1. Mazive masti

Masti su polutečna ili polučvrsta maziva (tribološka sredstva) koja se koriste za podmazivanje delova mehaničkih sistema gde ulja, kao tečna maziva, iz tehničkih ili ekonomskih razloga, ne zadovoljavaju. Zbog svoje konzistencije i adhezivnih osobina, masti se bolje i duže zadržavaju na površinama elemenata mehaničkih sistema. Proizvode se od baznih ulja, ugušćivača i aditiva.

Mazive masti moraju da zadovolje sledeće funkcije: podmazivanje, zaštita od korozije, zaptivanje radi sprečavanja ulaska nečistoća i vode i kompatibilnost sa zaptivkama i drugim konstrukcionim materijalima.

Pored toga moraju da održe stabilnu strukturu i tvrdoću tokom rada, ili u hladnim vremenskim uslovima. Prema međunarodnom standardu ISO 6743-9 izvršena je podela mazivih masti ISO L-X koja se zasniva na uslovima rada u kojima se koristi mast, tabela 1.

Tabela 1: Označavanje mazivih masti prema ISO standardu

Oznaka 1 – za najniže temperature primene                                     

Oznaka 2 – za najviše temperature primene

Oznaka 3 – Sposobnost masti da obezbedi zadovoljavajuće podmazivanje u prisustvu vode i da obezbedi određeni nivo zaštite protiv rđanja

Oznaka 4 – Podnošenje opterećenja

Brojčana oznaka 5 -  Klasifikacija mazivih masti prema Nacionalnom institutu za mazive masti (NLGI – National Lubricating Grease Institute).

Primer označavanja:   ISO-L-XDFEB2

L – Osnovna grupa  - maziva

X – Podgrupa – mazive masti

D – Može se koristiti do donje radne temperature od – 40 ⁰C

F - Može se koristiti do gornje radne temperature od 180 ⁰C

E – Mast poseduje zaštitu od korozije u prisutnosti vode i vlage

B – Mast poseduje EP svojstva

2 – Mast ima konzistenciju NLGI 2 (radna penetracija 265 – 295 mm/10 pri 25 ⁰C)

Penetracija daje podatke o tvrdoći masti tj. njenoj konzistenciji. Meri se konusom po metodama ASTM 217 IP 50 ili DIN 51804, deo 1. Merna jedinica odgovara dubini ulaska mernog konusa u mast koja se 5 sekundi nalazi u posudi, a meri se u desetinkama milimetra. Ispitna mast se pre ispitivanja gnječi (standard propisuje 60 ciklusa gnječenja).

Veoma meke masti klase NLGI 000, NLGI 00 i NLGI 0 (tzv. «tečljive masti») koriste se između ostalog u centralnim sistemima za podmazivanje u motornim vozilima. Na svim ostalim mestima podmazivanja u vozilima koriste se u redovnim slučajevima masti klase NLGI 2 ili NLGI 3, a kod pumpi za vodu NLGI 4 ili NLGI 5. Masti klase NLGI 6 (tzv. «briketne masti») su tvrde i bile su ranije predviđene za jednostavnije slučajeve primene, danas se vrlo malo koriste.

Prema vrsti baznog ulja mogu se podeliti na:

• Mineralne mazivne masti – najčešće korišćene, čak do 95% industrijskih masti.
• Sintetičke mazive masti – za ekstremno niske i visoke temperature, za duže intervale domazivanja, itd.
• Biorazgradljive masti – najčešće se proizvode od repičinih ulja, a koriste tamo gde se traži brza razgradnja maziva.

