Федеральное агентство по образованию Московская государственная академия тонкой химической

технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ

Москва, 2008

ББК 35.514я73 УДК 541,127:665.642

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

БИТУМЫ. СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ М, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008, 35с.

Пособие содержит раздел посвященный свойствам битумов, а также раздел, в котором представлены методы определения физикомеханических характеристик, определяющих эти свойства.

Предназначено для студентов 4 - 6 курсов, обучающихся по направлениям высшей инженерной школы 072000 «Стандартизация и сертификация», 250400 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также по направлению магистратуры 550808 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Рецензент: с.н.с. ЦКП МИТХТ им. М.В. Ломоносова, к.х.н. Городский С.Н.

© МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008

1. Нефтяные битумы
1.1. Свойства битумов
1.2. Сырье для производства нефтяных битумов
2. Современные отечественные нефтяные битумы
3. Экспериментальные методы определения физико-
химических характеристик нефтяных битумов
3.1. Метод определения глубины проникновения иглы
согласно ГОСТ 11501-78
3.2. Метод определения температуры размягчения по
кольцу и шару согласно ГОСТ 11506-73
3.3. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу
согласно ГОСТ 11507-78
3.4. Метод определения изменения массы после прогрева
согласно ГОСТ 18180-72
3.5. Метод определения растяжимости согласно ГОСТ 111505-75
4. Расчетные методы определения физико-механических
характеристик битумов

1. Нефтяные битумы.

Природные битумы известны человечеству уже много тысяч лет. Помимо природного происхождения битумы могут быть получены в результате переработки нефти, сланцев, торфа и углей. В XX столетии с развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности возросло производство и потребление битумов получаемых на основе нефтяного сырья. Область их применения достаточно широка. Так они используются в качестве строительных и гидроизолирующих материалов при строительстве фундаментов зданий и кровель (изоляционные и кровельные битумы), связующего вещества при прокладке дорог (дорожные битумы) и т.д. Следует отметить, что для успешного применения битумов они должны обладать определенным набором свойств.

1.1. Свойства битумов. 1.1.1. Вязкость.

При высоких температурах битумы приближаются по своим свойствам к жидкости, а при низких приобретают свойства твердого тела. Для дорожных битумов вязкость как показатель эксплуатационных свойств важна в двух случаях. В период смешения битумов с минеральными материалами они должны иметь достаточно низкую вязкость, чтобы обеспечить легкость и эффективность смешения и укладки смеси в покрытие. В процессе работы дорожного покрытия битум должен обладать очень высокой вязкостью при повышенных температурах, обеспечивающей ему необходимую прочность. Поэтому вязкость является одной из основных характеристик структурномеханических свойств битумов. Вязкость битумов изменяется в широких пределах в зависимости от химического состава и температуры. Значительное влияние на вязкость битума оказывает количественное соотношение асфальтенов и масел. С увеличением количества асфальтенов вязкость повышается. Для повышения долговечности дорожного покрытия важно, чтобы вязкость битума в меньшей степени изменялась в интервале температур, при которых эксплуатируется покрытие.

Маркировочным признаком вязких дорожных битумов, косвенно определяющим их вязкость, служит показатель глубины проникания иглы (пенетрации) в битум при температуре 25 и 0°С. Чем больше содержание асфальтенов в битуме, тем меньше глубина проникновения иглы. Глубина проникания иглы косвенно характеризует такие эксплуатационные качества битума, как твердость, прочность и теплостойкость.

Маркировочным признаком жидких дорожных битумов служит показатель условной вязкости, характеризуемый временем истечения в

секундах 50 мл битума через отверстие 5 мм при температуре 60°С и определяемый с помощью стандартного вискозиметра.

1.1.2. Температура размягчения.

Температуру, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое, условно называют температурой размягчения. Температура размягчения является также условным показателем вязкости битумов при более высоких температурах. Более вязкие битумы имеют более высокую температуру размягчения. При одинаковой глубине проникания иглы битумы с более высокой температурой размягчения являются и более теплостойкими. Битумы с низкой температурой размягчения обладают низкой прочностью при повышенной температуре.

