Độ sạch của mỡ bò chịu nhiệt như thế nào mới đạt chất lượng?
Trong các tài liệu OEM, không quá khó để xác định bộ phận, chi tiết nào là tối quan trọng trong hệ thống thủy lực và hệ thống tuần hoàn, mặc dù việc giảm các tạp chất trong dầu xuống mức tối ưu và giữ chúng ở mức đó là rất khó. May mắn thay, mức độ nhiễm bẩn của vòng bi được bôi trơn bằng dầu tương đối dễ xác định.
Nhưng còn đối với vòng bi bôi trơn bằng mỡ bò chịu nhiệt thì sao? Việc lọc các tạp chất rắn, hạt mài mòn ra khỏi mỡ là không hề dễ. Vậy mỡ bò chịu nhiệt có cho phép bôi trơn sạch hơn dầu hay không? Làm thế nào để xác định hàm lượng tạp chất trong mỡ mới? Mỡ mới sạch như thế nào? Làm sao để xác định làm lượng tạp chất trong mỡ đang sử dụng?
Tại sao bạn cần biết về độ sạch của mỡ bò chịu nhiệt?
Mục đích chính của việc xác định độ sạch của mỡ là để bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy cần được bôi trơn, bởi vì các chất bôi trơn sẽ phân tách các bề mặt tiếp xúc bằng 1 lớp màng bôi trơn mỏng (thường là từ 1 – 10 µm), bất kể là chuyển động quay hay trượt. Và rõ ràng là nếu có bất kỳ hạt rắn có kích thước lớn hơn màng bôi trơn đều sẽ gây tổn hại tới khả năng chuyển động mượt mà và tuổi thọ của vòng vòng bi.
Độ cứng và kích thước hạt phải được xem xét. Độ dày của màng bôi trơn bị ảnh hưởng bởi độ nhớt của dầu gốc, bản chất, cấu trúc vi mô và kích thước hạt của chất làm đặc, cũng như sự có mặt của chất bôi trơn rắn.
Nguồn gốc của các hạt rắn trong mỡ bò chịu nhiệt
Nguồn gốc của các hạt rắn trong mỡ bò chịu nhiệt có thể đến từ nhiều nguồn, tuy nhiên 4 nguồn cơ bản thường gặp đó là:
- Nguyên liệu gốc sản xuất mỡ (dầu gốc, phụ gia, chất làm đặc)
- Thùng chứa (giấy, nhựa, rỉ sét,…)
- Quá trình sản xuất mỡ
- Môi trường
Xem thêm: Xác định các hạt rắn gây hại trong mỡ bò chịu nhiệt
Làm thế nào để phân tích mức độ nhiễm hạt rắn trong mỡ bò chịu nhiệt?
Phương pháp phân tích hàm lượng hạt rắn ISO 4406:99 được chọn để đánh giá hàm lượng hạt rắn có mặt trong dầu bôi trơn mới và đang sử dụng.
Tương tự như vậy, mỡ bò chịu nhiệt cũng có một số phương pháp để thiết kế để đánh giá hàm lượng hạt rắn. Mặc dù các cách thức đánh giá này không phải là 1 phần của phương pháp ISO, tuy nhiên vẫn rất hữu ích. Có những phương pháp phân tích trực tiếp số lượng hạt rắn và có những phương pháp phân tích gián tiếp thông qua việc đánh giá tác động của hạt rắn đến quá trình bôi trơn. Việc phòng thí nghiệm lựa chọn phương pháp phân tích trực tiếp hay gián tiếp sẽ phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của mẫu test, yêu cầu mục tiêu của khách hàng về mức độ tin cậy đối với thiết kế và ứng dụng máy đo.
Phương pháp đo trực tiếp
Có một vài tiêu chuẩn của quân sự và phương pháp test cho giới hạn hạt rắn có trong mỡ bôi trơn cho máy bay. Phương pháp MIL-G-81322 được dùng để đánh giá mỡ bôi trơn sử dụng cho máy bay và phương pháp MIL-G-81937 được dùng để đánh giá mỡ bôi trơn cho thiết bị đo đạc (mỡ yêu cầu độ siêu tinh khiết).
Tiêu chuẩn MilSpec cho mỡ máy bay yêu cầu lượng hạt nhỏ hơn 1000 hạt/cm3, kích thước hạt từ 25 – 74 µm, và không có hạt nào lớn hơn 75 µm. Giả sử sự phân bố các hạt rắn (mật độ hạt) trong mỡ bôi trơn tương tự như phương pháp test hàm lượng bụi trong không khí sạch (ACFTD – Air Cleaner Fine Test Dust), thì nghĩa là số lượng hạt rắn có trong mỗi ml mỡ máy bay sẽ tương tự phương pháp đo độ sạch của dầu theo ISO code 22/19.
Tiêu chuẩn cho mỡ siêu tinh khiết bôi trơn cho thiết bị đo là nhỏ hơn 1000 hạt/cm3, với kích thước hạt từ 10 – 34 µm, và không có hạt nào lớn hơn 35 µm. Tiêu chuẩn này tương đương với ISO code 19/16.
Tiêu chuẩn DIN 51-825 của châu Âu cũng được dùng để đánh giá hàm lượng hạt rắn trong mỡ bò chịu nhiệt. Kết quả là đánh giá trọng lượng của các hạt rắn có kích thước lớn hơn 25 µm trong 1Kg mỡ.
