گرافیت سازی

بررسی روند تولید پودرهای گرافیتی به عنوان روان‌کار دما بالا

گرافیت به دلیل ویژگی‌های زیادی که دارد محصولات مختلفی از آن به دست می‌آید و این محصولات کاربرد فراوانی در صنایع دارد. یکی از این ویژگی‌ها، خواص روان‌کاری آن است.

پودرهای گرافیتی خاصیت روان­‌کنندگی بالایی دارد، از این رو سال­‌ها است که به عنوان روان‌کار خشک، برای جلوگیری از اصطکاک در دستگاه­‌های صنعتی استفاده می­‌شود. خصوصا در روان‌کارهایی که در دمای بالا می‌­بایست استفاده شوند، روان‌کارهای پایه روغنی از بین می‌­روند لذا روان‌کارهای گرافیتی کاربرد پیدا می­‌کند. البته در کاربردهای روان‌کاری، معمولا این ماده در ترکیب با روغن استفاده می‌­شود. در بسیاری از کاربردها، روغن و کریستال‌های لایه لایه گرافیت به تنهایی کافی نیستند. در این مواقع از افزودنی­‌هایی مانند فلزات نرم (ایندیم، سرب، نقره، قلع)، پلی تترافلوئورواتیلن، بعضی از اکسیدهای جامد، فلوریدهای نادر زمین و حتی الماس به همراه گرافیت استفاده می‌­شود. موارد استفاده از این روان‌کارها در فشرده‌­سازی هوا، بلبرینگ،اتصالات سرعت ثابت، قفل­‌ها و غیره است.

انتخاب روان‌کار مناسب برای قالب، یکی از مهم‌ترین و موثرترین عوامل در انجام فرآیند فورج موفق محسوب می­‌شود. افزایش حداکثری عمر قالب، جلوگیری از گیرکردن و چسبیدن قطعات به قالب بخشی از مزایای و کاربرد گرافیت است.

روان‌کارهای گرافیتی

روان‌کارهای گرافیتی موادی با کاربردهای خاص در دماهای خیلی بالا یا خیلی پایین هستند. از این روان‌کارها برای مثال در روان‌کاری سطح قالب‌های آهنگری و یک عامل ضدقفل شدن، به عنوان روان‌کار چرخ دنده ماشین آلات معدن‌کاری، و روان‌کاری قفل‌ها استفاده می‌شود.  با ترکیب فلزات با گرافیت می‌توان آلیاژهای خودروان‌کار،برای مثال برای ساخت یاتاقان‌های ماشین‌آلاتی که در دماهای بالا یا پایین کار می‌کنند، تولید کرد.

روان‌­کننده‌ها چه مقدار در محیط‌هایی با حرارت بالا مهم هستند؟

انتخاب روان‌کننده مناسب در اطمینان از عملکرد بهینه بلبرینگ و جلوگیری از خرابی آن‌ها بسیار مهم است. روان‌کننده‌ها، روغن یا گریس مانند یک لایه حفاظتی نازک عمل می­‌کنند که از تماس اجزای بلبرینگ با یکدیگر و ایجاد اصطکاک جلوگیری می­‌کند. اگرچه دلایل خرابی بلبرینگ‌­ها بی‌شمار است؛اما طبق تحقیقاتی که انجام شده است از هر پنج مورد خرابی بلبرینگ‌­ها چهار مورد مربوط به روان‌کاری است.

روان‌کاری کردن بلبرینگ­‌ها نسبت به نوع بار، سرعت و دما کاملا متفاوت است. روغن‌ها و گریس‌ها متداول­‌ترین روان کنند‌ه‌هایی هستند که مورد استفاده قرار می­‌گیرند. دما بر روی ویسکوزیته تاثیر می­‌گذارد، به همین جهت برای استفاده از بلبرینگ در دمای بالا نیاز به استفاده از روان‌کاری خواهید داشت که بتواند حرارت را تحمل کند. انتخاب صحیح روان‌کننده برای عملکرد بهتر، صرفه جویی در هزینه نگهداری و در نهایت جلوگیری از خرابی بلبرینگ ضروری است.

برخی از گریس‌­ها به طور خاص برای کار در دمای بالا طراحی و تولید شده‌­اند؛ اما در کنار آن امکانات دیگری دیگری نظیر مقاومت در محدوده دمای گسترده‌تر و توانایی عملکرد خوب در بارهای زیاد و سرعت‌های بالا را نیز ارائه می‌­دهند.