Температура размягчения зависит от состава битума. Она тем выше, чем больше отношение содержания асфальтенов к содержанию жидких компонентов битума - смол и масел.

Для качества битума большое значение имеет соотношение между показателем глубины проникания иглы и температурой размягчения. Более ценными являются битумы, у которых при данной температуре размягчения более высокий показатель глубины проникания иглы. Это означает относительно меньшую восприимчивость битумов к изменению температуры.

Таким образом, вязкость битумов оказывает существенное влияние на свойства асфальтобетонной смеси в процессе перемешивания, укладки и уплотнения, а также на строительно-технические свойства асфальтобетона. Большая вязкость битумов увеличивает прочность, водостойкость и теплостойкость асфальтобетона, но битумы с повышенной вязкостью хуже обволакивают поверхность минеральных материалов, поэтому битумы следует применять с определенной вязкостью и при определенных температурах нагрева с учетом климатических условий района строительства, вида, марки и типа асфальтобетона, категории автомобильной дороги.

Это показатель служит для эксплуатационной оценки битумов и связывает показатели температуры размягчения и глубины проникания иглы. Индекс пенетрации (И.П .) выражают в виде отвлеченного числа, определяемого по формуле:

И . П . = 1 + 30 50 А − 10

А = 2,9031 − lg П

Т − 25

где П - глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм;

Т - температура размягчения, °С.

Индекс пенепрации характеризует колойдные свойства битумов, их пластические свойства и зависимость их от температуры.

По индексу пенитрации битумы разделяют на три группы:

1. битумы и ИП 2 (золь), не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пентизированные асфальтены (битумы из крекингостатков или пеки из каменноугольной смолы). Эластичность таких битумов (дуктильность при 25° С) близка к нулю;

2. битумы и ИП от -2 до +2 (золь-гель) имеются элементы для образования пространственного коагуляциононого каркаса с прослойками дисперсной среды, препятствующей старению битума (битумы для дорожного строительства);

3. битумы с ИП 2 являющимися гелями и склонны к старению. Требования современного ГОСТа 22245-90 для вязких дорожных

битумов предусматривает изменение ИП от -1 до +1.

1.1.4. Растяжимость.

Растяжимость битумов оценивается по их способности растягиваться в нить определенной длины под влиянием нагрузки.

Растяжимость битумов зависит от их температуры, группового состава и структуры. Битумы с большим содержанием смол при оптимальном содержании масел и асфальтенов имеют большую пластичность. С повышением температуры растяжимость битумов увеличивается. Битумы, имеющие большую глубину проникания иглы, имеют и большую растяжимость. С увеличением содержания в битумах твердых парафинов растяжимость битумов уменьшается.

Растяжимость битумов косвенно характеризует сцепление их с минеральными материалами. С повышением растяжимости сцепление битумов с минеральными материалами повышается, что объясняется значительным содержанием в битумах ароматических соединений и смол. Растяжимость битумов при 25° С характеризует также степень структурированности битума и тип его дисперсной структуры.

С растяжимостью битума при низких температурах тесно связано одно из важнейших свойств асфальтобетона - его деформативная способность при низких температурах эксплуатации. Недостаточная деформативная способность приводит к быстрому разрушению асфальтобетона в покрытиях появляются трещины. Повышение растяжимости битумов при отрицательных температурах - важнейшая задача исследователей и инженеров.

1.1.5. Температура хрупкости.

Низшая температура, при которой битум в данных условиях испытания теряет вязкопластические свойства и становится хрупким, называется температурой хрупкости.