Prema vrsti ugušćivača dele se na:

• Sapunske (jednostavni sapuni metala: litijumove, kalcijumove, natrijumove, aluminijumove, barijumove ili kompleksni sapuni metala: Li kompleks, Ca kompleks, Al kompleks)
• Nesapunske (neorganski: silikatni gel, bentonit, organski: poliurea)

Prema mogućnosti primene dele se na:

• Višenamenske – univerzalne masti,
• Specijalne masti sa dodatkom čvrstih maziva (grafitna mast, mast sa molibdendisulfidom) i
• Masti za kuglične ili klizne ležajeve
• Masti za zupčanike

Prema području radnih temperatura:

• Niskotemperaturske,
• Za normalnu temperaturu i
• Visokotemperaturske

Prema sposobnosti podnošenja velikih opterećenja:

• Masti koje piodnose visoke  pritiske (EP – masti)
• Masti za normalna opterećenja

Mazive masti moraju da zadovolje sledeće zahteve:

• da obezbede kontinuirano podmazivanje,
• da na niskim temperaturama ostanu meke i upotrebljive i u centralnim sistemima,
• da na visokim temperaturama ne dolazi do kapanja (izdvajanja tečnosti),
• da su kompatibilne sa zaptivkama, odnosno da ne utiču na stvrdnjavanje, skupljanje ili razmekšavanje elastomera,
• da su oksidaciono stabilne pošto je punjenje često trajno

Tabela 2:  Karakteristike mazivih masti prema tipu ugušćivača

Za proizvodnju mazivih masti koriste ista bazna ulja kao i za motorna i transmisiona - mineralna, hidrokrekovana ili sintetička. Za biološki razgradive masti koriste se sintetički estri ili repičino ulje. Da bi se postigle posebne osobine, kao što je na primer zaštita od oksidacije i korozije, povećanje sposobnosti zaštite od visokih pritisaka i habanja, mazivim mastima se dodaju odgovarajući aditivi, od kojih su često molibdendisulfid (MoS₂) ili grafit.

Ugušćivači se u mazivim mastima nalaze u obliku vlaknaste trodimenzionalne strukture, po izgledu slične sunđeru. Zadatak ugušćivača je da u toku proizvodnje mazive masti omogući ulaz ulja u njegovu strukturu, a u toku upotrebe da uspori izlaz ulja iz nje. Ugušćivači u strukturu mazive masti vežu 80 – 95% baznog ulja. Kao ugušćivaču koriste se sapuni litijuma, kalcijuma,  natrijuma, aluminijuma, a kao i ugušćivači koji ne sadrže sapune koriste silikatni gel, poliura, bentonit (oplemenjena glina).

1.1. Sapunske mazive masti

Sapunske mazive masti proizvode se dispergovanjem sapuna u mazivom ulju na određenim povišenim temperaturama. Sapuni su soli viših masnih kiselina dobijeni procesom saponifikacije viših masnih kiselina ili biljnih i životinjskih masti sa hidroksidima metala. Sapuni imaju vlaknastu strukturu. Izuzetak je aluminijumov sapun koji ima zrnastu strukturu. Od oblika i veličine vlakana sapuna, između kojih se nalazi ulje, zavise osobine masti. Dugačka vlakna (natrijum) su otporna na mehanička naprezanja, ali slabo u svojoj strukturi zadržavaju ulje, dok je kod kratkih vlakana (kalcijum) situacija obrnuta. Iz tog razloga se proizvode kompleksne masti koje su smeša onih koje daju dobru mehaničku otpornost i dobro zadržavaju ulje u strukturi. Kompleksne masti se satoje od različitih sapuna i odgovarajućih masnih kiselina dispergovanih u odgovarajućem ulju.

Litijumove mazive masti

Litijumove mazive masti, zbog svojih dobrih karakteristika, imaju veoma široko područje primene. Poznate su kao «višenamenske ili univerzalne masti». Poseduju dobru mehaničku stabilnost, visoku tačku kapanja, dobra niskotemperaturska svojstva, dobru otpornost na dejstvo vode i  vrlo  dobro podnose   visoke pritiske. Temperatursko područje primene litijumovih masti je od –25 do 125 ⁰C. Litijumovim mastima se mogu dodati EP aditivi ili molibden disulfid (MoS₂). Višenamenske litijumove masti se koriste kod normalnih opterećenja, EP litijumove masti kod povišenih, a MoS₂ litijumove masti kod veoma visokih pritisaka i udarnih opterećenja.

