õlikelme, kuid samal ajal põhjustavad nad energiakulu suurenemise masina liikumapanekuks ja kasuteguri languse. Sellepärast peab viskoossus olema võimalikult väike, kuid piisav vedelikulise hõõrdumise tekitamiseks. Liiga väikese viskoossusega õli ei moodusta vajaliku tugevusega õlikelmet. Viskoossus ei ole püsiv suurus, vaid sõltub keskkonna rõhust ja temperatuurist. Rõhkudel alla 5,0 MPa (50 bar) viskoossus nimetamisväärselt ei muutu, kuid hakkab järsult suurenema, kui rõhk ületab selle piiri. Näiteks tööstusõlil suureneb viskoossus 60...70 % kui rõhk tõuseb 20...25 MPa võrra. Väga suurtes piirides muutub viskoossus aga temperatuuri mõjul. Temperatuuri langedes viskoossus suureneb ja vastupidi. Temperatuuril 50°C on mootoriõlide viskoossus 4...8 korda suurem kui 100°C juures. Alla 0°C hakkavad õlid kaotama voolavust ja võivad hanguda. Üldiselt, mida rohkem sisaldab õli suure molekulmassiga areene ja tsüklaane, seda suurem on tema viskoossus. Õlid, mis sisaldavad lahustunud olekus tahkeid parafiine, hanguvad temperatuuri alanedes kergesti. Kõige paremad on need õlid, mis koosnevad monotsüklilistest pikkade hargnemata külgahelatega tsüklaanidest ja areenidest. Nende õlide viskoossus sõltub temperatuurist vähem kui teistel. Õlide viskoossust mõõdetakse kinemaatilise või dünaamilise viskoossuse ühikuis. Kinemaatilise viskoossuse ühik on sentistoks (cSt). SI süsteemis on kinemaatilise viskoossuse ühikuks m ²/ s või mm ²/ s . l cSt = 1 mm ² / s. Standartides on normitud mootoriõlide viskoossus 100°C juures, mis ligikaudu vastab ka mootorite töötemperatuurile. Viskoossust mõõdetakse viskosimeetri abil.
Viskoossusindeks (VI)
Mootoriõlide viskoossuse sõltuvust temperatuurist iseloomustab viskoossusindeks. Mida suurem on indeks seda väiksem on sõltuvus. Viskoossuseindeks määratakse tabelite järgi või etalonõlidega võrdlemisel. Viskoossusindeksile on soovitav tähelepanu pöörata, kuna väikese indeksiga mootoriõlid on talvel külmas mootoris suure viskoossusega ja raskendavad mootori käivitamist.
· Mineraalsetel mootoriõlidel VI = 95...105 · Poolsünteetilistel mootoriõlidel VI = 130...170 · Sünteetilistel mootoriõlidel VI = 170...190 · Kvaliteetmootoriõlidel VI = üle 200 · Lennukiõlidel VI = 200...400
Mida suurem on viskoossusindeks seda madalamal temperatuuril kaob õlil voolavus. Näiteks kvaliteetmootoriõlil kaob voolavus ­ 55°C ja lennukiõlil ­ 65°C
Stabiilsus
Õli omaduste püsivust kõrgel temperatuuril nimetatakse termiliseks stabiilsuseks. Tavalisel temperatuuril (18...20°C) õli koostisse kuuluvad süsivesinikud õhuhapnikuga praktiliselt ei reageeri mitme aasta vältel. Temperatuuri tõusuga kaasneb õli koostisosade oksüdeerumine. Kergemini oksüdeeruvad alkaanid, vastupidavad hapniku toimele on areenid. Temperatuuri tõusul üle 250°C muutub õli koostis mõne minuti jooksul. Oksüdeerumisprotsessi kiirendavad mitmed metallid (vask, raud, plii), millega õli kokku puutub. Mõned metallid (alumiinium, tina) aga pidurdavad seda. Mootoriõli on seda kvaliteetsem, mida kõrgemal temperatuuril ning mida aeglasemalt oksüdeerumine kulgeb. Termiliselt täiesti stabiilseid õlisid ei ole. Õli kuumenedes tekivad mitmesugused hapnikuühendid, mis sadestuvad detailidele, jäävad õlisse heljuma või lahustuvad õlis. Olenevalt temperatuurist, tekib kolme liiki sadestusi:
Tagi , lakk , slamm
Tagi tekib seal, kus õli temperatuur ulatub 550...400°C. Detailideks, kuhu tagi ladestub, on mootorite põlemiskambrid, kolvi põhi, klapid, kütusepihustid, küünlad. Põhiosa tagist moodustavad õlis leidunud polütsüklilised areenid ning asfaltvaikained. Tagisse ladestuvad ka kütuse mittetäielikul põlemisel tekkinud produktid ning küttesegusse ja õlisse sattunud mitmesugused tahked lisandid. Veel soodustab tagi teket mootori alakoormus. Pingeliselt koormatud mootoris detailide temperatuur tõuseb ning osa tagist põleb ära, toimub nn. detailide isepuhastumine .
Lakk (läbipaistev pruun või must kõva kiletaoline sade) tekib detailidele, millega kokkupuutes õli temperatuur tõuseb 200°...300°C. Mootoris (ka kompressoreis) on niisuguse temperatuuriga detailideks kolvid ja rõngad. Alkaanid ja tsüklaanid annavad oksüdeerumisel mitmesuguseid orgaanilisi happeid (oksüüdhapped). Sel temperatuuril kondenseeruvad õlis tekkinud happed nimetatud detailidele lakitaolise kihina.
Slamm (mudataoline pehme sade) tekib detailidele, milledega õli kokkupuutes kuumeneb 50...120°C. Slammi moodustavad õlis heljuvad asfaltvaikained ning orgaaniliste hapete ja hüdrooksiidide reaktsiooni tulemusena tekkinud seebid. Slammi tekkimist soodustab õli intensiivne laialipaiskamine, pihustamine ja vahutamine. Tuntakse veel külmslammi, mis tekib karteris, õlikanalites ja klapimehanismidel. Seda põhjustavad tahm , nõgi, tahked osised , oksüdatsioonisaadused, vesi, happelised põlemisjäägid. Külmslamm ajapikku kõvastub ja jääb seintele. See sade võib ummistada näiteks õlivõtturi sõela ja mootoril õlitus kaob.
Slammi teket soodustavad järgmised tegurid:
pikad õlivahetusvälbad, mootori rasked töötingimused (mootor töötab madalatel pöörlemissagedustel), väike õlivanni mahtuvus, mootoriõli madal kvaliteet, kütuse madal kvaliteet
Kõik nimetatud sadestused häirivad masinate, eriti mootorite tööd, takistavad detailide jahtumist, põhjustavad ummistusi ja suurendavad kulumist. Õlidel, mida kasutatakse sõlmedes, kus temperatuur ei ületa 50...100°C, stabiilsuse näitajaid ei normita.
Mootoriõlide stabiilsust hinnatakse veel termilise stabiilsuse näitaja ja pesevate omaduste kaudu. Termilise stabiilsuse näitajaks on aeg minuteis, mille vältel õliproov 250°C juures muutub elastseks lakikileks, mille purustamiseks on vaja jõudu 10 N (l kgf). Mootoriõli pesemisvõime peab tagama koostöötavate pindade puhtuse. Mootoriõli oksüdeerumisel tekkivad õlisse väikesed hõljuvad osakesed. Need osakesed kleepuvad omavahel ja sadestuvad pindadele . Väga halb mõju on lakil. Mootoriõli omadust hoida temasse kogunevad oksüdatsiooniproduktid tasakaalus ning seega vältida mootori sisepindade mustumist nimetatakse mootoriõli pesemisvõimeks. Pesemisvõime tagatakse lisandite abil. Pesemisvõime määratakse katsemasinas, mille silindri keskosa temperatuur on 225°C. Hinnatakse pallides (O...6) 2-tunnise katseaja jooksul kolvile sadestunud laki hulka. Pesemisvõime O palli tähendab, et kolvil lakki ei tekkinud. Üleni musta lakiga kaetud kolvi puhul antakse pesemisvõimeks 6 palli. Happearv ja korrosiivsus
Õlid ei tohi tekitada korrosiooni, vaid peavad kaitsma metalli selle eest. Korrosiooni põhjustavad mitmesugused happed, leelised väävel ja mõned selle ühendid, õlisse sattunud vesi kiirendab nende korrodeerivat toimet. Vees lahustuvaid happeid, leelisi ja aktiivset väävlit õlid sisaldada ei tohi. Orgaanilisi happeid aga ei ole võimalik õlist täielikult eemaldada. Nad korrodeerivad peamiselt värvilisi metalle ja nende sulameid. Korrosiooni tulemusena tekivad hõõrdepinnale algul täpid ja süvendid, seejärel mikropraod ning lõpuks hakkab metalli pind murenema. Õlidel kontrollitakse happearvu ja korrosiivsuat.
Happearv näitab mitu mg KOH on vaja l g õlis leiduvate orgaaniliste hapete neutrali-seerimiseks.
Korrosiivsus (g/m²) määratakse sel teel, et 50 tunni vältel sukeldatakse teadaoleva massiga pliiplaati 140°C kuumutatud õlisse sagedusega 15 korda minutis . Katse lõpul arvutatakse, mitu grammi vähenes plaadi mass l m ² pinna kohta.
Masinate töö ajal on õlide oksüdeerumise tulemusena võimalik hapete kogunemine õlisse ja korrosiivsuse tõus.
Mootoriõlide auruvus e. lenduvus
Normaaltemperatuuril (20°C) mootoriõli praktiliselt ei aurustu. Sellest kõrgemal temperatuuril hakkavad õlist eralduma kergemad fraktsioonid. Õliaurud segus õhuga võivad süttida ja põhjustada tulekahju. Samuti suur auruvus põhjustab suurt õlikulu. Mootoriõlide auruvuse kaudne iseloomustaja on õli leektemperatuur. Mootoriõli valikul peab teadma, et mida madalam on leektemperatuur, seda kergemini ta aurustub. Õli aur mootoris süttib ja põledes tekitab tahma, nõge ning muid põlemissaadusi.
Leektemperatuur ja süttimistemperatuur
Temperatuuri, mille puhul õli aurud süttivad lahtisest tulest , nimetatakse leektemperatuuriks. Eri liiki õlide leektemperatuur erineb küllalt suurtes piirides:
· tööstusõlid(leektemperatuur100...200°C ) · mootoriõlid(140...210°C ) · kompressoriõlid ( 200°...275°C)
Temperatuur, mille puhul õli lahtisest tulest süttib, on süttimistemperatuur. See on tavaliselt 20...30°C kõrgem leektemperatuurist. Leektemperatuuri määratakse õli kuumutamisel kas lahtises või kinnises tiiglis. Tulemused on erinevad - kinnises tiiglis on leektemperatuur madalam.
Õlide manused
Nafta töötlemisel saadud õlid ei oma alati neid eriomadusi, mida vajatakse. Sellepärast kasutatakse õlide kvaliteedi parandamist erilisandite - manuste - abil.
Manusteks on mitmesugused keeruka struktuuriga keemilised ühendid. Neid lisatakse järgmiste õli omaduste mõjutamiseks:
· stabiilsuse tõstmiseks · korrosiivsuse vähendamiseks · pesemisvõime suurendamiseks · viskoossuse mõjutamiseks · hangumistemperatuuri alandamiseks · vahutamise takistamiseks · määrimisvõime tõstmiseks.
Levinud on kompleksmanused. Need on sellised ühendite kombinatsioonid, mis mõjutavad korraga mitut õli omadust. Manused peavad õlis hästi lahustuma, ei tohi mõjutada teisi õli omadusi, ei tohi seistes ega töö käigus välja langeda ning peavad säilitama esialgsed omadused võimalikult kaua.
Antioksüdandid on manused õli stabiilsuse tõstmiseks. Need ühendid pidurdavad oksüdeerumise algust ning adsorbeerudes metalli pinnale, isoleerivad metalli õlist, sest metallid on oksüdeerumisreaktsioonide puhul katalüsaatoreiks. Antioksüdandid jagunevad: 1)madala töötemperatuuriga õlidele; 2)kõrge töötemperatuuriga õlidele. Esimesse gruppi kuuluvad mitmesugused alküülfenoolid, mida kasutatakse industriaalõlides ja amiinid , mida kasutatakse turbiini - ja trafoõlides. Teise gruppi kuuluvad mitmesugused väävlit, fosforit ja lämmastikku sisaldavad ühendid (näit. DF-11 ehk Zn-dialküülditiofosfaat), mis leiab kasutamist mootoriõlides. Antioksüdandid tõkestavad ka korrosiooni.