علاوه بر گریس یا روغن، روان­‌کننده­‌های خشک یا روان‌کننده­‌های جامد هم می‌­توانند در دمای بالا مورد استفاده قرار گیرند. این مواد حتی در حالت جامد هم باعث کاهش اصطکاک بین دو سطح هستند. گرافیت یک گزینه مناسب و محبوب است؛ اما در سایر مواد از دی سولفید مولیبدن و دی سولفید تنگستن استفاده شده است. این مواد طیف وسیعی از کاربردها را در بر می­‌گیرند؛ اما اغلب در محیط‌های خلا (UUM) به دلیل کاهش خطر آلودگی استفاده می­‌شوند. مزیت دیگری که این مواد به همراه خود دارد کاهش هزینه­‌های نگهداری است زیرا نیاز به روان‌کاری مجدد نخواهند داشت.

در عصر امروزی طیف وسیعی از روان‌کننده‌­ها با تحمل درجه حرارت بالا برای اهداف مختلف وجود دارد. انتخاب و استفاده صحیح از روان‌کننده­‌ها یک گزینه‌ی اختیاری نیست بلکه برای نگهداری و جلوگیری از خرابی بلبرینگ بسیار مهم است. انتخاب یک روان‌کار استاندارد حتی با دامنه دمایی نسبتا گسترده در کارکرد­های بیش از اندازه می‌تواند باعث بروز مشکلاتی شود. به فرض مثال اگر بلبرینگی در دمای 1810 درجه کار می‌کند، شما نمی‌توانید از روانکاری استفاده کنید که تا 1800 درجه حرارت را تحمل می­‌کند.

انتخاب روان‌کار مناسب برای قالب

انتخاب روان‌کار مناسب برای قالب، یکی از مهم‌ترین و موثرترین عوامل در انجام فرآیند فورج موفق محسوب می‌­شود. وظیفه عمده و اصلی یک روان‌کار مناسب، افزایش آمار تولید، بهره‌­وری و نهایتا سودآوری شرکت فورج است. افزایش حداکثری عمر قالب، جلوگیری از گیرکردن و چسبیدن قطعات به قالب، کاهش قطعات مردودی، کاهش بار اعمالی برروی تجهیزات فورج و پیشگیری از شکست و یا از کارافتادگی پیش از موعد این تجهیزات تنها بخشی از مزایای استفاده از یک روان‌کار مناسب به شمار می‌­آیند.

یک روان‌کار فورج مناسب حاوی ترکیبات شیمیایی خاص و فرمولاسیون ویژه‌­ای از این ترکیبات است تا این امکان را بدهد که فرآیند فورج مطابق با پارامترها و در محدوده­‌های در نظر گرفته شده در صنایع فورج انجام پذیرد.

از بین سه دسته روان‌کار معمول در صنعت فورج که عبارتند از روان‌کار گرافیتی پایه روغنی، روانکار گرافیتی پایه آبی و روان‌کار غیر گرافیتی نوع دوم یعنی روان‌کار گرافیتی پایه آبی بیش از 70 درصد مصرف را در صنعت به خود اختصاص داده است. این در حالیست که استفاده از روان‌کارهای گرافیتی پایه روغنی هم رو به کاهش است.

ترکیب گرافیت و پودر دی‌سولفات مولیبدن به عنوان روان‌کار

گرافیت‎ به عنوان ماده‌‎ای پرکاربرد تاثیر به‌سزایی در زندگی بشر دارد. طبق تحقیقات انجام شده ترکیب گرافیت و پودر دی سولفات مولیبدن (MoS2)، به علت کاهش اصطکاک در روان‌کاری مورد استفاده قرار می‎‌گیرند. روان‌کارهای خشک مانند تفلون پلی تترا فلورو اتیل (PTFE) ، گرافیت و پودر دی سولفات مولیبدن (MoS2) در بیشتر پلیمرها استفاده می‎‌شوند و همه‎‌ی آن‎ها درکاهش اصطکاک و ضخامت، کاربردی هستند.

مزایای استفاده از روان کار حاوی گرافیت خالص
  • روان‌کار حاوی گرافیت خالص در محیط هوای معمولی (نیتروژن و اکسیژن) که حاوی بخار آب نیز هستند و در دماهای بالا خوب عمل می‌کنند.
  • روان‌کار حاوی گرافیت خالص در محیط‌های رادیواکتیو خوب عمل می‌کنند.
  • روانساز حاوی ۱۰ درصد MoS2 برای محیطی که هم اصطکاک بالا و هم رطوبت بالا دارد مناسب‌­ترین گزینه است.
معایب استفاده از روان کار حاوی گرافیت خالص
  • روان‌کار حاوی گرافیت خالص برای محیط‌های خلا مناسب نیستند و از به کارگیری آنها می­‌بایست اجتناب کرد.
    روان‌کار حاوی گرافیت خالص دارای طول عمر کمتری نسبت به روان‌کاری که دارای ۵ درصد از MoS2 هست. طول عمر روان‌ساز حاوی ۱۵ درصد MoS2 بسیار بالاتر از روان‌ساز خالص گرافیت است.
  • هرچه مقدار MoS2 بیشتر شود، قیمت آن نیز بالاتر است.

منبع:

برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترود گرافیتی

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *