Đánh giá chất lượng và lựa chọn mỡ bôi trơn

Việc giám sát và đánh giá chất lượng mỡ bôi trơn được xem như một công việc hàng ngày của các kỹ sư bảo trì, giúp đảm bảo độ tin cậy, tính ổn định của máy móc, ngăn ngừa sự cố và giảm thiểu chi phí bảo trì. Vậy làm thế nào để đánh giá và lựa chọn đúng loại mỡ bôi trơn cho máy móc?

Cấu tạo của mỡ bôi trơn

Mỡ bôi trơn gồm 3 phần: dầu gốc, chất làm đặc và phụ gia. Thông thường, dầu gốc được xem là thành phần chủ đạo và thường chiếm từ 80 – 95% trong mỡ bôi trơn. Do đó, các nhà sản xuất vòng bi thường dùng độ nhớt của dầu gốc là yếu tố cốt yếu để lựa chọn ứng dụng cho mỡ bôi trơn. Tuy nhiên, các công nghệ hiện nay về 2 thành phần còn lại là chất làm đặc và phụ gia ngày càng phát triển. Do đó, dầu gốc ngày càng ít đóng vai trò quyết định hơn mà trở thành một thành phần có thể có tác dụng đồng thời với các thành phần khác.

Thành phần thứ 2 là chất làm đặc. Chất làm đặc là “body” của mỡ, quyết định đến đặc tính của mỡ bôi trơn. Sản xuất chất làm đặc là một quá trình phức tạp. Nguyên liệu và quy trình sản xuất sẽ quyết định liệu chất làm đặc có mang lại hiệu quả vượt trội hay không. Các chất làm đặc thường là soaps kim loại, complex soaps, chất làm đặc tổng hợp hữu cơ, chất gel vô cơ… và thường chiếm từ 2 – 20% trong công thức của mỡ.

Phụ gia được đưa vào công thức mỡ để cung cấp các chức năng đặc biệt như chống rỉ sét, chống ăn mòn, chống oxi hóa, đặc tính chống mài mòn, chịu cực áp, hoặc cải thiện khả năng bôi trơn. Các phụ gia có thể là chất rắn hoặc lỏng, và thường chiếm từ 0 – 15% hoặc nhiều hơn trong công thức mỡ, phụ thuộc vào mục đích mong muốn.

Liệt kê các loại dầu gốc, chất làm đặc và phụ gia thông dụng

Phân tích và lựa chọn mỡ bôi trơn

Việc hiểu và lựa chọn loại mỡ bôi trơn phù hợp nhất cho mỗi ứng dụng là một nhiệm vụ vô cùng khó. Rất nhiều phương pháp phân tích đã được phát triển để xác định các đặc tính và hiệu quả của mỡ bôi trơn.

Các phương pháp ASTM để phân tích đặc tính của mỡ bôi trơn

Các kết quả test chỉ đưa ra lộ trình cho sự lựa chọn về loại mỡ bôi trơn. Để xác định chính xác loại mỡ bôi trơn tốt nhất cho từng ứng dụng, thì việc đánh giá tại công trường phải được tiến hành cụ thể. Việc lựa chọn mỡ bôi trơn tại công trường là một công việc khó khăn, nếu không muốn nói là mệt mỏi. Xây dựng một bảng đánh giá để so sánh các kết quả thử nghiệm rất quan trọng. Thách thức đặt ra là phải đánh giá chính xác thử nghiệm nào mô phỏng chính xác môi trường thực tế mà mỡ phải làm việc. Để đưa ra quyết định lựa chọn chính xác và sáng suốt cho mỗi ứng dụng bôi trơn, thì một số thử nghiệm phải được tiến hành để kiểm tra hiệu quả bôi trơn.

Bảng so sánh chất lượng mỡ bôi trơn

Rất nhiều nhà máy sử dụng rất nhiều loại mỡ khác nhau, điều này gây ra sự lãng phí, vì vậy phải cố gắng tối ưu số lượng các loại mỡ bôi trơn sử dụng trong nhà máy. Kỹ thuật này được gọi là hợp nhất chất bôi trơn. Công việc này thuộc về đội bảo trì, và đội bảo trì phải cố gắng tìm kiếm các loại mỡ có thể bôi trơn cho nhiều vị trí khác nhau.

Nguyên tắc ứng dụng mỡ bôi trơn

Chức năng chính của mỡ bôi trơn là phân tách bề mặt kim loại, chuyển ma sát khô thành ma sát ướt để bảo vệ bề mặt kim loại khỏi mài mòn. Thực tế mỡ sẽ chảy và tạo thành một lớp màng bôi trơn mỏng giữa 2 bề mặt. Sự kết hợp giữa dầu gốc, chất làm đặc, chất bôi trơn rắn, và phụ gia sẽ hỗ trợ cho màng bôi trơn và bảo vệ bề mặt. Trong điều kiện hoàn hảo lớp màng sẽ hạn chế tối đa quá trình mài mòn, tuy nhiên không bao giờ có điều kiện nào là hoàn hảo.