Температура хрупкости является одним из важнейших показателей качества дорожных, кровельных и ряда других битумов, характеризующих работу битумосодержащих материалов при низких температурах. Желательна возможно более низкая температура хрупкости битума, так как такой битум имеет лучшие пластические свойства, а дорожное или кровельное покрытия лучше работают в условиях сурового климата и холодной погоды. Покрытия из битума с высокой температурой хрупкости при низких температурах выкрашиваются, дают трещины и быстро разрушаются.

Наличие парафино-нафтеновых и моноциклических ароматических соединений обуславливает низкую температуру хрупкости, битумов.

Величину температурного интервала между температурой размягчения и температурой хрупкости называют интервалом пластичности. Битумы с широким интервалом пластичности (более 70°С) обладают повышенной деформационной способностью, стойкостью к образованию трещин при низких температурах и стойкостью против сдвига три повышенных летних температурах. Чем больше величина температурного интервала, в котором битум находится в упруговязком состоянии, тем лучше его эксплуатационные свойства. Такой битум обычно проявляет также хорошее сцепление с поверхностью минерального материала.

1.1.6. Сцепление с поверхностью минеральных материалов

(адгезия).

Способность битумов к прочному сцеплению с поверхностью минеральных частиц предотвращает выкрашивание минерального материала из монолита дорожного покрытия и обеспечивает его морозо- и водостойкость.

Сцепление битумов с минеральным материалом зависит от свойств битумов и минеральных материалов, а также от внешних условий, в которых проводится смешение и работает дорожное покрытие.

Сцепление битумов определяется полярностью молекул компонентов смеси. В битуме значительной полярностью обладают молекулы асфальтенов и асфальтотеновых кислот и их ангидридов.

Битумы хорошо сцепляются с поверхностью минеральных материалов карбонатных и основных горных пород и плохо - с поверхностью минеральных материалов кислых (содержание SiO2 более 65%) горных пород (гранит).

Сцепление битума повышается с увеличением температуры, а наличие влаги на поверхности минерального материала резко снижает сцепление битума.

К водорастворимым соединениям относятся соединения, извлекаемые водой в виде раствора или выделяющиеся из битума в виде эмульсий. Как правило, это низкомолекулярные соединения (кислоты или щелочи) и некоторые соли органических кислот.

Наличие в битуме водорастворимых соединений приводит к тому, что при контакте битума с водой происходит экстракция этих веществ. Процесс вымывания отдельных компонентов из состава, битумного вяжущего способствует образованию микротрещин (пустот) в дорожном покрытии, что в свою очередь в зимнее время приводит к его разрушению за счет расклинивающего эффекта воды в кристаллическом состоянии. Минеральный материал при этом может обнажаться, а затем выкрашиваться из дорожного покрытия.

1.1.8. Старение.

Старением принято называть совокупность необратимых изменений химического состава, структуры и свойств битумов, происходящих при воздействии на битумы различных факторов - температуры, света, воздуха, воды, минеральных материалов и механических нагрузок.

В результате старения битумы повышают свою вязкость и хрупкость. Увеличение вязкости происходит за счет изменения группового состава битумов - смолы переходят в асфальтены, асфальтены частично превращаются в карбены и карбоиды, снижается содержание ароматических соединений. При длительном хранении битума на открытом воздухе на его поверхности в результате окисления появляются трещины, шелушение, ухудшается прилипаемость к минеральным материалам. Такие изменения физических свойств и химического состава битумов связаны преимущественно с происходящими в битумах процессами окисления и полимеризации и в меньшей степени зависят от испарения легких фракций.

Характеристикой стойкости битумов против старения (стабильности) в условиях продолжительного хранения при повышенных температурах является повышение температуры размягчения после прогрева.

Битумы с большей начальной вязкостью подвержены меньшим изменениям от действия атмосферных факторов, чем битумы с меньшей начальной вязкостью. Интенсивность старения возрастает у битумов при их нагреве в присутствии минеральных материалов, выполняющих роль катализаторов. Также на интенсивность старения битума в асфальтобетонном покрытии существенное влияние оказывает объем и структура пор асфальтобетона. Большой объем открытых

9 (сообщающихся) пор, способствующих усиленной циркуляции воздуха и воды, интенсифицирует процессы старения битума. В плотных асфальтобетонах, характеризующихся замкнутыми порами, старение битума менее интенсивно. Интенсивность старения битумов тем больше, чем тоньше слой асфальтобетона.