Korrosiooni takistavad manused peavad kaitsma eeskätt värvilisi metalle (vaske, pliid). Nad tekitavad metallide pinnale kaitsekelme, mis hoiab ära agressiivsete ühendite kokkupuutumise metalliga. Mõned seda tüüpi manused neutraliseerivad ka õlisse kogunevaid happelisi produkte. Korrosioonivastaste manustena kasutatakse leelis - ja leelismuldmetallide alküülfenolaate. Mõned korrosiooni takistavad manused toimivad ka antioksüdantidena. Detergendid või dispergendid on pesevad õli manused. Pesemisvõime tähendab õli omadust lahustada oksüdeerumise tulemusena tekkinud lakki ja tahma ning hoida ära õlis heljuvate oksüdeerumisproduktide liitumine. Kuna õli moodustavatel süsivesinikel seda omadust ei ole, tuleb õlisse lisada leeliselise reaktsiooniga pesevaid ühendeid, nagu sulfonaate või mõningaid polümeere. Nõrgalt leeliselised on C-3 (Ba-sulfonaat) ja CK-3 (Ca-sulfonaat), tugevalt leeliseline on PMC. Polümeersed manused erinevad sulfonaatidest selle poolest, et ei sisalda tuhka ja selle tõttu vähendavad kulumist võrreldes sulfonaatidega. Pesevaid manuseid kasutatakse peamiselt mootori- ja kompressoriõlides.
Tihkesti on manus viskoossuse stabiliseerimiseks. Viskoossus peab õlil olema võimalikult ühtlane ja ei tohi sõltuda temperatuurist. Manusteta õli viskoossus muutub suurtes piirides. Et õli oleks kasutatav aastaringi, lisatakse väikese viskoossusega õlile kõrgmolekulaarseid ühendeid n polüisobutüleen ( molekulmass 15 000...25 000), polümetakrülaat jt. Need manused tõstavad õli viskoossust, kuid selliselt tõstetud viskoossus sõltub vähe temperatuurist. Polüisobutüleen vähendab ka kulumist, kuna adsorbeerub metalli pinnale.
Depressor on manus, mis alandab õli hangumistemperatuuri. Ta adsorbeerub parafiini kristallile ja väldib sellega nende kasvu. Depressoreina kasutatakse kõrgmolekulaarseid aineid millede molekulmass on 700...800.
Vahu tekkimine on kahjulik nähtus, kuna see halvendab määrimisomadusi ja soodustab oksüdeerumist. Vahutama kalduvad suurema viskoossusega õlid. Vahutamisvastased manused (näiteks polümetüülsiloksaan) põhjustavad õhumullide ümber tekkiva kile kiire purunemise ning vahtu tekkida ei saa.
Kulumis- ja sööbimisvastased manused peavad vähendama metalliosakeste väljarebimist hõõrdepindadest. Kulumisvastased manused soodustavad eeskätt õli adsorbtsiooni metalli pinnale ning takistavad metallide vahetut kokkupuudet ja vähendavad sellega hõõrdetegurit. Sööbimisvastased manused aga reageerivad metalliga ning tekitavad hõõrdepindadele plastse, metallist madalama sulamistemperatuuriga ühendite kihi, mis talub suurt rõhku ja ei lase hõõrdepindadel kleepuda ega tekitada pindrebendeid. Kulumis- ja sööbimisvastaste manuste vahele ei ole võimalik tõmmata selget piiri. Need manused võivad olla samaaegselt ka korrosioonivastased . Kulumis- ja sööbimisvastased manused koosnevad peamiselt väävli, kloori ja fosfori ühendeis. Efektiivseid sööbimisvastaseid manuseid kasutatakse peamiselt jõuülekandeõlides. Kompleksmanused e manuste kompleksid . Kompleksmanus muudab korraga mitut õli omadust. Koostise poolest on neid kolm eri liiki;
· alküülfenoolid; · fenoolsulfiidid; · väävlit ja fosforit sisaldavad polümeerid.
Alküülfenoolsed kompleksmanused sisaldavad Ba ja Ca ning on väga heade pesevate ning oksüdatsiooni- ja korrosioonivastaste omadustega.
Fenoolsulfiidsed kompleksmanused on heade pesevate omadustega, vähendavad korrosiooni ja kulumist ning alandavad hangumistemperatuuri.
Polümeersed kompleksmanused on väga heade pesevate omadustega ning vähendavad viskoossuse sõltuvust temperatuurist, alandavad hangumistemperatuuri, vähendavad korrosiooni ning tõstavad õli vastupidavust oksüdeerumisele.
Kaasaegsetes õlides kasutatakse manuste komplekse, s.o. mitut manust kindlas vahekorras. See võimaldab mitte ainult omadusi parandada, vaid anda õlile ka täiesti uudseid omadusi. Kõrge kvaliteediga mootoriõlid võivad sisaldada üle 10 % mitmesuguseid manuseid.
Mootoriõlid
Nõuded mootoriõlidele
Mootoriõlideks nimetatakse neid õlisid, mis on kasutusel sisepõlemismootorite õlitussüsteemides. Nende õlide töötingimused. on väga rasked, sest õli temperatuur võib mootoris muutuda suurtes piirides. Seisvas mootoris langeb õli temperatuur õhutemperatuurini, mis külmal ajal võib olla mitukümmend kraadi alla nulli. Töötavas mootoris võib aga õli temperatuur mootori karteris tõusta kuni 120°C. Üksikute detailide töötemperatuur, millega õli kokku puutub, võib olla kuni 400°C (kolvipea). Küttesegu põlemise ajal on aga temperatuur põlemiskambris üle 2000°C. Samal ajal puutub õli kokku aktiivsete põlemisproduktidega, hapnikuga, metallidega, mille tõttu toimuvad mitmesugused keemilised reaktsioonid, eeskätt oksüdeerumine. Õli on mootori õlitussüsteemis rõhu all ning pidevas ringluses. Detailidevahelistest lõtkudest pihustatakse õli laiali ning ta seguneb karteris olevate gaasidega. Et mootoriõli neis tingimustes oma ülesannet võimalikult kaua täidaks, peab ta vastama järgmistele nõuetele: · peab olema hea määrimisvõimega; · peab olema termiliselt stabiilne; · peab omama head pesemisvõimet; · õli viskoossus peab temperatuurist sõltuma võimalikult vähe; · õli ei tohi tekitada korrosiooni; · õli hangumistemperatuur peab olema madal; · õli leektemperatuur peab olema kõrge; · õli tuhasisaldus ei tohi olla suur; · õli ei tohi sisaldada mehhaanilisi lisandeid ja vett.
Kuna õlide töötingimused erinevais mootoreis ja erinevais ilmaoludes on erinevad, siis ühtne mootoriõli puudub.
Mootoriõlide liigutus SRÜ-s
Mootoriõlide liigitus on kindlaks määratud riikliku standardiga. See kehtib kõikidele mootoriõlidele peale lennukiõli. Selle järgi liigitatakse õlid viskoossuse, kvaliteedi ja mootori tüübi järgi. Viskoossuse järgi jagunevad SRÜ mootoriõlid 21 klassi. Talvisteks nimetatakse 6 ja 8 cSt viskoossusega õlisid ning suvisteks neid, mille viskoossus on 10 ja enam cSt 100°C juures. Aastaringsed õlid kuuluvad omaette klassidesse. Nende viskoossus 100°C juures on 6...10 cSt ja temperatuuri alanedes ei suurene see nii kiiresti kui tavalistel talve- ja suveõlidel. Aastaringsetel õlidel normeeritakse viskoossus ka -18°C juures ja viskoossuse klass tähistatakse murdarvuga.
Kvaliteedi järgi jagatakse mootoriõlid viide gruppi:
A - erimanusteta õli forsseerimata mootoritele. - vähesel määral pesevaid või kompleksmanuseid sisaldav õli vähe forsseeritud mootoritele. Manuste hulk 3...5 %. B - kompleksmanuseid sisaldav õli keskmiselt forsseeritud mootorites. Manuseid 4...7 %. - kompleksmanuseid sisaldav kõrge stabiilsusega Õli kõrgelt forsseeritud mootoritele. Manuste hulk 7...12 %. - kõrge efektiivsusega kompleksmanuseid sisaldav pika kasutuseaga õli rasketes tingimustes töötavatele diiselmootoritele. Manuseid kokku 18...25 %. E - aeglasekäigulistele diiselmootoritele, mis töötavad väävlirikkal (kuni 3,5 %} kütusel. -. B- ja -grupi õlisid toodetakse:
· universaalsetena; · ottomootoritele; · diiselmootoritele. Nii erinevatesse kvaliteedigruppidesse kui ka eri tüüpi mootoritele ettenähtud õlid erinevad üksteisest manuste koostise ja vahekorra poolest.
SRÜ mootoriõlide tähistus
Mootoriõlid tähistatakse tähega M. Järgneb arv, mis tähistab viskoossusklassi. Aastaringsetel õlidel on see murdarv : lugejas 4 või 6, mis tähistab viskoossust -18°C juures. 4 tähendab viskoossust 1300...2600 cSt, 6 tähendab viskoossust 2600...10400 cSt. Nimetajas olev arv näitab viskoossust 100°C juures. Täht 3 märgib, et õli sisaldab tihkestit. Viskoossusklassi tähisele järgnev täht (A, , B, , , E) tähistab õli kvaliteedigruppi. Indeks l selle järel näitab, et õli on karburaator-mootoreile, indeks 2 - diiselmootoreile. Kui indeks puudub, on õli universaalne. Näiteks M-8B1; M-10 2; M-63 /l0B. tähistab õli kvaliteedigruppi. Indeks l selle järel näitab, et õli on ottomootorile, 2 -
diiselmootoreile. Kui indeks puudub, on õli universaalne. Näiteks M-8B1; M-10 2; M-63 /l0B. Kui
õli kuulub kahte erinevasse kvaliteedigruppi, kasutatakse kahetähelist tähistust. Näiteks õli M- 43 / 8B2 1 on ette nähtud kasutada keskmiselt forsseeritud diiselmootorites ja kõrgelt forsseeritud karburaatormootorites aastaringselt.
Ottomootorite õlid
M-8B1 - selektiivselt puhastatud õli. Sisaldab alküülfenoolftalaatset kompleksmanust ja sellele lisaks depressorit ning vahutamisvastast manust. Sobib kasutada SRÜ keskpiirkondades aastaringi , välja arvatud kõrgelt forsseeritud sõiduautode mootorid . Leektemperatuur 200°C, hangumistemperatuur -25 "C. M-8B1 - baasõli on sama, mis M-8 B1 , kuid. sisaldab efektiivsemaid manuseid. On selle tõttu oksüdeerumiskindlam ja esialgsed omadused säilivad kauem. Sobib kasutada aastaringi kõikides ottomootorites va kõrgelt forseeritud mootorid. Leektemperatuur 200°C, hangumistemperatuur -25°C. M-8 1 - baasõliks on kõrge puhastusastmega destillaatõli. Sisaldab leeliserikkaid kõrge efektiivsusega pesevaid manuseid (Ca - alküülsalitsülaati, merevaikhappe derivaate), antioksüdante (Zn-dialküülditiofosfaat) jt. Sobib kasutada talvel kõrgelt forsseeritud ottomootorites. Leektemperatuur 210°C, hangumistemperatuur -30°C. M-12 1 - manuste kompleks sama, mis eelmisel. Sobib kasutada samades mootorites suvel SRÜ lõunapiirkondades. Leektemperatuur 220°C, hangumistemperatuur -20°C. M- M-83 /l0 1 - baasõli
ja manuste kompleks on põhimõtteliselt sama, mis M-8 1, kuid sisaldab täiendavalt veel tihkestit, so viskoossust tõstvat ja stabiliseerivat manust ja depressorit. Sobib kasutada kõrgelt forsseeritud ottomootoris aastaringi. Leektemperatuur 210°C, hangumistemperatuur -32°C. Diiselmootorite õlid
Diisliõlide baasõlid on samad, mis ottomootorite õlidelgi, kuid nad sisaldavad teistsuguseid manuseid. Põhiliseks seda tingivaks asjaoluks on diislikütuste suurem väävlisisaldus. M ­ 8 B2 - selektiivselt puhastatud väävlirikkast naftast toodetud destillaatõli, mis sisaldab alküülfenoolseid kompleksmanuseid, sulfonaatseid pesevaid manuseid antioksüdante, depressorit ja vahuvastast manust. Ette nähtud kasutada keskmiselt forsseeritud diiselmootoreis talvel. Leektemperatuur 190 ° C, hangumistemperatuur -25°C. M ­ l0 B2 - selektiivselt puhastatud destillaat- ja jääkõlide segu. Manused samad, mis eelmisel. Ei sisalda depressorit. Ette nähtud kasutada keskmiselt forsseeritud diiselmootoreis suvel. Leektemperatuur 200°C, hangumistemperatuur -15°C. M ­ 8 2 - baasõli sama, mis M-8 B2, kuid kompleks- ja pesevmanuste hulk märksa suurem. Sisaldab depressorit. Ette nähtud kõrgelt forsseeritud diiselmootoreile talvel. Leektemperatuur 200°C, hangumistemperatuur -25°C. M ­ l0 2 - baasõli sama, mis M-l0 B2, kuid kompleks- ja pesevaid manuseid märgatavalt rohkem. Ettenähtud kõrgelt forsseeritud diiselmootoreile suvel. Leektemperatuur 200°C, hangumistemperatuur -15°C. M-8 2K - talvine õli diiselmootoritele ,M-10 2'K - suvine õli diiselmootorites kasutamiseks. M-I0M - kõrgelt forsseeritud rasketes tingimustes töötavatele turbodiislitele ettenähtud õli. Sisaldab 15 % kompleksmanust , 6 % pesevaid manuseid ning kulumisvastaseid manuseid. -grupi õlisid kaasaegsetes diiselmootorites ei soovitata kasutada. Universaalõli M-63 /10B - olenevalt baasõlist valmistatakse hangumistemperatuuridega -30°C ja -40°C. Manustena kasutatakse alküülsalitsülaate, sulfonaate, polüisobutüleeni jt. Õli sobib kõikidele väheforseeritud mootoritele aastaringi. Tänu kõrgele stabiilsusele on tema kasutusiga ottomootoris märksa pikem kui teistel sama kvaliteediga ottomootori õlidel.
Euroopa ja Ameerika klassifikatsiooni järgi mootoriõlide liigitus
Mootoriõlisid liigitatakse lääne pool samuti viskoossuse ja kvaliteedi järgi, kuid tähistus on teistsugune. Enamuses maades kasutatakse USA-st pärit viskoossuse järgi liigituse süsteemi.
SAE klassifikatsioonis liigitatakse mootoriõlid 11-nesse klassi. Klasse tähistatakse arvudega 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60. Talveõlidele lisatakse W täht 0W, 5W, 10W, 15W, 20W. Seega SAE 0W on talveõli, SAE 30 on suveõli, SAE 10W 40 aga aastaringne õli. Aastaringne õli peab üheaegselt vastama ühe talvise ja ühe suvise mootoriõli nõuetele. Mida suurem on viskoossuse klassi tähistav number seda viskoossem on õli ja vastupidi. Igale klassinumbrile vastab teatud viskoossusega õli. Mootoriõlide viskoossus määratakse 100°C ja ühe klassi õlil on määratud max ja min viskoossus selle temperatuuri juures. Mootoriõlide valikul tuleb lähtuda mootori valmistanud firma nõuetest. Soovitatakse kasutada poolsünteetilisi ja sünteetilisi mootoriõlisid. Enamkasutatavad mootoriõlid meie kliimas on aastaringsed mineraalõlid SAE 10W 40, SAE 10W 30, SAE !5W 30, SAE 15W 40. Poolsünteetilised mootoriõlid on SAE 5W 30, SAE 5W 40. Sünteetilised mootoriõlid on SAE 5W 50, SAE 0W 40, SAE 10W 50. Viskoossuse seisukohalt parem mootoriõli on alati see, millel on väiksem viskoossus. Kuna viskoossuse klassid seonduvad viskoossusega, siis on nii käivitamise kui ka mootori kulumise ja kütusekulu seisukohalt alati paremad need õlid, mille tähistuses esimene arv on 0, 5, 10. Mida suurem on tähistuse teine arv , seda suurem on mootoriõli võime töötada kuumades tingimustes ( 20W 50, 10W 60 ). Samuti aurustub selline mootoriõli vähem, seega õlikulu on väiksem. Heade viskoossusomadustega mootoriõli ei pruugi veel igakülgselt hea mootoriõli. Väga oluline on mootoriõlide kasutamisel peale viskoossuse veel kvaliteet st kasutusomadused. Selleks, et erinevate omaduste ja kvaliteediga mootoriõlid oleksid kõigile kättesaadavad, on maailmas kasutusel mootoriõlide kindlad standardid . Nende põhjal saab kontrollida teatud kindla mootoriõli kvaliteeti. Samuti saab õlitootja kindlaks määrata, millistele nõuetele mootoriõli vastab. Euroopas kasutatakse mitmeid klassifikatsioone.
API klassifikatsioon eeldab, et õli on enne klassi kinnitamist läbinud täpselt kindlaks määratud testi. Klassifikatsioon on avatud ja sinna saab lisada uusi klasse endisi muutmata. Esimene täht tähistuses näitab mootori tüüpi ja teine õli kvaliteeti.
S ­ ottomootor , C ­ diiselmootor, T ­ 2-taktiline ottomootor. Teine täht on alates A-st A, B, C, D, E, F, G, H, I, J,K,L jne. Seega SA, SB, SC, SD, jne on ottomootori õlid, CA, CB, CC, CD jne diiselmootoriõlid ja TA, TB, TC, TD on 2-taktilise ottomootori õlid.
Kui tähistuses on SE/CC siis see mootoriõli on universaalne ja sobib kasutamiseks nii ottomootoris kui ka diiselmootoris. Täielik tähistus API SE/CC.
API SF mootoriõli toodetakse aastast 1980 ja sobib keskmistes tingimustes töötavale ottomootorile mida toodeti aastatel 1980...1989.
API SH mootoriõli toodetakse aastast 1993 ja on mõeldud kasutamiseks sõidu- ja kauba-autode ottomootorites. See õli on kõrgema kvaliteediga kui SG klassi mootoriõli
API CC mootoriõli on kasutuses aastast 1961 ja sobib diiselmootoritele, mis töötavad rasketes tingimustes ning keskmiselt või kõrgelt forseeritud.
API CE mootoriõli toodetakse aastast 1983 ja sobib ülelaadimisega diiselmootoritele milledel suur võimsus ning rasked töötingimused. See õli on kõrgema kvaliteediga kui CD klassi mootoriõli. API CF mootoriõli toodetakse aastast 1994 ja sobib diiselmootoritele milledes kasutatakse kõrge väävlisisaldusega kütust (0,4%).
API SF-4 mootoriõli toodetakse aastast 1991 ja sobib kasutada alates 1991 aastast toodetud kiirekäigulistes neljataktilistes diiselmootorites.
API CF-2 on kahetaktiliste diiselmootorite õli, mis töötavad rasketes tingimustes.
API CG-4 mootoriõli on kastusel aastast 1995 ja asendab CF-4 mootoriõli.
API SE/CC on mootoriõli, mis sobib kasutamiseks nii otto-kui diiselmootorites.
API TA keskmiselt koormatud 2-taktilistele ottomootorites.
API TB väikese võimsusega 2-taktilistele ottomootorites ( mopeed , mootorsaag, skuuter)
API TC asendab eelmisi ja sobib siis kui need mootorid töötavad rasketes tingimustes
API TD 2- taktilistele paadimootoritele
Aastast 1993 kasutatakse Ameerikas tähistust API ILSAC . Euroopas seda tähistust kasutatakse vähe. CCMC ja ACEA on Euroopas kasutatav tähistus.
CCMC klassifikatsioon
See võeti kasutusele 1983 aastal ja see on järgmise tähistusega.
G ­ ottomootoriõli
D ­ diiselmootoriõli
PD ­ kiirekäigulise diiselmootori õli
Nendele tähtedele järgneb number. Mida suurem on number seda kvaliteetsem ja paremate omadustega on õli. Praegu on kasutusel arvud 2 kuni 6, alates 1990 aastast 1 ei kasutata.
G4 mootoriõli kasutatakse ottomootorites, mida toodetakse aastast 1989 ja asendab G3.
D3 mootoriõli kasutatakse ülelaadimisega diiselmootoritest ja vastab API CD õlile. ACEA klassifikatsioon
See on Euroopa mootoriõlide klassifikatsioon mida juurutatakse aastast 1994. Selle klassifikatsiooni järgi:
A1, A2, A3,A4,A5 ottomootoriõli,
B1, B2, B3, B4,B5 diiselmootoriõli,
E1,E2, E3, E4, E5 raskelt koormatud diiselmootorisse sobiv õli.
Tähistus on järgmine ACEA E4, ACEA A3 või ACEA E3/B3.
Näiteks Teiboil Gold õlil on järgmine tähistus: SAE 5W 40 ; API SJ/CF ; ACEA A3/B3. See õli on täissünteetiline mootoriõli. See mootoriõli sobib ottomootoritesse ja sõiduautode diiselmootoritesse, mis võivad olla ka ülelaadimisega.
Suurte firmade mootoriõlid
Lisaks API, CCMC ja ACEA klassifikatsioonidele on mitmed mootoreid tootvad firmad kehtestanud mootoriõlidele oma nõuded. Neid nõudeid tuleb arvestada uute mootorite juures. Vale õli kasutamine jätab mootorikasutaja ilma firmapoolsest garantiist. Euroopas arvestatavamad tähistused on:
MB (Mercedes- Benz )
VW (Volkswagen / Audi /Seat)
MAN (Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg)
PSA ( Peugeot / Citröen / Talbot)
MIL-L (USA ja GB kaitsejõudude klassifikatsioon)
Universaalõlid
Universaalõlisid kasutatakse põllu-ja metsamajandusmasinates. Sobib see õli mootorisse, hüdrosüsteemi ja jõuülekande seadmete karteritesse. STOU ( Super Traktor Oil Universal ) on õli tähistus ja vastab see õli SAE 10W 30, SAE 10W 40 ja SAE 15W 40 klasside viskoossuse nõuetele ning API CD/SF nõuetele. Selline süsteem, kus kasutatakse ühte õli väldib valede õlide kasutuse ja õlide segunemise.
Õli vananemine ja vahetamine
Kvaliteedi muutused ja seda mõjutavad tegurid
Õli tööiga peaks olema võimalikult pikk. Kiire vananemine põhjustab suure õlikulu ja teeb masinate hoolduse mahukaks. See muudab masinate ekspluatatsiooni kallimaks ja kulutab asjatult naftavarusid. Õli kvaliteedi püsivus sõltub sellistest asjaoludest nagu õli koostisest, tootmisviisist, manustest, aga ka mootori õlitussüsteemi ehitusest ja masina töötingimustest. Peamine muutus mootoriõlides on nende oksüdeerumine. Seda kiirendab oli kõrge temperatuur, kokkupuutumine kuumade detailide ja gaasidega ning metallide katalüütiline toime. Oksüdeerumisproduktid - tagi, lakk, slamm - takistavad detailide jahutamist, tekitavad ummistust ja kiirendavad õli mustumist. Oluliseks oksüdatsiooni kiirendavaks asjaoluks on veel see, et töö käigus õli segatakse ja paisatakse piiskadena laiali, mille tõttu õli kokkupuute pind õhuga on väga suur. Samuti sõltub õli oksüdeerumise kiirus mootori koormusest - mida suurem koormus, seda kiiremini kulgeb see protsess. Oksüdeerumisprotsessiga on seotud õli korrosiivsuse tõus mootori töö käigus, sest mitmed oksüdatsiooniproduktid on happelise reaktsiooniga ning korrodeerivad metalle. Ka mõned õlisse sattunud põlemisproduktid põhjustavad õli happesuse tõusu. Olulist mõju avaldab siin kütuse kvaliteet ja väävlisisaldus. Madalakvaliteediline väävlirikas kütus muudab õli kiiresti kasutuskõlbmatuks. Õlisse kogunenud hapendumisproduktid reageerivad õlis leiduvate manustega, mille tõttu viimaste aktiivsus langeb ning pikemaajalisel kasutamisel kaob täiesti, manus "kulub ära". Manuste aktiivsuse vähenemist õli kasutusaja jooksul iseloomustab leelisarvu ja baariumisisalduse vähenemine. Sellega kiireneb õli oksüdeerumine ja tema korrosiivsus tõuseb järsult. Peale õlis toimuvate keemiliste protsesside kutsub õli kvaliteedi languse esile õli mustumine. Seda põhjustab tahkete põlemisproduktide, tolmu, mootori kulumisproduktide ning niiskuse kogunemine õlisse. Tahked lisandid kiirendavad kulumist, vesi aga kiirendab korrosiooni ning võib põhjustada mõnede manuste eraldumise õlist. Õli mustumise kiirus sõltub suurel määral mootori ehitusest (karteri maht, puhastite tüüp), selle tehnoseisundist ning õlifiltrite hooldamisest. Mida väiksem on õli hulk karteris, seda kiiremini ta mustub. Kulunud kolvigrupi korral kiireneb samuti mustumine. Kergete fraktsioonide väljaauramine ja ärapõlemine põhjustab viskoossuse tõusu. Põlemata kütuse sattumine õlisse aga vähendab õli viskoosust. Spektraalanalüüs
Välise vaatlusega ei ole võimalik otsustada õli koostises toimunud muutuste ning esialgsete omaduste säilimise üle. Seda saab teha üksnes laboritingimustes. Üks õli omaduste hindamise meetodeid on spektraalanalüüs. See põhineb asjaolul, et iga keemiline element annab spektris kindla asukohaga jooned. See meetod võimaldab määrata õlis leiduvad keemilised elemendid. Kui võrrelda oli proovi ja etaloni spektrijoonte intensiivsust, saab hinnata ka elementide kogust. Ca, Ba, P, Zn ja Mg hulga järgi saab otsustada manuste olemasolu üle, seega hinnata õli koostise vastavust etalonile. Si ja K sisaldumine aga näitab, et õlisse on väljast sattunud mustust. Fe, Pb, Cu ja Al sisaldumine õlis osutab mootori detailide kulumisproduktide kogunemisele. Selle järgi omakorda saab anda hinnangu ka mootori tehnoseisundile. Nende metallide ebanormaalselt suur hulk õlis viitab mootori avariilisele kulumisele. Spektraalanalüüs on kiire ja piisavalt täpne. Selle alusel saab otsustada, millal on vaja õli vahetada ning millal suunata mootor remonti.
Õli vahetusvälb
Enamikus ettevõtetes ei ole võimalik täpseid analüüse teha ja sellepärast on masinaid tootvates tehastes katsetulemuste põhjal määratud keskmised õli kasutusajad. Nendest lähtudes tulebki õli vahetada. Autode puhul lähtutakse läbisõidetud kilomeetreist, traktoritel - töötundidest. Enamikul mootoreist on mineraalõli vahetusvälb 5000...10 000 km. Sõiduautodel on mineraalõli vahetus ette nähtud 10000...15 000 km järel. Teistest sagedamini tuleb õli vahetada neil autodel, millede mootorid töötavad seisuajal (paakautod, kallurid, kraanad jt,). Sünteetilistel ja poolsünteetilistel õlidel on vahetusvälb pikem ja võib sõiduautodel ulatuda 15000....20 000 km-ni. Traktorite diiselmootorites tuleb õli vahetada 250 töötunni järel. Kui kasutatakse ettenähtust madalama kvaliteediga õli, lüheneb õli vahetusvälb 125 tunnile. Sünteetiliste õlide kasutamise korral võib õli vahetada 500 töötunni järel. Õli esialgsed omadused püsivad kauem, kui karterisse valatakse värsket õli juurde. Ei tohi erineva kvaliteediga õlisid omavahel segada, õlide segu kvaliteet võrdub segusse kuuluva kõige madalama õli omaga.
Jõuülekandeõlid
Jõuülekandeõlideks nimetatakse õlisid, mis on ette nähtud kasutamiseks autode, traktorite ja muude liikurmasinate mehhaaniliste jõuülekannete määrimissüsteemides (käigu- ja jaotuskastides, vedava silla pea- ja lõppülekannetes, roolimehhanismides). Need õlid peavad õlitama ning jahutama hammasrataste tööpindasid ja veerelaagreid. Jõuülekandeõlid valmistatakse jääkõlidest või destillaat- ja jääkõlide segust , milledele lisatakse juurde veel erimanuseid. Jõuülekandeõlide tihedus on 910...940 kg/m³ ning viskoossus 100°C juures vahemikus 10...30 cSt.
Nõuded jõuülekandeõlidele
Õlide töötingimused jõuülekande agregaatides on võrreldes mootoritega märgatavalt erinevad. Nende õlide töötemperatuur ei tõuse kunagi nii kõrgeks kui mootoris, kuid survejõud detailide kontaktpindadel võivad olla väga suured. Samuti segatakse ja pihustatakse õlisid seal vähem. Selle tõttu on nõuded jõuülekandeõlidele mootoriõlidest erinevad.. Selleks, et kindlustada jõuülekannete pikaajaline häireteta töö, peavad jõuülekandeõlid vastama järgmistele nõuetele:
· vähendama hõõrdepindade kulumist ja vältima sööbimist; · vähendama energiakulu hõõrdumise ületamiseks; · kaitsma detaile korrosiooni eest; · säilitama määrimisomadused nii madalatel kui ka kõrgetel temperatuuridel; · ei tohi vahutada; · ei tohi oksüdeeruda.
Määrimisomaduste parandamiseks ning kulumise ja pindade sööbimise vähendamiseks lisatakse jõuülekandeõlidesse väävlit, fosforit ja kloori sisaldavaid manuseid kuni 5 % . Manused, adsorbeerudes metalli pinnale, on ühtlasi korrosioonivastase toimega. Temperatuuri langemisel alla 0°C suureneb jõuülekandeõlide viskoossus järsult. See põhjustab suure energiakao ja suurendab ka kulumist. Hangumistemperatuuri alandamiseks lisatakse kaasaegsetele jõuülekandeõlidele 0,2...O,5 % depressorit. Suure viskoossuse tõttu kalduvad jõuülekandeõlid vahutama. Vahu tekkimine jõuülekandes suurendab järsult kulumist ja sellepärast lisatakse jõuülekandeõlidele vahutamisvastaseid manuseid. Kuna õli temperatuur jõuülekannetes on alla 100°C, siis oksüdeerumisprotsess on aeglane ning õlide esialgsed omadused püsivad palju pikema aja vältel kui mootoriõlidel. Sellepärast kõikidele jõuülekandeõlidele antioksüdante ei lisatagi.
Jõuülekandeõlide liigitus ja kasutamine
SRÜ riikides liigitatakse jõuülekandeõlisid kasutusala järgi järgmiselt:
1. grupp - manusteta õlid, kasutamiseks hammas- ja tiguülekannetes keskmistel koormustel, õli temperatuur alla 90°C. Neid ei sobi kasutada autode ja traktorite jõuülekannetes;
2. grupp - kulumisvastaste manustega õli raskelt koormatud hammas-ja tiguülekannetele, õli temperatuur kuni 150°C; 3. grupp - sööbimisvastaste manustega õli raskelt koormatud hammas- ja tiguülekannetele, ka hüpoidülekannetele, õli temperatuur kuni 150°C;
4. grupp - efektiivsete sööbimisvastaste manustega õli eriti raskelt koormatud hammas- ja tiguülekannetele, ka hüpoidülekannetele. õli temperatuur kuni 150°C;
5. grupp - efektiivsete sööbimisvastaste ja kompleksmanustega õlid raskelt koormatud ning löökkoormustega töötavatele hüpoidülekannetele. õli temperatuur kuni 150°C.
Jõuülekandeõlisid toodetakse nelja erineva viskoossusega: 9, 12, 18 ja 34 cSt mõõdetuna 100°C juures. Eesti tingimustes sobivad kasutada peamiselt 12...18 cSt viskoossusega õlisid.
Õli tähistatakse tähtedega TM, millele järgnevad kasutusgrupi number ja viskoossus. Näiteks TM-5-18. Kui õli sisaldab tihkestit, on margis veel indeks 3. Autodel ja traktoritel on ette nähtud kasutada järgmisi õlisid: TM-2-18- õlide fenoolpuhastuse ekstrakti ja tööstusõli segu. Lisatud kulumisvastast manust ja depressorit. Aastaringne õli traktorite jõuülekannetele. TM-3-18- naftast toodetava fenoolpuhastuse õli , millele lisatud sööbimisvastaseid manuseid ja depressorit. Aastaringne õli veoautode jõuülekannetele (välja arvatud hüpoidülekanded). Sobib kasutada ka traktorites . TM-3-18- destillaat- ja jääkõlide segu, millele manustatud sööbimisvastaseid manuseid ja depressorit. Kasutusala sama, mis TM-2-18, kuid kulumisvastased omadused paremad. TM-3-9- jääkõlide ja vedelate destillaatõlide (trafoõli, velosiit) segu. sisaldab sööbimisvastast manust, depressorit ja vahutamisvastast manust. Aastaringne õli põhjapiirkondadele .TM-3-18- selektiivselt puhastatud õli. Sisaldab sööbimisvastaseid ja kompleksmanuseid, tihkestit, antioksüdanti ja depressorit. Ette nähtud sõiduautode jõuülekannetele, sealhulgas ka hüpoidülekannetele. TM-4-18- destillaat- ja jääkõlide segu, millele manustatud efektiivseid sööbimis-ja vahutamisvastaseid manuseid ning depressorit. Ette nähtud veoautode hüpoidülekannetele.
Euroopa ja Ameerika päritoluga jõuülekandeõlid
Enamuses Euroopa riikides kasutatakse jõuülekandeõlide liigituseks SAE ja API klassifikatsiooni. SAE klassifikatsioonis liigitatakse jõuülekandeõlid viskoossuse järgi klassidesse ja klasse tähistatakse numbritega 70, 75, 80, 85, 90, 100, 140, 200, 250. Süsteem on sama, mis mootoriõlidel st, et on suveõlid ( SAE 90), talveõlid (SAE 75) ja aastaringsed õlid (SAE 80W 140). API klassifikatsioonis liigitatakse jõuülekandeõlid kvaliteedi järgi kuude rühma ja rühmasid tähistatakse arvudega 1...6. Jõuülekandeõli tähis on GL.
GL-1 ­ mineraalõli, oksüdeerumis ja vahutamisvastaste lisanditega, silinder - ja koonushammasratas ning tiguülekannetes kasutamiseks, väikestel kiirustel ja koormustel.
GL-4 ­ poolsünteetiline või mineraalne jõuülekandeõli, sööbimisvastaste lisanditega, sobib hüpoidülekannetesse, kus üks kahest, kas kiirus või jõumoment on väikene.
GL-6 ­ sünteetiline või poolsünteetiline jõuülekandeõli, sisaldab lisandeid, mis võimaldavad seda õli kasutada suurtel kiirustel ja koormustel.
Jõuülekannetes kasutatakse tihti ka mootoriõlisid, sest need vastavad GL-1 ja GL-2 nõuetele. Hüpoidülekannete õli ei sobi kasutada seal , kus on vaske sisaldavast sulamist detailid. Kui jõuülekandeõlid sisaldavad sööbimisvastaseid lisandeid, lisatakse tähistusse tähed EP, HD.
Tööstusõlid
Tööstusõlideks nimetatakse selliseid õlisid, mis on ette nähtud kasutamiseks metallilõikepinkides, hüdraulilistes pressides jm. tööstusseadmetes. Nad peavad määrima hammasrattaid, laagreid, kandma üle survejõudu ning jahutama hõõrdumise tõttu kuumenevaid detaile. Tööstusõlid on põhiliselt destillaatõlid. Vähese väävlisisaldusega naftast saadud tööstusõlid läbivad happepuhastuse, väävlirikkast naftast saadud õlid aga selektiivpuhastuse. Nende viskoossus 50°C juures on 5...100 cSt. Tööstusõlide töötingimused on suhteliselt kerged. Nende temperatuur on vähemuutuv ja ei ületa 50°C, detailidevahelised survejõud on väiksemad kui autode või traktorite jõuülekandeis. Tööstusõlidelt nõutakse kõrget stabiilsust ja töötingimustele vastavat viskoossust. Viimane ongi õli valikul põhiline näitaja.
Tööstusõlide liigutus ja kasutamine
Kaasajal toodetakse ja kasutatakse üle 70 eri nimetusega tööstusõli, nende täpne liigitus puudub. Tööstusõlid jaotatakse kolme põhiliiki:
· kerged; · keskmised; · rasked.
Erinevad nad üksteisest viskoossuse, tiheduse, puhastusviisi jm. näitajate poolest.
Kerged õlid on väikese viskoossusega ja ette nähtud kiirekäiguliste mehhanismide õlitamiseks. Siia liiki kuuluvad aparaadiõlid (vaseliinõli) ja separaatoriõli.
Keskmised õlid on üldotstarbelised ja kõige levinum liik. Nende viskoossus 50°C juures on 4...118 cSt, leektemperatuur 100...210°C ja hangumistemperatuur -10...-50°C.
Rasked õlid on suure viskoossusega õlid, milledel viskoossus üle 118 cSt. Tänu suhteliselt madalale töötemperatuurile säilitavad tööstusõlid oma esialgsed omadused pika aja jooksul ning vajavad vahetamist harva. Suurem osa tööstusõlisid on oksüdeerumiskindlad, korrosioonivastaste lisanditega ning neid kasutatakse keskmistel rõhkudel ja koormustel.
Muud õlid
Õlide tähistus ISO järgi
ISO standardi ISO 3448 järgi jaotatakse õlid 18­nesse klassi.
Õlide viskoossust mõõdetakse 40°C ja 100°C juures. Igale klassile vastab kindla viskoossusega õli.
Õlide tähistus on järgmine: ISO VG 2 ja selle õli viskoossus 40°C juures 2,2 cSt või 2,2 mm ²/ s.
Klasside numbrid on järgmised: 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 1000, 1500.
Hüdroõlid
Hüdroõlideks nimetatakse niisuguseid õlisid, mida kasutatakse jõu ülekandmiseks - hüdromootorite või jõusilindrite käitamiseks, samuti hüdrotransformaatorites.
Nõuded hüdroõlidele
Hüdroõlid peavad olema madala hangumistemperatuuri ja sobiva viskoossusega. Liiga suure viskoossuse korral on masinas suur võimsuskadu, pealegi rõhu tõustes viskoossus suureneb veelgi. Liiga väikese viskoossuse korral halveneb õli määriv toime ning võivad esineda lekked . Hüdroõlidelt nõutakse ka oksüdatsioonikindlust, sest õli võib kuumeneda 100°C või enam. Õli hüdrosüsteemis on kõrge rõhu all ja voolab suure kiirusega. Sellistes tingimustes on vahu tekkimise oht suur. Õli ei tohi vahutada, sest siis jõuülekanne katkeb, kuna vaht on kokkusurutav. Hüdroõlidele lisatakse vahustamisvastaseid ja oksüdeerumiskindlust tõstvaid lisandeid.