Trong điều kiện tải nặng, mỡ sẽ bị vón và bị ép ra các cạnh của ống lót hoặc rảnh bạc. Trong điều kiện chịu áp cực áp liên tục, lớp màng bôi trơn sẽ bị bẻ gãy, lúc này khả năng bôi trơn của mỡ sẽ phụ thuộc vào các thành phần khác, chứ không nhất thiết phải là thành phần dầu gốc. Trong trường hợp này, mỡ bôi trơn sẽ bị áp suất cực lớn ép ra ngoài chỉ trong vòng giây lát, đến mức chỉ còn một lượng chất phụ gia đặc biệt như phụ gia chống mài mòn, phụ gia giảm tải va đập, phụ gia kết dính polymer, phụ gia chịu cực áp, chất bôi trơn rắn… là còn bán dính là tạo ra lớp màng giữa bề mặt kim loại. Các chất phụ gia này sẽ lấp đầy các bề mặt kim loại và tạo thành lớp màng vững chắc bảo vệ và giảm ma sát.

Mỡ bôi trơn có thể được gia cường bằng chất bôi trơn rắn như Molybdenum disulfide (MoS₂) hoặc graphite đồng thời kết hợp với các phụ gia chống mài mòn nồng độ cao và chất làm đặc như calcium sulfonate. Sự kết hợp này cho phép mỡ có thể chống chịu được áp suất và hấp thụ rung chấn. Sự kết hợp đa dạng giữa phụ gia, chất bôi trơn rắn, chất làm đặc giúp tăng làm khả năng bôi trơn.

Giải quyết các vấn đề bôi trơn bằng loại mỡ phù hợp có thể giảm đáng kể sự mài mòn và hư hỏng cho các chi tiết máy. Khi lựa chọn một loại mỡ bôi trơn cho một ứng dụng, cần phải xem xét lựa chọn giải pháp để giải quyết vấn đề chính nhất. Chất lượng và hiệu quả bôi trơn là cực kỳ quan trọng để kéo dài tuổi thọ của vòng bị cũng như ảnh hưởng trực tiếp đến hầu hết các sự cố hư hại của máy móc.

Điều kiện hoạt động của mỡ bôi trơn trong thực tế

Các công nghệ bôi trơn hiện đại được phát triển để kéo dài tuổi thọ cho các chi tiết máy, giảm thời gian dừng máy, chi phí thay thế cũng như nhân công lao động. Mỡ bôi trơn có thể được ứng dụng cho rất nhiều loại máy móc trong các điều kiện vận hành có thể ảnh hưởng đến mỡ và gây ra sự cố như:

• Quá nhiệt
• Áp suất quá cao
• Ngập nước
• Chứa nhiều tạp chất

Tất cả các yếu tố trên có thể làm giảm cấp mỡ và làm cho các chi tiết cơ khí không được bảo vệ. Các yếu tố trên nếu không được giải quyết có thể gây hư hại thiết bị, dẫn đến dừng máy, phải thay thế phụ tùng, và tăng nhân công. Các vấn đề có thể được chia làm 3 nhóm chính:

1. Quá tải – Excessive load

Tải trọng của lót bạc và vòng bị vượt quá khả năng chịu tải của mỡ, dẫn đến quá nhiệt, kim loại bị va chạm do không có lớp màng bôi trơn, ma sát, mài mòn lớn.

2. Quá nhiệt cục bộ – Excessive localized heat

Quá nhiệt do máy móc hoạt động liên tục trong thời gian dài hoặc do ma sát cường độ cao làm giảm cấp và vón cục mỡ bôi trơn.

3. Tạp chất – Contamination

Bùn đất, nước, hơi nước có thể rửa trôi mỡ và làm cho vật liệu không được bôi trơn. Cặn bẩn, hạt mài mòn có thể trộn lẫn với mỡ gây ra mài mòn. Axit, ba zơ, và các hóa chất tẩy rửa có thể làm hư hại mỡ và gây ăn mòn.

Lựa chọn mỡ bôi trơn dựa trên đặc điểm và chức năng

Một lần nữa, việc lựa chọn mỡ bôi trơn cần phải xem xét trên nhiều phương diện, các bước dưới đây có thể được dùng để đánh giá và đưa ra lựa chọn chính xác.

Môi trường làm việc, thiết bị được vận hành trong điều kiện nào?

• Khô ráo ( trên 65^oC)
• Nóng ẩm (trên 65^oC)
• Nhiệt độ thấp (dưới 0^oC)
• Có hơi nước (tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp)
• Dưới nước (nước sạch hay nước biển)
• Nhiều bùn bẩn
• Nhiệt độ thay đổi liên tục
• Môi trường hóa chất, axit

Điều kiện vận hành

• Tải trọng nặng
• Tốc độ cao
• Rung lắc liên tục
• Các kim loại khác nhau trong vòng bị, lót bạc.

Trong trường hợp nhiều loại mỡ được sử dụng trong cùng một khu vực, việc nhầm lẫn ứng dụng có thể xảy ra. Một số loại mỡ có thể không tương thích, việc trộn lẫn mỡ có thể gây ra hư hại cho máy.