1.1.9. Пожаробезопасность битумов.

При нагреве битумов выделяются газообразные продукты, которые в присутствии открытого пламени могут вспыхнуть. Для предохранения битумов от возгорания при их изготовлении и применении необходимо учитывать температуры вспышки и самовоспламенения.

Температурой вспышки называют температуру, при которой газообразные продукты нагреваемого битума образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Температурой самовоспламенения называют температуру газообразных продуктов, выделяющихся из нагретого битума, которые при смешивании с воздухом после зажигания горят не менее 5 с.

На практике по величине температуры вспышки и самовоспламенения судят о пожароопасности и ожидаемых потерях от испарения битумов.

1.2. Сырье для производства нефтяных битумов.

Основным сырьем для производства битумов являются остатки вакуумной перегонки нефти - гудроны, а также побочные продукты масляного производства - асфальты деасфальтизации, то есть асфальтосмолистые вещества, осаждаемые из гудронов, как правило, жидким пропаном. Их называют также осажденными битумами. В некоторых случаях для производства битумов применяют крекинг-остатки установки термического крекинга.

Следует отметить, что для получения качественных битумов, обладающих высокой термоустойчивостью, хорошими связующими свойствами, целесообразно применять гудроны тяжелых нефтей нафтеноароматического основания, содержащие много асфальтосмолистых веществ. Однако для производства битумов в широком масштабе приходится использовать нефти массовой добычи. Так, например, была изучена возможность получения битумов из нефтей, характеристики которых представлены в таблице 1, 22 месторождений Туркменистана.

Таблица 1 Состав нефтей месторождений Туркменистана.

Месторождения нефтей

Котур - Тепе

Котур - Тепе

Комсомоль

Зап. Челекен

Дагад-жик

Западное

Центральное

Восточное

Овал -Товал

Барса-Гелмес

Западный

Централ ьный

Парафина

Асфальтенов

Продолжение таблицы 1

Месторождения нефтей

Котур - Тепе

Прибалханский

Гограньдаг -

Западный

Восточный

Бурунс-кая

Монжук лы

Камыш-лыджа

Карадаш ли

Парафина

асфальтенов

Используя классификацию нефтей, разработанную институтом БашНИИНП (классификация 1), по содержанию в ней асфальтенов (А), смол (С) и парафинов (П) были получены результаты представленные в

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Издание с Изменением № , утвержденным в январе 1981 г. (ИУС 3-81).

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 13 марта 1978 г. № 655 дата введения установлена

Нож для разрезания брикетированной смазки

Нож изготовляется из закаленной стали для разрезания брикетированной смазки, с острым прямым жестко закрепленным лезвием.

Обе поверхности и нижнюю кромку лезвия шлифуют до 1,2 (3/64). Поверхность фанерной прокладки должна располагаться перпендикулярно лезвию.

Баня водяная с температурой (25 ± 0,5) °С, обеспечивающая необходимую температуру в смесителе. При измерении пенетрации ненарушенной и неперемешанной смазок должно быть устройство для защиты поверхности смазки от воды. Следует также применять крышку для поддержания над образцом или пробой температуры воздуха 25 °С. Для определения пенетрации брикетированной смазки используют воздушную баню с температурой (25 ± 0,5) °С. Этим требованиям отвечает герметичный сосуд, опущенный в водяную баню.

Вместо водяной бани допускается применять воздушную баню или проводить испытания в комнате с постоянной температурой.

Шпатель коррозионно-стойкий с лезвием шириной 32 мм и длиной не менее 150 мм.

Секундомер с погрешностью измерения не более 0,1 с.