Kalcijumove mazive masti

Kalcijumove mazive masti imaju dobra niskotemperaturska svojstva, dobru otpornost na dejstvo vode i dobru prionljivost. Područje primene ovih masti je od –35 ⁰C do 60 ⁰C, u kraćim vremenskim intervalima do 80 ⁰C. Zbog poboljšanja podmazivanja, kalcijumovim mastima se može dodati grafit. Takva mast je u praksi poznata kao “grafitna mast”.

Aluminijumove mazive masti

Osnovne karakteristike ovih masti su: temperatura kapanja od 100 ⁰C do 120 ⁰C, izuzetno dobra prionljivost i otpornost na dejstvo vode i veoma dobra zaštita od korozije. Prvenstveno se koriste kao masti za šasije. Temperatursko područje primene ovih masti je od –30 ⁰C do 100 ⁰C.

Natrijumove mazive masti

Osnovne karakteristike ovih masti su: temperatura kapanja od 160 ⁰C do 180 ⁰C, dobra otpornost na veća opterećenja i visoke temperature, dobra prionljivost, dobra zaštita od korozije, a veliki nedostatak je slaba otpornost na dejstvo vode. Upotrebljavaju se najčešće kod kotrljajućih ležajeva klase penetracije 0/00/000 i kao tečljive reduktorske masti. Ne preporučuje se mešanje sa litijumovim mastima. Temperatursko područje primene natrijumovih mazivih masti je od –30⁰C do 120⁰C.

Barijumove mazive masti

Barijumove masti imaju veoma dobru otpornost na dejstvo slane i slatke vode, dobru mehaničku stabilnost i visoku tačku kapanja (oko 150 ⁰C). Međutim, zbog visoke cene, relativno se malo koriste.

Mešane masti

To su masti za podmazivanje na bazi mešovitih sapuna Li/Ca ili Na/Al. Imaju bolje karakteristike od običnih sapunskih masti ali je njihov praktični značaj mali.

Kalcijumove kompleksne mazive masti

Kompleksne mazive masti imaju sve značajniju ulogu u primeni zbog poboljšanih osobina u odnosu na druge sapunske masti. Kompleksni sapuni su sačinjeni od dve kompleksno vezane soli, od kojih je jedna obična so više masne kiseline, a druga so niskomolekularne organske kiseline.

Kalcijumove – kompleksne mazive masti se veoma često koriste zbog svojih dobrih osobina: visoka tačka kapanja (iznad 250 ⁰C), dobra otpornost na dejstvo vode, dobra mehanička stabilnost i primena na povišenim temperaturama do 160 ⁰C, a u kraćim vremenskim intervalima i do 200 ⁰C.

Aluminijumove kompleksne mazive masti

Aluminijum – kompleksne masti imaju široke mogućnosti primene zbog svojih dobrih osobina: visoka tačka kapanja od 220 ⁰C do 230 ⁰C, dobra otpornost na dejstvo  vode, dobra podnošljivost visokih opterećenja i povišenih temperatura. Primenjuju se od –20 do 160⁰C. Mogu se dodati EP-aditivi, grafit ili molibdendisulfid.

1.2. Nesapunske mazive masti

Gelove mazive masti

Spadaju u grupu nesapunskih masti. Ugušćivač je oleofilni silicijumdioksid u obliku amorfnog praha. Silikagelne mazive masti poseduju dobru oksidacionu i termičku stabilnost, dobru otpornost na delovanje vode i kiseline, a tvrdoća im se ne menja sa promenom temperature.

Zbog visoke proizvodne cene i ograničene mogućnosti podnošenja visokih pritisaka, silikagelne masti su našle primenu samo kao visokotemperaturne masti. Silikagelne masti na bazi mineralnog ulja koriste se do temperature od 180 ⁰C, a na bazi sintetičkog ulja do 350 ⁰C.