Hüdroõlide liigitus ja kasutamine
Hüdrosüsteemides kasutamiseks sobivad mõned üldotstarbelised tööstusõlid ja mootoriõlid. Enamikul traktoritel ja põllutöömasinatel tulebki kasutada hüdraulilises süsteemis sama oli, mis mootori karteris. Toodetakse ka eriõlisid hüdrosüsteemidele. SRÜ riikides liigitatakse hüdroõlid 10 viskoossuse klassi. Kasutamistingimuste järgi jagatakse hüdroõlid kolme gruppi: A - manusteta mineraalõli hammasratas - ja kolbpumpadega hüdrosüsteemidele, mis töötavad rõhul kuni 15 MPa ja temperatuuril kuni 80°C; - antioksüdanti ja korrosioonivastast manust sisaldavad hüdroõlid igat tüüpi hüdrosüsteemidele, mis töötavad rõhul kuni 25 MPa ja temperatuuril üle 80°C; B - hapendumis-, korrosiooni- ja kulumisvastast manust sisaldav õli igat tüüpi hüdrosüsteemidele, mis töötavad rõhul üle 25 MPa ja temperatuuril üle 90°C. Hüdroõlid tähistatakse tähtedega M, millele järgnev arv näitab viskoossuseklassi ning selle järel olev täht kasutusgruppi (näiteks M-22-A). Väikese viskoossusega hüdroõlisid kasutatakse automaatjuhtimissüsteemides ja Arktikas . SRÜ keskvöötmes kasutamiseks sobivad 15...30 cSt viskoossusega õlid. Enamkasutatavad hüdroõlid on järgmised : M-22-A (Värtnaõli ) Valmistatakse madala hangumistemperatuuriga naftast kas peenpuhastuse või selektiivpuhastuse teel. Kasutatakse ka deparafiniseerimist. Viskoossus (50°C) 12...14 cSt. Hangub temp. -45°C. Leektemperatuur 165°C. Lubatud töötemperatuur -35°...60°C lühiajaliselt kuni 90°C. Sobib kasutada külmal ajal traktorite, autode ja ekskavaatorite hüdrosüsteemides. M-20 Valmistatud tööstusõli C-20 baasil manuste (antioksüdant, depressor, vahuvastane lisand) lisamise teel. Otstarve sama, mis eelmisel. Viskoossus 17...35 cSt, hangumistemperatuur -40°C. M -30 Suure viskoossusega hüdroõli. Aluseks tööstusõli, lisatud samu manuseid, mis M- 20-le. Viskoossus 27...30 cSt. Ette nähtud ehitusmasinatele ja tõsteseadmetele lõunarajoonides. Keskvöötmes võib kasutada suvel. Peale nimetatud õlide leiab kasutamist veel lennukite hüdroõli AM -10. See on madala hangumistemperatuuriga (-60°C) ja temperatuurist vähesõltuva viskoossusega õli. Töö käigus hüdroõlid oksüdeeruvad ja mustuvad, mistõttu vajavad vahetamist. Traktori hüdrosüsteemis on hüdroõlide tööiga umbes 1000 töötundi.
Euroopa ja Ameerika hüdroõlid
Kasutatakse ISO ühist tähistussüsteemi ja see on sama, mis teistel õlidel. Riigiti kehtivad kohalikud standardid. Saksamaal kehtiva riikliku standardi DIN järgi tähistatakse hüdroõlisid tähtedega HL ja lisatakse tähti vastavalt lisanditele ja viskoossuseklassi tähis on sama, mis ISO-l ( 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100). Näiteks HLPD sisaldab korrosioonivastaseid lisandeid ja detergente. ATF õlid on kasutusel automaatjuhtimisega hüdraulilistes käigukastides.
Eraldi tähistatakse erihüdroõlisid:
HEES 46 ­ sünteetiline hüdroõli, mis looduses laguneb, kasutamistemperatuur -25....+90°C.
HETG 32-68 ­ rapsiõli baasil valmistatud hüdroõli, mis looduses laguneb
HLP 46S ­ spetsiaalne hüdroõli sõjatehnika hüdrosüsteemide tarvis
HVLP 15T spetsiaalne hüdroõli kasutamiseks madalate temperatuuride korral (kuni - 55°C). Näiteks 32 viskoossusklassi hüdroõli viskoossus 40°C juures on 32 cSt ja 100°C juures 6,9 cSt, viskoossusindeks 180 hangumistemperatuur ­ 54°C ja max kasutustemp.175°C. Hüdrosüsteemides kasutatakse ka orgaanilise päritoluga õlisid ­ sagedamini rapsiõli.
Kompressoriõlid
Nende õlide ülesandeks on kompressori survekambri tihendamine, detailide õlitamine ja jahutamine. Nõutav on kõrge stabiilsus, sest näiteks kolbkompressorites võib töötemperatuur tõusta üle 200° C. Samuti peab kompressoriõlidel olema hea pesemisvõime, nad ei tohi vahutada ega tekitada korrosiooni. Toodetavate kompressoriõlide viskoossus on 7...30 cSt, leektemperatuur 200...275°C. Kompressoriõlid tähistatakse SRÜ-s tähega K, järgnev arv tähistab viskoossust ( K-12). Saksamaal tähistatakse kompressoriõlisid tähega V ja lisatakse kvaliteeditähis A, B, C, D, E jne. Aastaringseid õlisid tähistatakse VB/VC , VBL/VCL , täht L näitab, et õli sobib ka veere -ja liugelaagritele. Külmutusmasinate õlid on sisuliselt kompressoriõlide eriliik. Nõutav on madal hangumistemperatuur ja väga kõrge stabiilsus, sest neid õlisid ei vahetata paljude aastate jooksul. Eri tingimus on see, et nad ei tohi reageerida ammoniaagi ja klooriühenditega (freoonidega), mida kasutatakse külmutusmasinais soojuskandjana. Külmutusmasinate õlidel on viskoossus 12...52 cSt, leektemperatuur 160...225°C, hangumistemperatuur -40... ...-60°C.
Õli tähis SRÜ-s on täht X. Sellele järgnev täht tähistab freoonil töötavate külmutute õlisid, täht A aga ammoniaagil või süsihappegaasil töötavate külmutite õlisid. Järgnev arv näitab viskoossust (näiteks XA-30 X ­ 12 ­ 18).
Rahvusvahelises liigituses tähistatakse viskoossuseklasse ISO järgi ja need on 22, 32, 68, 100, 150. Saksamaal tähistatakse kompressoriõlisid tähtedega XK ja lisatakse viskoossuse tähis. Näiteks XKH 46 on poolsünteetiline külmutuskompressoriõli agensi ammoniaak korral. XK 100 ja XK 250 on soojuspumpade kompressoriõlid.
Isolatsiooniõlid
Nende õlide põhiülesanne on tõsta elektriseadmetes isolatsiooni takistust ja jahutada neid. Nõutav on niiskuse ja mehhaaniliste lisandite täielik puudumine, madal hangumistemperatuur, väike viskoossus ning kõrge leektemperatuur. Nad jagunevad kolme põhiliiki:
· trafoõlid; · kondensaatoriõlid; · kaabliõlid. Trafoõli kasutatakse elektrialajaamade transformaatorites (autode süütepoolid) ja lülitites, kondensaatoriõli fooliumkondensaatorites ja kaabliõli madal- ja kõrgepingekaablites isolatsiooni immutusvahendina. Isolatsiooniõlid ei ole teistega asendatavad. Teboil SL 200 on isolatsioonõli mille läbilöögipinge on 30 kV, viskoossus 40°C juures 7,5 cSt, viskoossusindeks 40, külmumistemperatuur - 51°C.
Amortisaatoriõlid
Need õlid on ette nähtud kasutamiseks autode jt. liikurmasinate amortisaatorites. Peavad olema võimalikult madala hangumistemperatuuriga, väikese viskoossusega ja heade määrimisomadustega. Nad ei tohi tekitada korrosiooni ja peavad olema väga oksüdatsioonikindlad, sest üldreeglina ei ole ette nähtud neid ekspluatatsiooni käigus vahetada. SRÜ-s toodetakse kahte põhimarki: A-12T - selektiivselt puhastatud väävlirikka õli ja polüetüülsiloksaani segu. Sisaldab ka antioksüdanti ja kulumisvastast manust. Viskoossus 50°C juures 12 cSt, hangumistemperatuur -52°C. M-10 - trafoõli ja polüetüülsiloksaani segu. Sisaldab antioksüdanti, vahutamisvastast manust ja vaalarasva. Viskoossus 50°C juures 10 cSt, hangumistemperatuur -40°C.
Kasutatud õlid
Masinaist väljalastud õlid tuleb kokku koguda, sest nende ümbertöötlemisega on võimalik määrimisomadusi taastada. Naftatooteid turustav organisatsioon ostab neid tagasi. Kasutatud õlid ei tohi sisaldada mehhaanilisi lisandeid ja vett üle 5 %. Need naftasaadused, mida tagasi ei osteta, tuleb utiliseerida kooskõlas looduskaitseeeskirjadega või kasutada katlakütusena koos masuudiga. Tavalistes kergekütteõlikateldes õli põletada ei saa ja ei tohi, sest õli põlemistemperatuur on kõrge üle 600°C.
Plastsed määrded
Peale õlide on masinate juures kasutusel veel plastsed ehk paksud määrded. Nende ülesanded on samad, mis õlidelgi - hõõrdumise ja kulumise vähendamine, tihendamine ja korrosiooni ärahoidmine ning neid kasutatakse seal, kuhu pole võimalik õli juhtida või kus ebapiisava tihenduse tõttu õli ei püsi sees. Plastsed määrded valmistatakse õlist (80...90 %), paksendist (10...20 %) ja lisanditest. Paksendina kasutatakse peamiselt seepe, mis on saadud mitmesuguste orgaaniliste hapete (nafteenhapete) ja hüdroksiidide keemilise reaktsiooni tulemusena. Kasutusel on liitium -, kaltsium -, alumiinium- või naatriumseebid. Mõnedes määretes võib paksendiks olla ka parafiin või tseresiin. Lisanditena kasutatakse sulfiide ja grafiiti. Nõuded plastsetele määretele
Plastsed määrded peavad vastama järgmistele nõudmistele:
· ei tohi kergesti vedelduda.( Määrde vedeldumist iseloomustab tilktemperatuur); · peavad olema koostiselt homogeensed (ühtlased), s t, et määrdes ei tohi olla lahustumata paksendi tükke või vedelat õli; · peavad olema töötingimustele vastava paksusega. Kui määre on liiga paks, liigub ta määrdekanaleis halvasti. Liiga pehme määre valgub kergesti hõõrde sõlmest välja.(Määrde paksuse iseloomustajaks on penetratsiooniarv); · peavad olema nii keemiliselt kui ka kolloidselt stabiilsed. Määre ei tohi oksüdeeruda hapniku mõjul ning oli ei tohi seismisel paksendis t eralduda ; · peavad kaitsma detaile korrosiooni eest; · ei tohi sisaldada mehhaanilisi lisandeid, mis suurendavad kulumiste · ei tohi lahustuda vees.
Määrete kvaliteedinäitajad
Tilktemperatuur näitab, millisel temperatuuril langeb katseseadmes määrdeproovist esimene määrdetilk. Penetratsiooniarv näitab, kui sügavale määrdekihti tungib standardne katsekoonus 5 s jooksul +25°C juures. Mida suurem arv, seda pehmem on määre. Penetratsiooniarvu järgi saab otsustada, kas määret kasutada soojal või külmal aastaajal, aga samuti seda, kui kergesti on ta määrdesõlme pressitav. Tugevuspiir iseloomustab minimaalset nihkepinget, mille juures määre hakkab deformeeruma. See näitab määrde püsivust ebatihedates sõlmedes, kaldpinnal ja pöörlevatel detailidel. Tavaliselt antakse tugevuspiir 50°C juures grammides cm kohta. Korrosiivsus määratakse metallplaadi abil (vask, teras vm.), mida hoitakse 3 tundi 100°C kuumutatud määrdes. Kvaliteetne määre ei tohi esile kutsuda plaadi värvuse muutumist või muid korrosiooni tunnuseid. Kolloidne stabiilsus. See näitaja iseloomustab, kui kergesti õli on määrdest välja pressitav. Seda kontrollitakse erilises katseaparaadis. Stabiilsust iseloomustab ka auruvus. Kontrollitakse, kui palju väheneb määrde mass kuumutamisel.
Määrete liigitus
Plastseid määrdeid toodetakse erinevaks otstarbeks ja neid on üle 100 nimetuse. Otstarbe järgi jagunevad nad:
1) antifriktsioonmäärded; 2) kaitsemäärded; 3) tihendusmäärded. Paksendi päritolu järgi jagunevad määrded:
· rasvased; · poolsünteetilised; · sünteetilised.
Rasvasteks nimetatakse neid määrdeid, mille paksendi (seebi) lähteaineks on taimsed või loomsed rasvad. Sünteetiliste ja poolsünteetiliste määrete paksendi on valmistatud sünteetilistest rasvhapetest (nafteenhapetest). Sünteetilistel määretel on õli samuti sünteetiline. Enamik kasutatavatest määretest on tänapäeval poolsünteetilised või sünteetilised. Antifriktsioon plastsed määrded jagatakse kasutusala järgi:
· universaalsed ; · spetsiaalsed (erimäärded).
Esimesi on võimalik kasutada paljudes eri masinates, teisi on ette nähtud kasutada ainult ühes kindlas masinas või sõlmes. Autode, traktorite ja muude liikurmasinate juures kasutatakse peamiselt universaalseid määrdeid. Plastsete määrete jagunemine tilktemperatuuri järgi:
· kergesti sulavad (tilktemperatuur alla 65°C); · keskmiselt sulavad (tilktemperatuur 65...100°C); · raskesti sulavad (tilktemperatuur üle 100°C).
Tilktemperatuur peab olema 15...20°C kõrgem nende masinaosade temperatuurist, millega määre kokku puutub.
Plastsete määrete tähistus
Rahvusvaheliselt kindel tähistussüsteem puudub. Osad firmad tähistavad määrdeid numbritega, osad kasutavad numbrile lisaks määrde väljatöötanud asutuse nimelühendit või nime. SRÜ-s kasutatakse tähekombinatsioone, kus tähtedel on järgmine tähendus : Y - universaalne määre; T - raskesti sulav; C - keskmiselt sulav; H - kergesti sulav, B ­ veekindel; M ­ külmakindel; K ­ happekindel; A - aktiveeritud, (suurtele koormustele). Erimääretes tähendab A aga automääret (AM) ; c ­ sünteetilised määrded. Erimäärete tähistuses võib esineda veel ka muid tähti. Solidool (sünteetiline) on sünteetilise kaltsiumseebiga paksendatud universaalne määre. Vees praktiliselt lahustumatu . Ette nähtud traktorite, põllutöömasinate, farmiseadmete ja mitmesuguste tööpinkide laagrite, hammas- ja kettajamite määrimiseks. Toodetakse kahte marki, mis erinevad tugevuspiiri ja tilktemperatuuri poolest: 1) solidool Cc, tilktemperatuur 85...105°C, kasutustemperatuur -20...65°C, tugevuspiir 200...700 g/cm²; 2) presssolidool Cc, tilktemperatuur 85...95 C, kasutustemperatuur -30...50°C, tugevuspiir 100...200 g/cm². Mõlemad on vastastikku vahetatavad, heade korrosioonivastaste omadustega. Grafiitmääre - solidool, mis sisaldab grafiiti (kuni 10 %). Ettenähtud vedrulehtede, trosside, kruviülekannete ja teiste aeglasekäiguliste lahtiste seadmete määrimiseks.
TO-24 - liitiumseebiga paksendatud määre, tilktemperatuur 180°C, töötemperatuur -40...130°C, tugevuspiir 400...600 g/cm² . Sobib kasutada kõikides autode, traktorite ning muude liikurmasinate hõõrdesõlmedes, kus ette nähtud plastne määre.
ATM -201 - liitiumseebiga paksendatud määre. Tilktemperatuur 175°C, töötemperatuur -60...90°C. Ei ole eriti veekindel. Ette nähtud mitmesuguste laagrite, liigendite ja liugpindade määrimiseks masinate ja tappimismehhanismide sõlmedes. Külmades piirkondades sobib kasutada autodel ja traktoritel.
Määre nr. 158 - pehme, sööbimisvastase toimega määre. Tilktemperatuur 130°C, töötemperatuur -30...100°C. Vähesel määral vees lahustuv. Ette nähtud elektrimasinate laagritele ja kardaaniliigendi nõellaagritele.
P - 4 - baariumseebiga paksendatud määre. Väga kõrge tilktemperatuuriga 230°C, vees praktiliselt lahustumatu. Töötemperatuur -40...130°C. Väga kõrge stabiilsusega. Ette nähtud eeskätt rooliajami liigenditele. Ekspluatatsiooni käigus vahetamist ei vaja. Asendatav TO-24-ga.
Määre 1-13c - sünteetilise naatriumseebiga paksendatud määre, kõrge tilktemperatuuriga (120°C). Ette nähtud kasutamiseks eeskätt autode rattalaagreis ja veepumpade laagreis. Sama otstarbega on veel määre H3-2.
Kardaanimääre AM - pehme erimääre vedava esisilla püsikiirusega kardaanliigendeile. Tilktemperatuur 115 C, töötemperatuur -10...100°C. Ei ole veekindel. Asendatav määrdega TO -24.
Määrete liigitus Euroopas ja Ameerikas
Enamuses lääneriikides liigitatakse plastseid määrdeid penetratsiooniarvu järgi. NLGI süsteemis jaotatakse määrded klassidesse ja klasse tähistatakse: 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Klass 000 tähistab kõige pehmemat määret (katsekoonus vajub 0,45...0,475 mm sügavusele) ja 6 kõige paksemat ja tihkemat (katsekoonus vajub 0,085...0,115 mm sügavusele). Universaalsed määrded kuuluvad klassi NLGI 2, Tsentraalsetes määrimissüsteemides kasutatakse määrdeid 000, 00,0 ja 1. Teboil Universal M määre on liitiumseebi baasil NLGI 2, tilktemperatuur 180°C, kasutustemperatuur ­ 30 ...+120°C, alusõli viskoossus +40°C juures 110 cSt.
Kaitsemäärded
Kaitsemäärete ülesandeks on metallide kaitsmine korrosiooni eest. Nad peavad olema vees lahustumatud, väga vastupidavad hapniku toimele ning küllalt paksud, et detailidelt mitte maha valguda. Toodetakse mitut eri koostisega kaitsemääret.
YH - tehniline vaseliin . Parafiiniga paksendatud määre. Madala tilktemperatuuriga.
BK - petrolaatumiga (parafiini ja tseresiini segu) paksendatud määre. Ette nähtud põllutööriistade ja masinate konserveerimiseks lahtistel hoiuplatsidel. Määrde pealekandmiseks tuleb teda kuumutada 80...100°C. Eemaldamiseks tuleb pesta petrooli või diislikütusega. Määre on täiesti ilmastikukindel ning püsib vähemalt aasta. AMC - määre on saadud silindriõli (vapoori) paksendamisel alumiiniumseebiga. Ette nähtud veega, eriti mereveega kokkupuutuvate metallosade kaitseks. H-216 - (maspliin) on kilekaitsemääre, mis koosneb kergesti aurustuvast lahustist ja tahkest määrdest. Määre kantakse masinaile või detailidele pihustiga. Lahusti aurub ning jätab järgi poolpehme 100...500 m paksuse kile, mis NSV Liidu keskvöötmes peab ilmastikule vastu kuni 5 aastat. Peale nimetatud määrete võib konserveerimiseks kasutada edukalt ka plastseid määrdeid.
Kõvad määrded
Need määrded on ette nähtud kasutamiseks, kas väga kõrgete või madalate temperatuuride ning suurte erisurvete korral, samuti vaakuumis. Kõva määre on kas grafiidi või molübdeensulfiidi (MoS2) suspensioon kergesti lenduvas lahustis. Määrimine toimub detailide kastmisega määrdesse või määrde pihustamisega hõõrdepindadele. Lahusti aurub ning hõõrdepind kattub kõva määrdekilega, mille paksus on ligikaudu 20m. Määrdekihi vastupidavus sõltub temperatuurist. Selle tõustes vastupidavus väheneb. Samuti vähendab määrdekihi vastupidavust vesi. Et kõva määrde kiht püsiks hästi detaili pinnal, peab see olema eelnevalt ette valmistatud, puhastatud õlist ja rasvast. Terasdetailide pind peab olema eelnevalt fosfaaditud, alumiiniumdetailid pind anodeeritud. Peale grafiidi ja molübdeendisulfiidi on heade määrimisomadustega veel talk, vilgukivi, boornitrid, hõbesulfaat ning mitmesugused sulfiidid (titaansulfiid, volframsulfiid). Jahutusvedelikud
Mootori normaalse töö kindlustamiseks on vaja detaile pidevalt jahutada. Olenevalt mootori tüübist, tuleb välja juhtida 25...35 % küttesegu põlemisel vabanenud soojusest. Kui seda ei tehtaks, kiiluksid detailid kinni ja võiksid puruneda. Enamik mootoreid on vedelikjahutus-süsteemiga.
Nõuded jahutusvedelikele
· Jahutusvedelikud peavad olema võimalikult väikese viskoossusega, hästi voolavad; · nende külmumistemperatuur peab olema madalam keskkonna temperatuurist; · keemistemperatuur peab olema kõrge, auruvus võimalikult väike; · jahutusvedelikud ei tohi tekitada korrosiooni ega katlakivi ; · nad ei tohi kahjustada kummi ega plastmassi; · peavad olema ohutud käsitsemisel, ei tohi olla tuleohtlikud; · peavad olema võimalikult odavad ja kättesaadavad. Kõikidele esitatud nõudmistele vastavat jahutus vedelikku ei ole.
Enamikule nõudmistele (välja arvatud külmumistemperatuur ja auruvus) vastab vesi. Peale vee on kasutusel veel külmakindlad jahutusvedelikud - antifriisid .
Vesi
Vesi on hea soojusjuhtivuse ning küllalt suure soojusmahutavusega. Tema puuduseks on kõrge külmumistemperatuur, madal keemistemperatuur ning katlakivi tekkimise oht. Katlakivi tekib karedast veest. Vee karedus on tingitud mitmesuguste soolade sisaldusest. Eristatakse karbonaatset (mööduvat) karedust ja mittekarbonaatset (jäävat) karedust.
Karbonaatse kareduse põhjustavad vees lahustunud kaltsium- ja magneesium vesinikkarbonaadid [ Ca ( HCO3 )]2 ja [Mg(HCO3)2]. Temperatuuri tõustes üle 80°C need soolad lagunevad.. Magneesiumkarbonaat ühineb omakorda veega ja annab väga kõva ning raskesti lahustuva hüdroksiidi. Tekkinud sade juhib väga halvasti sooja ning ummistab jahutusvee kanaleid.
Mittekarbonaatse kareduse põhjustavad vees lahustunud sulfaadid ( CaSO4 , MgSO4), silikaadid (CaSiO3, Mg SiO,), kloriidid (CaCl2, MgCl2 ) jt. Need soolad ei sadestu vee kuumenemisel, kuid kloriide sisaldav vesi põhjustab metallide korrosiooni. Jahutusveena tuleb eelistada võimalikult pehmet vett, vajaduse korral tuleb seda pehmendada. Merevee kasutamine jahutussüsteemis on keelatud. Vee pehmendamine
Vee pehmendamise mooduseid on mitu. Lihtsaim on vee keetmine . Otstarbekas on süsteemist väljalastud vett kasutada korduvalt. Levinud on vee pehmendamine kemikaalidega. Kasutatakse nii katlakivi sadestamist vältivate kemikaalide lisamist jahutusveele kui ka vee pehmendamist enne jahutussüsteemi valamist. Üheks katlakivi sadestumist vältivaks kemikaaliks on kaaliumkromaat (K2Cr2O7), mida tuleb lisada 10 g l l vee kohta. Samuti võib kasutada naatriumfosfaate ( Na3PO4 ; NaPO3), naatriumkromaati (Na2Cr2O7) koos NaNO2 ja Na OH- ga. Need ühendid muudavad kaltsiumi ja magneesiumi soolad urbseks massiks, mis ringleb süsteemis koos veega ja on kergesti väljapestav. Need ühendid kaitsevad metalle ka korrosiooni eest. Enne jahutussüsteemi sissevalamist on võimalik vett pehmendada naatriumfosfaadiga. Selleks valmistatakse esmalt küllastunud lahus (3 kg Na3PO4 10 l vee kohta). Saadud lahust lisatakse umbes l liiter 200 liitri pehmendatava vee kohta ja pärast settimist valatakse vesi süsteemi.
Katlakivi eemaldamine
Kui süsteemi on tekkinud katlakivi, halveneb järsult mootori jahutamine. Katlakivi tuleb jahutussüsteemist eemaldada. Selleks kasutatakse mitmesuguseid lahusteid.
1. Võetakse 50...60 g NaOH ja 25 g petrooleumi l l vee kohta. Saadud lahusega täidetakse jahutussüsteem ning töötatakse 10...12 tundi. Seejärel lastakse lahus välja ning süsteem pestakse läbi puhta veega. NaOH asemel võib kasutada ka Na2CO3, seda tuleb võtta rohkem (100...150 g).
2. Valmistatakse 2 % HC1 lahus. Jahutussüsteemi valatavale veele lisatakse seda lahust 53 ml ühe liitri vee kohta. Algab intensiivne süsihappegaasi eraldumine. Kui see lõpeb, lasta lahus süsteemist välja ning täita süsteem l tunniks 2% sooda lahusega. Pärast loputada süsteem läbi puhta veega.
Mootoreis, kus jahutussüsteemi detailid on alumiiniumist, ei tohi kasutada happelisi ega leeliselisi lahuseid, vaid kaltsineeritud sooda lahust. Katlakivi eemaldamiseks kasutatavatele lahustele lisatakse inhibiitorit (näiteks urotropiini), et vähendada lahuste korrosiivsust.
Antifriisid
Külmakindlad jahutusvedelikud, antifriisid, koosnevad kahest põhikomponendist: destilleeritud veest ja madala külmumistemperatuuriga vedelikust. Külmumiskindlate vedelikena on võimalik kasutada alkohole, glükoole või propaantriooli (glütseriini). Tänapäeval kasutatakse jahutusvedelikes külmumiskindla vedelikuna peamiselt 1,2-etaandiooli e. etüleenglükooli C2H4(OH2). Metallide korrosiooni vältimiseks lisatakse veel korrosioonivastaseid manuseid:
· dekstriini tina, plii, vase ja alumiiniumi kaitseks; · dinaatriumfosfaati terase kaitseks; · molübdeenhapu naatriumi tsingi kaitseks.
SRÜ- s toodetavad antifriisid jagunevad kahte gruppi:
· lihtantifriis, mark 40 (40 M) ja 65 (65 M); · mitmekomponendiline antifriis , TOCOJI -A 40 ja TOCOJI-A 65. sisaldavad vahuvastast manust ja värvainet. TOCOJI-A 40 on sinine, TOCOJI-A 65 punane. Lihtantifriis 40 on helekollane, 65 oranz.
Arv margis tähistab kristalliseerumistemperatuuri. Täht M lihtantifriisi margis või A - TOCOJI - tüüpi antifriisi margis näitab erimanuse sisaldust tsingi kaitseks. Teistes antifriisides see puudub. Antifriiside kasutamisel peab meeles pidama, et antifriisil on veega võrreldes suurem paisumistegur, mille tõttu ei tohi süsteemi täielikult täita. Mootori töötamise ajal aurab antifriisist vesi välja. Taseme alanemisel tuleb süsteemi juurde valada destilleeritud vett. Tehnilise hoolduse ajal on vaja kontrollida jahutusvedeliku tihedust , sest puhta 1,2-etaantiooli külmumistemperatuur on kõrgem kui lahusel. Pikemaajalisel kasutamisel antifriisis olevate manuste aktiivsus väheneb märgatavalt ning seetõttu tuleb 3 aasta möödudes jahutusvedelikke vahetada.
Antifriiside käsitsemisel tuleb arvestada ka seda, et 1,2-etaantiool on surmavalt mürgine vedelik.
Kui 1,2- etaandiooli on 10% ja destilleeritud vett 90% , siis tihedus on 1021 kG/m³ ning külmumistemperatuur - 3°C
Kui 1,2- etaandiooli on 52% ja destilleeritud vett 48% , siis tihedus on 1071 kG/m³ ning külmumistemperatuur - 40°C
Kui 1,2- etaandiooli on 100% ja destilleeritud vett 0% , siis tihedus on 1113 kG/m³ ning külmumistemperatuur ­ 15°C Pidurivedelikud
Nõuded pidurivedelikele
Pidurivedelikke kasutatakse hüdraulilistes pidurisüsteemides ja sidurite juhtimismehhanis-mides jõu ülekandmiseks. Arvestades töötingimusi, peavad nad vastama järgmistele tingimustele:
· peavad hästi voolavad; · peavad olema võimalikult madal hangumistemperatuur ja kõrge keemistemperatuur; · peavad olema hea määrimisvõimega; · peavad olema stabiilsed, ei tohi reageerida hapnikuga; · ei tohi reageerida metallidega ega põhjustada korrosiooni; · ei tohi kahjustada kummi; · ei tohi sisaldada mehhaanilisi lisandeid, vett ega imada niiskust.
Täielikult kõikidele tingimustele vastavat pidurivedelikku ei ole. Samuti ei ole ka olemas universaalset, kõikidele masinatele ühtset pidurivedelikku. See on tingitud sellest, et pidurisüsteemides kasutatakse erineva koostisega kummi-ja plastdetaile. Pidurivedelikud koosnevad mitmest komponendist:
· külmumiskindel vedelik ( butanool või etanool, 1,2-etaandiool, polüglükool ); · määrdeaine (kastoorõli, propaantriool e glütseriin, vm heade määrimisomadustega vedelik); · antioksüdant ning muud manused metalli ja kummi kaitseks.
SRÜ-s toodetavad pidurivedelikud on CK - butanooli ja kastoorõli segu vahekorras 1:1. Hangumistemperatuur -15°C, keemistemperatuur mitte alla 115°C. Sobib kasutamiseks kõikidel autodel peale nende, millel on ketaspidurid. Kõrge külmumistemperatuuri ja suhteliselt madala keemistemperatuuri tõttu ei sobi kasutada ei külmal aastaajal ega kuumas kliimas ja eriti neis oludes, kus on vaja sageli ning tugevasti pidurdada . "Hea" - polüglükoolist, glükoolestreist ja erimanustest koostatud pidurivedelik . Hangumistemperatuur alla -60°C ja keemistemperatuur mitte alla 190°C. Sobib kasutada kõikides kliimavöötmetes aastaringi enamikul autodel. Mõne kummiliigi suhtes agressiivne ja imab niiskust. Viimatinimetatud omaduse tõttu niiskes kliimas tema keemistemperatuur langeb ning kui see langeb alla 140°C vajab vedelik 2...3 aasta tagant vahetamist. Uuemad pidurivedelikud sõiduautode jaoks SRÜ-s on "TOM6" ja "Poca".Need on valmistatud polüglükooli baasil, keemistemperatuuridega vastavalt 205°C ja 260°C. Euroopas toodetakse samuti polüglükooli baasil valmistatud pidurivedelikke TOD3(keemistemp. 205°C), TOD4(230°C) ja TOD5 (260°C). Need pidurivedelikud ei ole SRÜ-st pärit vedelikega lisandite pärast segatavad. TOD3 ja TOD4 on polüglükooli baasil valmistatud pidurivedelikud. TOD5 on sünteetiline pidurivedelik ja ei ole eelmistega segatav. Niiskes kliimas niiskuse imamise tõttu pidurivedelike keemistemperatuur langeb ning kui see langeb alla 140...180°C vajab vedelik 1...2 aasta tagant vahetamist. TOD4 tuleb eelistada TOD3 kuna niiskus imendub aeglasemalt. Enne pidurisüsteemi täitmist uue pidurivedelikuga on vaja süsteem läbi pesta mõne lahustiga näit. tehnilise piirituse või atsetooniga ja seejärel täita pidurivedelikuga. Erineva koostisega pidurivedelikke ei tohi omavahel segada. Keelatud on kasutada pidurivedelikke, mis ei ole sellele automudelile valmistaja tehase poolt ette nähtud.
Konserveerimisvedelikud
Need on ette nähtud masinate või üksikute masinaosade katmiseks pika-ajalisel hoidmisel. Nende vedelike põhiülesanne on luua detailide pinnale ühtlane, mitte mahavalguv kaitsekile. Konserveerimisvedelikud peavad olema väga stabiilsed. Õlilisand AKOP-1 on ette nähtud, komplektsete agregaatide (mootorid., käigukastid, hüdrosüsteemid) sisemuse konserveerimiseks. See on nitreeritud ja steariiniga rikastatud mineraalõli. Enne masina konserveerimist tuleb valmistada vastav segu ettenähtud mootori-, jõuülekande- või hüdrosüsteemi õlist ja manusest AKOP-1. Mootorite ja käigukastide konserveerimisel lisatakse põhiõlile 5 %, põllutööriistade konserveerimisel 15...30 % manust. Saadud seguga täidetakse vanast õlist tühjendatud karterid vajaliku tasemeni ning käivitatakse masin mõneks minutiks. Masina töölerakendamise eel pärast hoiuperioodi ei ole vaja konserveerimis-õli välja lasta. Sellega võib töötada järgmise õlivahetuse tähtajani. Õlilisand K-17 on valmistatud liitiummäärdest, lennuki- ja trafoõli segust ning mitmesugustest manustest (petrolaatum, kautsuk, kompleksmanus ATM-339 jm.). Ette nähtud mootorite ja üksikdetailide pikaajaliseks (5 a. ja enam) konserveerimiseks. Soovitatakse kasutada ka põllumajandustehnika hoiustamiseks. kasutatakse veel konserveerimisvedelikke H-205 A ja H-204 y. Need on valmistatud õlidest petrolaatumi ning mitmesuguste õlimanuste lisamisega.
Lõike- ja jahutusvedelikud
Lõike- ja jahutusvedelikud on ette nähtud metallide lõiketöötlemisel detaili ja lõiketera jahutamiseks . Peale jahutamise lõikevedelike ülesandeks:
· lõikepinna määrimine ja lõiketera kulumise vähendamine; · laastu , metallipuru ja tolmu kõrvaldamine; · pinnakonaruste vähendamine ja täpsuse suurendamine ; · detailide ja tööpinkide kaitsmine korrosiooni eest.
Lõike- ja jahutusvedeliku määrdeaine koostis sõltub töötlemisviisist, reziimist ja detailide ning lõiketerade materjalist. Kergesti töödeldavate materjalide puhul sobivad erimanusteta tööstusõlid. Määrde- ja jahutusvedelikeks on emulsioonid, mis koosnevad masinaõlist, seebikivist, 1,2- etaandioolist jt. ainetest. Emulsioonid segatakse teatud vahekorras veega. Teboil Cutting Oil A32 on lõiketöötlusõli, mis sobib tavaliste teraste, roostevaba- ja kuumuskindlate teraste lõikamiseks ei sobi vase töötlemiseks.
Abrasiivmaterjalid
Metallide, puidu, klaasi, kivimite ja plastide mehaanilisel töötlemisel kasutatakse abrasiive. ( abrasiiv ladina k ­ abrasio ­ mahakraapimine) Abrasiiv koosneb peeneteralisest, tavaliselt kristallilisest ainest, mille teravad servad kraabivad töödeldava materjali pinnalt väikesi osiseid. Treimisega võrreldes ühe tera asemel töötab siin sadu väikesi terasid. Terakesed küll kuluvad, kuid nende asemele asuvad kohe uued. Abrasiivtöötlusel tekib palju tolmu ja see tolm sisaldab nii töödeldava materjali kui abrasiivi osakesi. Looduslikust abrasiivist valmistatakse käiasid, luiske. Abrasiivi kasutatakse pulbrina, sellest valmistatakse erineva kujuga käiasid ja luiske ning abrasiivipulbrit liimitakse veel paberile ja riidele. Kõigi abrasiivide tähtsaim omadus on kõvadus.
Looduslikud abrasiivid
Kvarts(Si02) on üks vanemaid ja odavamaid abrasiive. Kvartsi leidub peaaegu kõikjal liivana ja kivimite koostises. Kõvadus Mohsi skaalal on 7. Kvartsi tolm on tervisele kahjulik ja seda sisse hingata ei tohi (põhjustab silikoosi). Kvartsi kasutatakse nii kuivalt kui märjalt. Märjalt kasutamine on sobilikum kuna siis tekib vähem tolmu.
Granaadid on suur rühm ühesuguse struktuuri ja kristallvormiga, erineva koostise ja värvusega mineraale (läbipaistvad granaadid on pool vääriskivid). Mohsi skaalal on kõvadus 6...8. Enamasti on granaadid punase värvusega ja Eestis leidub neid sageli ränikivis(tüki läbimõõt võib olla paar sentimeetrit ) jaenamasti läbipistmatu kristallikobarana. Parima abrasiivigranaati leukohad asuvad USA-s. Selle granaati koostises on 3FeO; Al2O3; 3SiO2. Granaatide tolm on tervisele ohutum kuna ei sisalda teravate servadega osiseid.
Korund on looduslik kristalliline Al2O3 , mis üks paremaid abrasiive. Tööstuses kasutatakse tehiskorundi, kuna looduses leiduvad korundid on vääriskivimid ja kallid. Näiteks rubiin , safiir. Korundi kõvadus Mohsi skaalal on 9. Looduslikku abrasiivi korundi saadakse Aafrikast.
Smirgel on abrasiivide segu ja sisaldab korundi, kvartsi ja rauaühendeid. Kuna smirgel on vääriskivimitest odavam, siis tööstuses kasutatakse abrasiivmaterjalide valmistamiseks palju smirglit. Smirgli kõvadus Mohsi skaalal on 7...8.
Teemant, mida looduses leidub on suure kõvadusega Mohsi skaalal on 10. Teemant on väga kallis vääriskivi aga riketega kivimi tükid on tööstuses laialdlast kasutust leidnud. Bort-teemant on kasutusel abrasiivina. Sellega lihvitakse teemante ja ülikõvasid materjale. Tööstuse tarbeks toodetakse bort-teemantit Aafrikas, Austraalias ja ka Venemaal.
Tehisabrasiivid
Kuna looduslikud abrasiivid on kallid, siis tööstuse tarbeks valmistatakse tehisabrasiive ja sünteetilisi abrasiive. Sünteetilise korundi lähteaineks on boksiit (Al2O3*nH20) , mis sisaldab veel SiO2, Fe2O3,TiO2 ja igaüht mitu protsenti. Sünteetilist korundi tehakse temperatuuril üle 2000oC. Kui sulaabrasiivi jahutatakse, siis teralisus sõltub jahutamise kiirusest st mida kiiremini jahutatakse seda peenemad kristallid. Sünteetilise korundi kõvadus Mohsi skaalal on 8...9. Väga hea korund saadakse, kui lisatakse tsirkooniumi 25...40%. Hea lõike- ja lihvketaste materjal. Kõvadus Mohsi skaalal on 8,6.
