بسیاری از افراد به تأثیرات مخرب ذرات معلق و رطوبت روغن بر روی عملکرد و طول عمر دستگاه‌ها واقف هستند اما کمتر کسی به نقش مخرب وجود هوا در روغن در این میان توجه می‌کند. در حالی که هوا به خودی خود ماده‌ای بی‌ضرر محسوب می‌شود، ورود بیش از حد آن به سیستم‌های روغن‌کاری می‌تواند مشکلات متعددی از جمله:
- زنگ‌زدگی
- کاویتاسیون (ایجاد حباب‌های ریز هوا در روغن)
- نشت روغن
- تخریب زودرس روغن
را به وجود آورد. این مسئله به ویژه در سیستم‌های هیدرولیک حائز اهمیت است زیرا هوا مدول حجمی روغن هیدرولیک را کاهش می‌دهد و این امر می‌تواند منجر به کاهش راندمان حجمی، عدم موقعیت‌یابی دقیق ابزارها و عملگرها، افزایش زمان پاسخ و در نهایت ناپایداری کلی سیستم شود.
هوا چگونه در روغن وجود دارد؟
در شرایط عادی و فشار اتمسفر، روغن‌های معدنی قادر به نگهداری حدود 10 درصد هوا به صورت حجمی هستند، بدون آنکه حباب‌های قابل مشاهده‌ای ایجاد شود. اما با افزایش فشار، میزان هوای محبوس شده در روغن نیز افزایش می‌یابد. در مقابل، کاهش فشار یا افزایش غلظت هوا، منجر به ظهور حباب‌های ریز در روغن و کدر شدن آن می‌شود. این پدیده که به عنوان هوای محبوس شده شناخته می‌شود، می‌تواند مشکلات جدی را برای تجهیزات صنعتی به وجود آورد.
هنگامی که هوای محبوس شده وارد منطقه بارگذاری یاتاقان‌ها می‌شود، ضخامت لایه روغن را کاهش داده و در نتیجه عملکرد روانکاری را مختل می‌کند. در پمپ‌های هیدرولیک و یاتاقان‌های ژورنال تغییرات سریع فشار می‌تواند منجر به فشرده‌سازی آدیاباتیک حباب‌های هوا و بروز پدیده‌هایی مانند کاویتاسیون و میکرو دیزلینگ شود که آسیب‌های جدی به تجهیزات وارد می‌کنند. همچنین وجود هوای محبوس شده در مخازن و کارتل‌های روغن، سرعت تخریب روغن را افزایش داده و احتمال زنگ‌زدگی و خوردگی را بالا می‌برد.
وقتی حجم هوای محبوس شده در روغن به 30 درصد می‌رسد، روغن شروع به کف کردن می‌کند. این کف به دلیل سبک‌تر بودن از روغن در بالای مخزن جمع می‌شود که می‌تواند مشکلات جدی برای تجهیزات صنعتی ایجاد کند.
کف زیاد و هوای بیش از حد، سطح روغن را بالاتر از حد مجاز مخزن می‌برد و باعث نشت روغن می‌شود. همچنین کف به عنوان عایق عمل کرده و دمای روغن را افزایش می‌دهد که در نهایت عمر مفید روغن را کاهش می‌دهد.
علاوه بر این حباب‌های هوای آزاد می‌توانند در لوله‌ها و شلنگ‌های روغن تشکیل شوند و جریان روغن را مختل کنند. این امر منجر به کمبود روانکاری و بروز پدیده قفل بخار می‌شود. در میان انواع هوای موجود در روغن، هوای محبوس شده خطرناک‌تر است زیرا احتمال بیشتری دارد که وارد پمپ‌های هیدرولیک و مناطق بارگذاری یاتاقان‌ها و دنده‌ها شود و آسیب جدی به آنها وارد کند.
تولیدکنندگان روغن به خوبی از اثرات منفی کف و هوای محبوس بر عملکرد روانکاری آگاهند. به همین دلیل، در فرمولاسیون اکثر روغن‌ها، از افزودنی‌هایی برای رهاسازی هوا و جلوگیری از تشکیل کف استفاده می‌کنند. این مواد که به عنوان ضد کف یا بازدارنده کف شناخته می‌شوند، نقش حیاتی در حفظ کیفیت روغن و عملکرد صحیح تجهیزات ایفا می‌کنند.
دو نوع اصلی از افزودنی‌های ضد کف در روغن‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- متیل سیلیکون‌ها
- کوپلیمرهای اکریلات مانند پلی‌متاکریلات
سیلیکون‌ها به دلیل توانایی‌شان در کاهش کشش سطحی حباب‌های هوا و در نتیجه جلوگیری از تشکیل کف، در روغن‌های با ویسکوزیته بالا و برای کاربردهایی که تلاطم زیادی در آنها وجود دارد، مانند موتورها و روغن‌های دنده، ترجیح داده می‌شوند؛ اما ممکن است در سیالات ساکن یا با حرکت آهسته، رهاسازی هوا را مختل کنند. به همین دلیل، در سیستم‌های هیدرولیک و سایر سیالات در گردش، کوپلیمرهای اکریلات انتخاب مناسب‌تری هستند. انتخاب صحیح افزودنی‌های ضد کف با توجه به نوع کاربرد و شرایط عملکرد، می‌تواند به کاهش خطرات ناشی از کف و هوای محبوس و افزایش طول عمر تجهیزات کمک کند.
آزمایش کف‌کردن و رهاسازی هوا در روغن
نمایی از تست کف روغن-ASTM D892
برای ارزیابی میزان توانایی روغن در رهاسازی هوا و مقاومت در برابر کف‌کردن، آزمایش‌های متعددی وجود دارد که دو مورد از رایج‌ترین آنها استاندارد‌های ASTM D892 (گرایش و پایداری کف) و ASTM D3427 (سرعت رهاسازی هوای محبوس) هستند. این دو آزمایش اغلب به صورت همزمان برای تشخیص علت اصلی مشکلات کف‌کردن و قابلیت رها سازی هوا روغن انجام می‌شوند.
برای درخواست انجام تست‌های مذکور و ارزیابی میزان کف و قابلیت روغن در رها سازی هوا کلیک فرمایید.
علل کف‌کردن در حین کارکرد
در سیستم‌هایی مانند پمپ‌ها و گیربکس‌ها، کم یا زیاد بودن روغن می‌تواند باعث ورود زیاد هوا و کف‌کردن شود. همچنین در سیستم‌های هیدرولیک و روغن‌های گردشی، نشت هوا در قسمت مکش پمپ می‌تواند منجر به هوادهی و کاویتاسیون پمپ شود. طراحی نامناسب سیستم مانند لوله‌های برگشت غوطه‌ور یا مخزن کوچک نیز می‌تواند باعث ورود هوا به سیستم‌های گردشی شود.
از آنجا که مشکلات مربوط به نگهداری مانند سطح نادرست روغن یا نشت هوا مستقیماً به کیفیت روغن مربوط نمی‌شوند، آزمایش روغن از سیستمی که به دلیل مشکلات نگهداری کف می‌کند، نتایج مشابهی با روغن نو نشان می‌دهد. با این حال اگر روغن در حال کارکرد، انحراف قابل توجهی از روغن نو نشان دهد، باید علت اصلی هوادهی و کف‌کردن بررسی شود.
رایج‌ترین دلیل افزایش کف‌کردن در روغن‌های در حال کار، آلودگی شیمیایی است. کشش سطحی روغن، که نقش مهمی در تشکیل حباب‌های هوا دارد، تحت تأثیر مواد شیمیایی مختلف قرار می‌گیرد و منجر به افزایش میزان هوا در روغن می‌شود.
مواد شیمیایی فرآیند، مواد شوینده موجود در پاک‌کننده‌ها و ورود تصادفی گریس، از جمله عواملی هستند که می‌توانند کشش سطحی روغن را تغییر دهند. در صنایعی مانند معدن و تولید سیمان، ذرات ریز گرد و غبار و خاک نیز می‌توانند باعث تجمع حباب‌های هوا در روغن شوند.
در روغن‌هایی که حاوی افزودنی‌های ضد کف سیلیکونی هستند، فیلتراسیون بیش از حد می‌تواند منجر به حذف این افزودنی‌ها و در نتیجه کف‌کردن روغن شود. به همین دلیل فیلتراسیون روغن‌های حاوی سیلیکون نباید زیر 5 میکرون انجام شود و دمای روغن در طول فیلتراسیون باید بالای 20 درجه سانتیگراد باشد.
در صورت از بین رفتن افزودنی‌های ضد کف، می‌توان روغن را دوباره با این مواد غنی کرد. اما باید توجه داشت که دوز بیش از حد این مواد، به ویژه در شرایطی که علت کف‌کردن، حذف افزودنی‌ها نیست، می‌تواند اثر معکوس داشته باشد و باعث افزایش کف‌کردن و هوا در روغن شود.
همچنین مخلوط شدن دو روغن با افزودنی‌های متفاوت حتی در مقادیر کم می‌تواند منجر به افزایش میزان هوا در روغن شود. به همین دلیل آزمایش سازگاری روغن‌ها با استفاده از ASTM D892 قبل از مخلوط کردن آنها ضروری است.
اگرچه هوا در روغن به اندازه سایر خرابی‌های ناشی از آلودگی رایج نیست اما نباید نادیده گرفته شود. هرگونه تغییر در خاصیت اساسی روغن که همان توانایی رهاسازی سریع و کارآمد هوا و مقاومت در برابر کف‌کردن است، نشان‌دهنده وجود مشکل می‌باشد و باید بررسی شود.
نتیجه گیری
آلودگی روغن با هوا، پدیده‌ای است که اغلب نادیده گرفته می‌شود اما می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به تجهیزات صنعتی وارد کند. ورود بیش از حد هوا به روغن، چه به صورت حباب‌های محبوس شده و چه به صورت کف، منجر به مشکلاتی نظیر زنگ‌زدگی، کاویتاسیون، نشت روغن و تخریب زودرس آن می‌شود. برای مقابله با این پدیده، تولیدکنندگان روغن از افزودنی‌های ضد کف و رهاساز هوا استفاده می‌کنند و آزمایش‌های استانداردی برای سنجش کیفیت روغن در این زمینه وجود دارد.
با این حال، عوامل متعددی از جمله سطح نامناسب روغن، نشت هوا، طراحی نامناسب سیستم و آلودگی‌های شیمیایی می‌توانند باعث افزایش کف‌کردن و هوا در روغن در حین کارکرد شوند. تشخیص زودهنگام و رفع این عوامل، از طریق آزمایش‌های دوره‌ای و نگهداری صحیح، نقشی حیاتی در حفظ سلامت تجهیزات و جلوگیری از هزینه‌های اضافی دارد.
اطلات این مقاله برگرفته از این منبع می‌باشد.