Phương pháp đo gián tiếp
Phương pháp đo gián tiếp là phương pháp thiên về xác định tác động của hạt rắn hơn là xác định số lượng hạt thực tế. Có một số phương pháp test đã được công nhận và gần như đạt chuẩn như:
Phương pháp ASTM D1404 xác định hàm lượng vật liệu rắn mài mòn trong 1 đơn vị mẫu mỡ bằng phương pháp thử nghiệm vết xước. Việc đánh giá chủ quan dựa trên số lượng vết xước vòng cung xuất hiện trên 1 tấm acrylic có độ bóng cao, sau khi nén 0.25g mỡ giữa 2 tấm và xoay tròn dưới áp lực 200 PSI. Tấm acrylic được chia thành:
- ≥ 10 vết xước
- ≥ 10 và < 40 vết xước
- ≥ 40 vết xước
Tuy nhiên, phương pháp này không thực sự chính xác với hàm lượng hạt trong mỡ.
Cả FAG và SKF đều phát triển các phương pháp phân tích nội bộ để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của mỡ bò chịu nhiệt thông qua việc đánh giá tác động của hạt rắn trong 1 hệ thống giám sát chặt chẽ. Điểm chung của 2 đơn vị này là đều sử dụng phương pháp đo độ ồn (dB) của vòng bi trong điều kiện test.
Phương pháp của SKF là tự động bơm mỡ bôi trơn vào vòng bi trên bệ kiểm tra.
Phương pháp đánh giá độ ồn của SKF được thiết kế để đánh giá ảnh hưởng của hạt rắn đến đặc tính lăn của vòng bi và khả năng giảm chấn của mỡ bôi trơn. Phương pháp này được gọi là “Be Quiet+”, quá trình test được thực hiện trên 1 bệ test tự động bơm mỡ vào trong 1 vòng bi cầu có rãnh sâu (loại 608 tại số vòng quay 1800 RPM), cho vòng bi quay trong vòng 15s trước khi test, cho vòng bi quay thêm 30s nữa sau khi test, bơm mỡ vào và lặp lại. Bộ chuyển đổi gia tốc sẽ đọc năng lượng trong 3 vùng như sau:
| Thấp | 50 – 300 Hz | Độ ồn do bạc đạn |
| Trung bình | 300 – 1800 Hz | Độ ồn do đặc tính của mỡ |
| Cao | 1800 – 10000 Hz | Độ ồn do đặc tính của mỡ |
Dải cao phản ánh nhiễu loạn song ngắn, nghĩa là nhiễu loạn này có thể do các hạt rắn trong chất bôi trơn gây ra. Giá trị Peak cũng được ghi lại trong tất cả dải tần số để ghi lại các nhiễu loạn đặc biệt hoặc không đồng đều chủ yếu gây ra bởi mỡ bò chịu nhiệt
Phương pháp FAG “MGG” và Shell “GMN” cũng tương tự
Tuy nhiên, Phương pháp FAG-MGG yêu cầu kết quả test dựa trên việc đọc kết quả từ 5 vòng bạc đạn so với 2 vòng bạc đạn của SKF và 3 vòng bạc đạn của phương pháp Shell-GMN.
Đồ thị 1 và 2 thể hiện mức độ tương quan khác nhau về số lượng tạp chất và độ ồn của mỡ bôi trơn gây ra cho vòng bi. Lưu ý rằng, độ ồn tổng thể ở đồ thị 1 là đang tăng dần theo chiều dài của chu kỳ test. Việc tăng dần của biên độ chứng tỏ lượng hạt rắn mài mòn trong mỡ lăn bên trong khoảng hở của bề mặt vòng bi gây ra sự hư hại đang tăng dần. Giá trị đọc trung bình sẽ cao hơn khi có nhiều sự hư hại.
Độ sạch của mỡ bò chịu nhiệt như thế nào mới đạt chất lượng?
SKF đưa ra 4 mức độ và được chia nhỏ hơn nữa bằng phương pháp đánh giá định lượng “Be Quiet+”, để chỉ rõ độ sạch của mỡ như sau:
- Dirty (Bẩn): Độ cứng và kích thước của hạt đạt mức “over-rolling” (các hạt đi qua bề mặt chịu tải) dẫn đến hư hại vĩnh viễn, làm tăng độ ồn tổng thể và làm giảm tuổi thọ của vòng bi
- Noisy (Ồn): Độ cứng và kích thước hạt “over-rolled” (thường là chất làm đặc vón cục) có thể làm hỏng bề mặt bạc đạn, làm tăng đáng kể độ ồn tổng thể nhưng không đến mức ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của vòng bi.
- Sạch (Clean): Độ cứng và kích thước hạt đạt mức “over-rolled” sẽ sinh ra các đỉnh rung động đáng kể nhưng không làm cho bề mặt vòng bi bị hư hại vĩnh viễn.
- Quiet (Yên tĩnh): Đây là mức có độ sạch cao nhất do số lượng tối thiểu của hạt gây ra các đỉnh rung động.
Phần lớn các loại mỡ bò chịu nhiệt hiện nay đều được phân loại là Sạch (Clean). Một ví dụ về mỡ sạch là mỡ polyurea có chất làm đặc kết tụ thành hạt lớn, tạo ra rung động lớn, các đỉnh ồn nhưng ảnh hưởng rất ít đến bề mặt vòng bi.
Để có một loại mỡ được phân loại là yên tĩnh (Quiet), thì nhà sản xuất sẽ phải thực hiện các biện pháp bổ sung để lọc nguyên liệu thô, sản phẩm cuối, vệ sinh môi trường sản xuất, và vận chuyển sản phẩm trong các thùng kín.
Kết luận
Các nhà máy sản xuất thép, ô tô, nhà máy giấy, nhiệt điện…đã đầu tư rất nhiều công sức và tiền bạc cho việc làm sạch vòng bi để đạt được độ tin cậy cao hơn. Các vòng bi bôi trơn bằng dầu ISO code 15/12 sẽ tương đương với vòng bi được bôi trơn bằng mỡ với độ sạch tương đương ISO code 23/19.