Диапазон пенетрации

Сходимость

Воспроизводимость

Ненарушенная

От 85 до 400

Неперемешанная

Перемешанная

Продолжительно перемешанная

Брикетированная

Если пенетрация образца более 400 единиц, то расстояние между центром поверхности производственной тары и острием корпуса должно быть не более 0,25 мм.

Если пенетрация смазки более 400 единиц, то стакан центрируют, применяя центрирующее устройство. Допускается использовать контрольную пластинку.

Диапазон пенетрации

Сходимость

Воспроизводимость

Ненарушенная

От 85 до 475

Неперемешанная

Перемешанная

Продолжительно перемешанная

Брикетированная

* Определена при 60 000 двойных тактов поршня при температуре воздуха от 21 °С до 29 °С.

Метод В

1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Собирают смеситель. Собранный смеситель с закрытой крышкой помещают в водяную баню с температурой (25 ± 0,5) °С и выдерживают его в течение 1 ч. При этом вода должна полностью покрывать стакан смесителя, включая и крышку, но не более чем на 10 мм ниже отверстия в крышке, через которое проходит шток диска.

Вынимают смеситель из бани и вытирают воду, оставшуюся на его стенках. Стакан прикрепляют к подставке, а рукоятку смесителя к рычагу и приступают к перемешиванию смазки.

Смазку перемешивают попеременным поднятием и опусканием рукоятки 60 раз в течение (60 ± 10) с, возвращают плунжер в верхнее положение и снимают крышку.

Примечани е. Твердые брикетированные смазки испытывают без предварительного перемешивания, если это оговорено в стандарте или технических условиях на испытуемую смазку. В этом случае вырезают брусок смазки размером 100´ 100´ 60 мм и помещают его в металлическую коробку, которую закрывают крышкой. Закрытую коробку со смазкой помещают в водяную баню, в которой ее выдерживают в течение 1 ч при температуре (25 ± 0,5) ° С.

Пояснение

Пенетрация смазки

Глубина, на которую конус пенетрометра погружается в смазку при определенных массе конуса, времени его погружения и температуре смазки, выраженная в единицах, соответствующих десятым долям миллиметра

Перемешивание

Процесс обработки смазки в смесителе

Пенетрация ненарушенной смазки

Пенетрация смазки, доведенной до температуры 25 °С и находящейся в производственной таре в ненарушенном состоянии

Пенетрация неперемешанной смазки

Пенетрация смазки, доведенной до температуры 25 ° С, которая подвергается минимальным изменениям при осторожном перенесении из тары в стакан смесителя или в другой стакан соответствующих размеров

Пенетрация перемешанной смазки

Пенетрация объединенной пробы смазки, доведенной до температуры 25 °С, затем перемешанной в стандартном смесителе поршнем, совершившим 60 ± 10 двойных тактов в течение 60 с

Пенетрация продолжительно перемешанной смазки

Пенетрация объединенной пробы смазки после ее перемешивания в стандартном смесителе поршнем, совершившим более 60 двойных тактов.

Примечани е. Пенетрация мягких смазок зависит от диаметра производственной тары. Поэтому ненарушенные и неперемешанные смазки с пенетрацией свыше 265 единиц следует испытывать в производственной таре, диаметр которой равен диаметру стакана смесителя. Если пенетрация смазки не превышает 265 единиц, разница между диаметрами тары и стакана смесителя не оказывает заметного влияния на результаты определения

.

ПРИЛОЖЕНИЕ. (В ведено дополнительно, Изм. № 1).

У этого термина существуют и другие значения, см. Пенетрация. Пенетрация (рабочее смачивание) (лат. penetratio проникать) мера проникновения конусного тела в вязкую среду, употребляемая для характеристики консистенции (густоты)… … Википедия

Необходимо перенести содержимое этой статьи в статью «Пенетрация». Вы можете помочь проекту, объединив статьи. В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения, замените этот шаблон на шаблон {{к объединению}} и добавь … Википедия

- (лат. penetratio – проникать) – рабочее смачивание – мера проникновения конусного тела в смазку, употребляемая для характеристики консистенции (густоты) смазок. Обычно пенетрация выражается в числах пенетрации по глубине погружения конуса с… … Автомобильный словарь

Битум - (Asphalt) Определение битума, свойства битума, применение битума Информация об определении битума, свойства битума, применение битума Содержание Содержание 1. Свойства 2. Методы испытания и соответствующие виды классификаций Пенетрация… … Энциклопедия инвестора

В пульпе зуба развиваются воспалительные изменения (пульпит) и различные реактивные процессы. Воспалительное поражение периапикального десмодонта в отечественной медицине традиционного обозначается как апикальный периодонтит. К заболеваниям… … Википедия

- (pancreas) железа пищеварительной системы, обладающая экзокринной и эндокринной функциями. Анатомия и гистология Поджелудочная железа расположена забрюшинно на уровне I II поясничных позвонков, имеет вид уплощенного постепенно суживающегося тяжа … Медицинская энциклопедия

ЖЕЛУДОК - ЖЕЛУДОК. (gaster, ventriculus), расширенный отдел кишечника, имеющий благодаря наличию специальных желез значение особо важного пищеварительного органа. Ясно диференцированные «желудки» многих беспозвоночных, особенно членистоногих и… … Большая медицинская энциклопедия

Д. называется частичное распространение тел друг в друга, результатом чего является полная однородность системы, в начале разнородной. Д. происходит в жидкостях, газах и твердых телах. Различаются эти явления не по первоначальному состоянию… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Хроническое рецидивирующее заболевание, основным признаком которого является образование дефекта (язвы) в стенке желудка или двенадцатиперстной кишки. В зарубежной литературе для обозначения этого заболевания обычно используют термины «язва… … Медицинская энциклопедия

Качество смазки определяется по большому количеству показателей. Один из них - ее консистенция. Для обозначения густоты и консистенции используется отдельное научное понятие.

Пенетрация смазок - характеристика, которая определяет консистенцию и степень густоты пластичной смазки. Для высокотемпературных пластичных смазок этот показатель может варьироваться в пределах от 170 до 400.

Это тот показатель, по которому можно судить о реологических свойствах конкретной смазки и ее прочности. Характеризуется пенетрация смазки мерой погружения конуса (его масса стандартна для проведения таких измерений) в смазку на конкретный промежуток времени при соблюдении конкретной температуры.

При проведении исследований обычно выбирают:

• температуру среды в 25 градусов по Цельсию;
• время погружения - 5 секунд.

Число пенетрации будет зависеть от того, на какую глубину за этот промежуток времени конус погрузится в пластично-жидкую среду. К примеру, при глубине погружения на 30 см число пенетрации будет составлять 300. Чем глубже погружается конус, тем более подвижной и текучей является конкретная среда. По числу пенетрации определяют, будет ли замерзать смазка в зимний период (чем больше - тем лучше).

Что влияет на показатель густоты и консистенции среды?

Пенетрация смазки непременно будет зависеть от:

• показателя вязкости базового масла (дисперсионной среды);
• процентной составляющей загустителя.

При этом пенетрация и показатель вязкости - не равнозначные понятия. Вязкость дисперсионной среды непременно будет влиять на реологические свойства конкретной смазки. Однако число пенетрации может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, от перемешивания масла с загустителем и пр.

В зависимости от того, какой тип загустителя использован для производства конкретной смазки, будет зависеть вязкость конечного продукта. Менее подвержены внешним влияниям те смазочные материалы, которые были подготовлены с использованием нескольких загустителей. Кальцевые и литиевые смазочные материалы всегда будут отличаться большими показателями стабильности.

