Co to jest ochrona przed zużyciem?
Ochrona przed zużyciem to jedna z kluczowych właściwości oleju hydraulicznego, odpowiadająca za redukcję tarcia i ograniczenie ubytku materiału współpracujących powierzchni metalowych w układzie. Jej głównym zadaniem jest zabezpieczenie takich elementów jak tłoki, zawory, pompy czy prowadnice przed bezpośrednim kontaktem i ubytkiem materiału w wyniku intensywnej eksploatacji.
Do zużycia może dochodzić w wyniku ślizgu, uderzeń, mikrodrgań, kawitacji czy działania wysokiego ciśnienia. Skuteczny olej powinien tworzyć film smarny, który oddziela elementy metalowe, a gdy film się przerywa (tarcie mieszane lub graniczne), ograniczać skutki styku metalu z metalem. Za tę drugą część odpowiadają specjalne dodatki przeciwzużyciowe (AW) oraz dodatki EP (Extreme Pressure).
Jakie rodzaje zużycia występują w układzie hydraulicznym?
Ochrona przed zużyciem to pojęcie zbiorcze. Olej hydrauliczny musi przeciwdziałać kilku zjawiskom naraz:
- Ścieranie: twarde cząstki i nierówności powierzchni wycinają i rysują materiał przy ślizgu. Mechanizm i rolę czystości oleju opisujemy na stronie o ochrony przed ścieraniem.
- Zacieranie: przy bardzo dużych naciskach film smarny zostaje przerwany, a nierówności powierzchni sczepiają się i odrywają. Temu zjawisku poświęcona jest strona o zdolności przenoszenia obciążeń.
- Zużycie zmęczeniowe: powtarzające się naciski powodują mikropęknięcia i wykruszanie się materiału (pitting), np. w łożyskach i zębach kół pomp zębatych.
- Kawitacja: zapadanie się pęcherzyków pary i powietrza niszczy powierzchnie pomp i zaworów. Sprzyja jej zapowietrzenie oleju - zobacz pienienie się oleju hydraulicznego.
- Zużycie korozyjne: woda i kwaśne produkty starzenia oleju atakują metal, a produkty korozji dodatkowo działają ściernie - zobacz właściwości antykorozyjne.
Dlaczego ochrona przed zużyciem jest ważna?
Współczesne systemy hydrauliczne pracują często pod dużym obciążeniem i w precyzyjnych warunkach. Niewłaściwa ochrona przed zużyciem może prowadzić do szybkiego wyeksploatowania mechanizmów, utraty szczelności, spadku ciśnienia czy pogorszenia dokładności działania zaworów i siłowników. Typowe skutki niewystarczającej ochrony to:
- zwiększone tarcie i ubytek materiału na powierzchniach roboczych,
- szybsze zużycie pomp i siłowników,
- spadek ciśnienia roboczego,
- wzrost kosztów serwisu i częstsze przestoje.
Oleje wysokiej jakości, zawierające odpowiednie dodatki, chronią skutecznie także w długotrwałej, intensywnej pracy - pod warunkiem utrzymania czystości oleju i wymiany w terminie. Utrzymują stabilne parametry, chronią powierzchnie współpracujące i wydłużają żywotność całego układu hydraulicznego.
Dodatki AW i EP w oleju hydraulicznym
Dopóki film smarny całkowicie rozdziela powierzchnie, o ochronie decyduje głównie lepkość oleju. Przy rozruchu, małych prędkościach i dużych naciskach film staje się cieńszy niż nierówności powierzchni i dochodzi do tarcia mieszanego. Wtedy pracują dodatki:
- Dodatki AW (Anti-Wear): tworzą na powierzchni metalu cienką warstwę ochronną przy umiarkowanych naciskach i podwyższonej temperaturze w strefie styku. Klasycznym dodatkiem tego typu w olejach hydraulicznych są związki cynku (dialkiloditiofosforan cynku, ZDDP), a w olejach bezcynkowych - bezpopiołowe związki fosforu i siarki.
- Dodatki EP (Extreme Pressure): reagują z metalem przy bardzo dużych naciskach i wysokiej temperaturze w strefie styku i chronią przed zatarciem. W olejach hydraulicznych są to zwykle dodatki AW o łagodnym działaniu EP, a nie silne dodatki EP znane z olejów przekładniowych.
Dodatki przeciwzużyciowe odróżniają olej HLP od oleju HL. Olej HL według DIN 51524-1 ma dodatki przeciwutleniające i antykorozyjne, ale nie ma dodatków chroniących przed zużyciem przy tarciu mieszanym - nadaje się do układów bez takich wymagań. Olej HLP według DIN 51524-2 i olej HVLP według DIN 51524-3 muszą wykazać ochronę przed zużyciem w badaniach.