Bentonitne mazive masti

Bentonitne masti kao ugušćivač koriste modifikovanu glinu – bentonit u obliku praha. Termički su veoma stabilne i nemaju tačke kapanja, odnosno tvrdoća im se ne menja sa promenom temperature. Bentonitne mazive masti na bazi mineralnog ulja koriste se do temperature od 150 ⁰C, a sa sintetičkim uljem do 300 ⁰C. Kod primene mazivih masti treba znati i sledeće:

• Uzajamno podnošenje različitih masti zavisi od vrste ugušćivača i aditiva
• Masti sa istim tipom sapuna se podnose
• Litijumove masti se ne podnose sa natrijumovim
• Kalcijumove masti se ne podnose sa kompleksnim natrijumovim
• Bentonitne masti ne podnose sapunske masti ni u kom odnosu
• Kalcijumove masti su stabilne u slabo kiseloj sredini
• Kalcijumove kompleksne masti su stabilne u baznoj sredini

Označavanje mazivih masti prema DIN 51502

Označavanje mazivih masti prema nemačkom standardu DIN 51 502 omogućuje jedinstveno i jasno obeležavanje da bi se izbegle eventualne zamene prilikom izbora. Razlikuju se prema mestu primene, tipu baznog ulja i aditiva, prema NLGI klasifikaciji, gornjoj radnoj temperaturi, ponašanju u odnosu na vodu i prema donjoj radnoj temperaturi. Iz ove oznake se ne vidi vrsta ugušćivača.

Prema nemačkom standardu, DIN 51502, označavanje mazivih masti vrši se na sledeći način:

K    PF  2   K   - 30

K       Mesto primene ¹⁾

PF     Tip baznog ulja i aditiva ²⁾

2        NLGI gradacija

K      Gornja upotrebna temperatura i odnos prema vodi ³⁾

-30   Donja upotrebna temperatura (⁰C)

³⁾ Gornja upotrebna temperatura i odnos prema vodi:

Tabela 3: Kompatibilnost različitih tipova mazivih masti na bazi mineralnih ulja

Napomena: DA - kompatibilne masti; NE - nisu kompatibilne; DA/NE - ograničeno kompatibilne

Prilikom izbora i primene mazivih masti treba se pridržavati uputstva proizvođača tehničkih sistema. U drugom slučaju treba se pridržavati sledećih preporuka:

• Brzina obrtaja: niska konzistencija masti podrazumeva manje otpore prilikom obrtanja, a samim tim i manje grejanje

• Opterećenje: velika opterećenja zahtevaju upotrebu masti sa AW i/ili EP aditivima za zaštitu od habanja, visokih pritisaka i udarnih opterećenja

• Mesto podmazivanja: masti za ležajeve točkova motornih vozila moraju imati visoku tačku kapanja zbog blizine kočnica gde se razvijaju visoke temperature

• Stvarna radna temperatura: maksimalna temperatura primene je znatno niža od tačke kapanja; stvarna radna temperatura je gotovo uvek ispod 200⁰C

• Okolina: u prisustvu velike koncentracije prašine upotrebljavaju se više konzistencije masti zbog boljeg zaptivanja

• Količina masti: jednu trećinu slobodnog prostora između spoljnog i unutrašnjeg prstena ležaja treba napuniti mašću; sa prevelikom količinom masti može doći do pregrevanja

Za primenu u motornim vozilima izvršena je NLGI klasifikacija mazivih masti prema radnim osobinama. Ova klasifikacija je počela da se koristi 1991. godine i prvenstveno je namenjena za primenu u motornim vozilima. NLGI klasifikacija mazivih masti za motorna vozila prema uslovima primene prikazana je u tabeli 4.

Tabela 4: NLGI klasifikacija mazivih masti za motorna vozila prema uslovima primene