Karborund e ränikarbiid on üks vanemaid abrasiive. Kvarsliiva kuumutamisel 2000oC juures tekib ränikarbiid, mis on rabe ja kõva materjal. Ränikarbiid on keemiliselt vastupidav materjal ja seda saab kasutada kõrgete temperatuuride juures. Kõvadus Mohsi skaalal on 9...9,7.
Tehisteemanti püüti pikka aega teha grafiidist aga edutult. Arvati, et põhjus on temperatuuris. Pärast katseid selgus, et temperatuur peab olema 1200...200oC. Selleks, et muuta grafiit teematiks on vaja ülisuurt rõhku 50000 ...100000 bar. Tänapäeval suurem osa tehnilisi teemante on sünteetilised. Toodetakse väikese läbimõõduga kristall (kuni 1 mm). Perspektiivne on süsinikühendite kristallide suuremaks kasvatamine vaakumis ja temperatuuril 1000...1200oC.
Boornitriidi ülikõva materjali tootmisele pani aluse teemanti tootmine. Boornitriidi töödeldakse samade seadmetega mis teemanti ja saadakse ülikõva abrasiiv kõvadus Mohsi skaalal on kuni 9,7.
Abrasiivi omadused ja kasutamine
Abrasiivi tähtsaim omadus on kõvadus. Mohsi skaala järgi võrreldakse erinevaid abrasiive. Millise kõvadusega abrasiiv valida sõltub kasutusviisist ja töödeldavast materjalist. Abrasiiv on teraline materjal ja abrasiivi vastupidavuse määrab seega tera tugevus. Tera tugevus sõltub tera kujust, tera suurusest ja tera materjalist. Mida sitkem ja kulumiskindlam on abrasiiv seda kauem saab kasutada. Vahel võib kõva abrasiiv muutuda nüriks hõõrdumisel tekkiva kuumuse tõttu. Abrasiivile märgitakse alati peale kus ja kuidas seda kasutada.
Pulbriline abrasiiv on kasutusel suruõhu- ja veejoaga töötlemisel. Abrasiiviks on siis tihti kvartliiv ja kõvemate kivimite töötlemisel korund ja karborund. Abrasiivide segusid vee, õlide, rasvade ja vahaga kasutatakse pindade lihvimisel. Pasta määritakse pinnale ja pinda hõõrutakse viltmaterjaliga või pehme riidega. Hõõrumiseks kasutatakse ka abrasiiviga vahapulkasid. Abrasiivliitmaterjale valmistatakse abrasiivist ja alusmaterjalist silikaadist, plastist või metallist. Need tooted on enamasti ketta või luisu kujulised . Lõike- ja lihvkettaid kasutatakse materjalide masintöötlemisel, luiske aga põhiliselt käsitöötlusel. Loodusliku materjalina on kasutusel olnud Gotlandi liivakivi . Silikaatse materjali (klaas, savi) sisse abrasiiv viiakse sulas olekus või paagutamise teel. Silikaadi alusel abrasiive saab kasutada kuni 1200oC juures ja kui abrasiiviks on teemant siis 800oC. Kui alusmaterjaliks on plast saab seda abrasiivketast kasutada temperatuuril alla 200oC juures. Kasutatakse alusmaterjalina põhiliselt reaktoplaste aga ka kummisid ja termoplaste. Metalli sisse viiakse abrasiivid metallipulbriga segamisel seejärel segu paagutatakse või pressitakse kokku. Metalliteks kasutatakse pronksi, teraseid ja niklisulameid. Valmistatakse ka selliseid tooteid millede metallsüdamik on kaetud õhukese abrasiivi kihiga. Abrasiivkattega materjalid koosnevad alusmaterjalist, abrasiivist ja liimist. Alusmaterjalina kasutatakse tugevat paberit, puvillkangast või polüesterkangast. Liimidest on kasutusel karbamiid-formaldehüüdliimid, polüuretaanliimid ja epoksiidliimid. Liimidele lisatakse plastifikaatoreid ja täiteainet.
Tuleohutuse alused
Tuleohtlikkuse astme järgi jagunevad naftasaadused plahvatusohtlikeks ja tuleohtlikeks. Plahvatusohtlikud on madala leektemperatuuriga kütused (bensiin) ja mitmesugused lahustid (atsetoon). Nende aurud koos õhuga moodustavad segu, mis plahvatab ka kõige väiksemast sädemest. Suure tihedusega kütused (diislikütus) ja õlid kuuluvad teise liiki, mis soojenedes teatud temperatuurini süttivad.
Tuleohutuse nõuded hoidlate territooriumil
Et vältida kõrvaliste isikute pääsu hoidlasse, peavad need olema piiratud taraga. Naftahoidlates ja ladudes peavad olema esmased tulekustutusvahendid ja need peavad paiknema projektis ettenähtud kohtades. Suitsetamine ning lahtise tule kasutamine lao või hoidla territooriumil on keelatud. Hästi nähtaval kohal peavad olema tahvlid pealkirjadega "Suitsetamine keelatud", " Tuleoht ". Hoidla territoorium tuleb hoida puhas. On keelatud maha visata pabereid, kaltse jm. Aegajalt on vaja territoorium puhastada kuivanud rohust, puulehtedest ja muust prahist. Elektriseadmed peavad vastama projektile ning korras olema. Rikete korral (kuumenemine, sädelemine) tuleb seadmed viivitamatult võrgust välja lülitada. Naftasaadusi ei tohi hoida lahtiselt. Mahutid, torustik jm. seadmed ei tohi lekkida. Lekke avastamisel tuleb see viivitamatult kõrvaldada. Mahutid peavad olema varustatud piksekaitsega ning maandatud. Ka torustikud peavad olema maandatud.
Remont - ning hooldustööde ajal kohtades, kus on gaaside kogunemise oht, ei tohi kasutada jalanõusid, mille taldades on terasnaelu ega tohi kasutada löögiriistu (vasaraid, meisleid), mis tekitaksid sädemeid. Kui neid on vaja tingimata kasutada, tuleb näiteks meisli tera ning löögipinnad määrida plastse määrdega. Süttinud naftasaadusi ei tohi kustutada veega.
Tuleohutuse nõuded transpordil ja ümberpumpamisel
Transpordivahendid peavad olema tehniliselt korras, varustatud tulekustutitega ning kindlalt maandatud. Ei ole lubatud mahuteid täita ääreni ning üle valada. Kui kütust või õli kogemata maha loksub, tuleb see katta liiva või kuiva saepuruga ning seejärel eemaldatakse hoidla territooriumilt . Autotsisternide täitmise või tühjendamise ajal peab juht olema juures ja jälgima töö käiku. Kütuseid ei tohi ümber pumbata vabalt langeva joana , vaid vooliku ots peab olema täidetavas mahutis allpool kütuse taset. Mahutite täitmine või kütuste ümberpumpamine äikese ajal on keelatud.
Tuleohutuse nõuded tankimisel
Tankimisel peavad autode mootorid seisma, traktorite mootorid võivad töötada tühikäigul. Mootorrattad ja motorollerid tuleb tankuri juurde lükata käekõrval. Neid ei tohi käivitada lähemal kui 15 m tankurist. Juht peab viibima juures ja jälgima tankimise käiku. Veoauto kastist ja bussist peavad sõitjad välja minema. Järjekorras seisvate masinate vahe peab olema vähemalt l m, vahe tangitava masinani peab olema vähemalt 3 m. Tankimise lõpetamisel tuleb jälgida, et voolik oleks täielikult tühi. Kui mootor rikke tõttu ei käivitu, tuleb masin pukseerida tankimiskohast ohutusse kaugusesse. Masinate remont tanklas on keelatud.
Ohutusnõuded naftasaaduste käsitlemisel
Kõik naftasaadused on suuremal või vähemal määral mürgised ning võivad ohustada inimeste elu ja tervist. Sissehingatavad kütuste ja õlide aurud kahjustavad kesknärvisüsteemi tööd. Nende mõjul tekib kergematel juhtudel peavalu ja joove , raskematel juhtudel südame pekslemine , oksendamine ja üldine nõrkus. Võivad tekkida krambid ja teadvuse kaotus. Suures koguses bensiiniaurude sissehingamisele võib järgneda surm.
Õhk loetakse ohutuks, kui seal on kütuse auru vähem kui 0,3 mg/l. Nahale sattunud kütused ja määrdeained imenduvad nahasse ja võivad sealt sattuda organismi, bensiin imendub isegi läbi terve naha. Võib tekkida nahapõletik, mis aja jooksul võib muutuda krooniliseks. Eriti tundlik on vigastatud nahk. Rasked mürgistused, ka surmaga lõppevad, võivad tekkida siis, kui naftasaadusi kogemata alla neelatakse. Kõige ohtlikum on bensiin, eriti aga etüülbensiin, sest tetraetüülplii on surmavalt mürgine. Pliiühendeil on veel omadus ladestuda organismi luukudedesse ja sellepärast ka väga väikeste pliikoguste pideval sattumisel organismi järgneb teatud aja möödudes krooniline pliimürgistus.
Töötervishoiu ja ohutustehnika nõuded
Isikud, kes töötavad naftasaaduste hoidlais ja tanklais, peavad läbima arstliku läbivaatuse. Töötada tuleb ettenähtud eririietuses ja jalanõudes ning vajaduse korral kasutada kaitsevahendeid. Mahutite kontrollimisel või proovide võtmisel ei ole lubatud kummarduda mahuti luukide kohale ja sisse vaadata. Ei ole lubatud töötada ruumides, kus hoitakse naftasaadusi või nende taarat, kui puudub ventilatsioon . Enne niisugusesse ruumi sisenemist tuleb ruum tuulutada. Naftasaaduste aurud on õhust raskemad , sellepärast tuleb keldritesse, süvenditesse ja kanalitesse, kuhu aurud kogunevad, minna väga ettevaatlikult, vajalik on gaasimask. Suurte mahutite ülevaatamisel ja puhastamisel peab töötama 3-liikmeline brigaad. Mahutisse võib siseneda üksnes gaasimaskis ning seal ei tohi viibida üle 15 minuti. Mahutid, kus hoitakse etüülbensiini, peavad olema tähistatud pealkirjaga "Etüülbensiin. Mürk". Etüülbensiini võib kasutada ainult mootorikütuseks. Selle sattumisel nahale tuleb saastatud kohta pesta sooja vee ja seebiga . Etüülbensiinist läbiimbunud riideid ei tohi kasutada enne, kui nad on degaseeritud. Etüülbensiiniga saastatud masinaosad tuleb puhastada 3 % klooramiini lahusega petrooleumis või 1,5 % diklooramiini lahusega bensiinis. On keelatud imeda kütuseid, eriti aga bensiine, suuga. Enne söömist tuleb eririided ära võtta ning käed ja nägu pesta sooja vee ja seebiga. Mürgistuste korral tuleb kannatanu esmalt viia värskesse õhku ning kutsuda arst. Hingamise katkemisel teha kunstlikku hingamist.
Naftasaadused ja keskkond
Käesoleval ajal on eriti aktuaalne keskkonnakaitse , sest nii tööstus- kui ka põllumajandusettevõtted ja transpordivahendid paiskavad loodusesse mitmesuguseid aineid, mis häirivad taimede ja loomade elutegevust ning võivad esile kutsuda nende huku. Keskkonda saastavaist aineist on enam levinud naftasaadused. Millist mõju nad avaldavad taimedes toimuvatele protsessidele, pole lõplikult veel selge. Vette sattunud õlid ja kütused muudavad selle kasutus kõlbmatuks ning põhjustavad kalade, veeloomade ja -lindude hukkumist. Õhku sattunud kütuseaurud, eriti aga põlemisproduktid on mürgised ning võivad inimestel ja loomadel esile kutsuda tõsiseid tervisehäireid, haigusi ning üksikjuhtudel ka surma. Seoses auto- ja traktoripargi kiire kasvu ning naftasaaduste tarbimise pideva laienemisega suureneb keskkonna - pinnase, veekogude ja õhu saastamise oht. Elava liiklusega teede ääres saastub taimestik . Suurenenud mürkainete, eriti plii, sisaldust täheldatakse taimedes, mis kasvavad teest 10...30 m kaugusel.
Saasteallikad
Naftasaadused võivad sattuda pinnasesse ja vette kogu nende kasutustsükli jooksul: transportimisel, hoidmisel, tankimisel, masinate kasutamisel ning tehnilisel hooldamisel. Suuremateks saasteallikateks on:
· nõuetele mittevastavad masinate pesuplatsid; · lekkivad mahutid ning torustikud hoidlates; · töökojad ja tehnohoolduspunktid, kus on korraldamata kasutatud õlide ja naftasaaduste jääkide kogumine; · töökojad, tehnohoolduspunktid, kütusehoidlad ja tanklad, mille juures kas puuduvad heitvete puhastusseadmed või need ei ole töökoras; · tehniliselt mittekorras transpordivahendid; · tehniliselt mittekorras traktorid, põllutöö- ning maaparandusmasinad.
Keskkonna saastumise põhjuseks võib olla ka kütuse ja määrdeainete ebasihipärane kasutamine, nende lohakas ja hoolimatu käsitsemine ning transportimisel ja hoidmisel esinevad avariid.