Jak bada się ochronę przed zużyciem?
Ochronę przed zużyciem ocenia się w testach tribologicznych, które symulują warunki pracy elementów hydraulicznych. Najczęściej stosowane metody to:
- Test zużycia na aparacie czterokulowym: według DIN 51350-3 (w USA ASTM D4172) - mierzy średnicę śladu zużycia na stalowych kulkach po badaniu pod obciążeniem. Im mniejszy ślad zużycia, tym lepsza ochrona.
- Test w pompie łopatkowej: według ISO 20763 - mierzy ubytek masy pierścienia i łopatek pompy po wielu godzinach pracy pod ciśnieniem. Niska utrata masy świadczy o wysokiej skuteczności oleju.
- Test FZG (A/8,3/90): według DIN ISO 14635-1 - bada odporność oleju na zacieranie w przekładni zębatej. Wynik to stopień obciążenia, przy którym pojawia się uszkodzenie: im wyższy, tym lepiej olej przenosi duże naciski. Szczegóły na stronie o zdolności przenoszenia obciążeń.
Dla olejów najniższych klas lepkości (ISO VG 10, 15 i 22) karty zwykle nie podają wyniku FZG - pojawia się on od klasy ISO VG 32 (np. w karcie RENOLIN B).
Gdzie ochrona przed zużyciem ma szczególne znaczenie?
Parametr ten jest niezwykle istotny w zastosowaniach, gdzie układy są narażone na intensywną pracę i wysokie ciśnienia. Szczególnie ważne jest to w:
- układach hydraulicznych o wysokim ciśnieniu i małych luzach roboczych,
- maszynach mobilnych i budowlanych, pracujących w zmiennych warunkach i cyklicznych obciążeniach,
- nowoczesnych instalacjach z zaworami proporcjonalnymi i serwozaworami, gdzie nawet minimalne zużycie może zakłócić precyzję działania,
- systemach o wydłużonych okresach między wymianami oleju, gdzie długoterminowa ochrona jest niezbędna.
Dzięki odpowiedniej ochronie przed zużyciem układ hydrauliczny pracuje dłużej i stabilniej - także przy dużych obciążeniach.
Pytania i odpowiedzi
Co to jest ochrona przed zużyciem w oleju hydraulicznym?
To zdolność oleju do ograniczania tarcia i ubytku materiału w pompach, zaworach i siłownikach. Zapewnia ją film smarny o właściwej lepkości oraz dodatki przeciwzużyciowe AW i EP.
Czym różni się olej HLP od HL?
Olej HLP według DIN 51524-2 zawiera dodatki przeciwzużyciowe, a norma wymaga od niego badań zużycia (m.in. FZG). Norma DIN 51524-1 nie wymaga od oleju HL ochrony przed zużyciem - stosuj go tylko tam, gdzie dopuszcza go producent maszyny.
Czym różnią się dodatki AW od EP?
Dodatki AW chronią przed zużyciem przy umiarkowanych naciskach w tarciu mieszanym. Dodatki EP działają przy bardzo dużych naciskach i chronią przed zatarciem.
Jak bada się ochronę przed zużyciem?
Najczęściej na aparacie czterokulowym (DIN 51350-3), w pompie łopatkowej (ISO 20763) i w teście przekładniowym FZG A/8,3/90 (DIN ISO 14635-1).
Czy ochrona przed zużyciem i ochrona przed ścieraniem to to samo?
Nie. Ochrona przed zużyciem to pojęcie szersze, obejmujące także zacieranie, zużycie zmęczeniowe, kawitację i korozję. Ścieranie to jeden z rodzajów zużycia.
Nie wiesz, który olej hydrauliczny wybrać?
Napisz, do jakiej maszyny szukasz oleju, jaką ma pompę i w jakiej temperaturze pracuje - doradca techniczny dobierze olej FUCHS i odpowie osobiście.
⚠ Zastrzeżenie. Informacje na tej stronie opracowaliśmy na podstawie norm DIN, ISO i ASTM oraz kart technicznych FUCHS, według stanu wiedzy na dzień publikacji. Mają charakter poglądowy, mogą ulec zmianie i nie zastępują zaleceń producenta maszyny lub układu hydraulicznego - wiążąca jest jego dokumentacja techniczna. Przed wyborem oleju sprawdź wymagania producenta maszyny lub układu hydraulicznego, a w razie wątpliwości zapytaj naszego doradcę. W zakresie dopuszczalnym przez przepisy prawa nie ponosimy odpowiedzialności za skutki doboru oleju bez sprawdzenia wymagań producenta maszyny lub układu hydraulicznego. Kopiowanie treści bez naszej zgody jest zabronione.