Металлообработка-2019

Компания TECHLUBE приняла участие в составе стенда «БАВАРИЯ» в 20-й юбилейной международной специализированной выставке - «Металлообработка-2019»

Вязкость пластичных смазочных материалов, в отличие от смазочных масел, зависит не только от температуры, но и от скорости деформации. Значение вязкости пластичного смазочного материала, определенное при заданной скорости деформации и температуре, является постоянным и называется эффективной вязкостью.

Предел прочности на сдвиг - минимальное напряжение сдвига, которое вызывает переход смазки к ее вязкому течению.

Предел прочности на сдвиг характеризует способность смазки удерживаться на движущихся деталях, вытекать и выдавливаться из негерметизированных узлов трения.

Температура каплепадения - температура, при которой смазка утрачивает свою густую консистенцию и переходит в состояние жидкой смазки (температура, при которой падает первая капля).

Обычно пластичную смазку применяют при температурах на 15 ... 20 °С ниже температуры каплепадения. Число пенетрации определяет степень загустения пластичного смазочного материала, которая по ГОСТ5346-78 определяется глубиной погружения в смазочный материал стандартного конуса пенетрометра за 5 с при температуре 25 °С и общей нагрузке 150 г и выражается в десятых долях миллиметра

Физико-химические характеристики

Физико-химические характеристики смазочных материалов - это система регламентированных стандартами показателей для оценки качества. Рассмотрим основные характеристики.

Номинальная плотность (при заданной температуре). Плотность сама по себе не характеризует качества смазочного материала, но ее уменьшение сопровождается снижением вязкости и температуры вспышки.

Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Например, чем прочнее масляная пленка на поверхности трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах.

Вязкость динамическая - это сила сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см 2 , отстоящих друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с.

Вязкость кинематическая определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

Температура вспышки - низшая температура вспышки паров нагреваемого смазочного материала при приближении пламени в условиях обычного давления. Температура вспышки должна быть выше температуры смазываемой поверхности.

Температура застывания - это предельная температура, при которой масло теряет текучесть по определенному допуску (масло после наклона стандартной пробирки под углом 45° остается неподвижным в течение 1 мин). Косвенно по этой температуре, можно судить о растекаемости смазочного материала по поверхности трения.

Противоизносные свойства характеризуют способность масла уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения. Эти свойства зависят от вязкости и вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности и чистоты масла.

Моюще-диспергирующие свойства. Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых соединений. Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления при их появлении.

Противоокислительные свойства определяют стабильность масла, от которой зависит срок работы масел в двигателях, характеризуют их способность сохранять первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах. Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок.

Коррозионная активность всех масел зависит от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м 2 их поверхности) за время испытания при температуре плюс 140°С.

Коррозионный износ деталей определяется также исходным значением щелочности и скоростью ее изменения. Чем больше проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности.

Содержание механических примесей и воды . Механических примесей в маслах без присадок не должно быть, а в маслах с присадками их значение не должно превышать 0,015% по массе. Механические примеси не должны оказывать абразивного действия на трущиеся поверхности. Вода в моторных маслах должна отсутствовать. Даже небольшое количество воды вызывает деструкцию присадок, происходит процесс шламообразования.

Коксуемость - склонность масла при нагревании образовывать остаток с последующим термическим разложением остатка масла в отсутствии воздуха. Коксуемость определяется как вес кокса в процентах к навеске испытуемого смазочного материала.

Зольность - наличие в смазочном материале несгораемых веществ. Зольность определяют в лабораторных условиях и выражают процентным отношением образовавшейся золы к массе пробы масла, взятой для анализа. Зольность масел, не содержащих присадок, не превышает 0,02…0,0=25% по массе. У масел с присадками зольность не должна быть менее 0,4%, а у высококачественных марок масел не менее 1,15…1,65 % по массе. Повышенная зольность способствует увеличению твердости нагара в двигателях внутреннего сгорания.

Кислотное число (КОН) характеризует содержание кислот в смазочном материале. Водорастворимой кислотой в наработавшем смазочном материале может быть серная кислота. При отсутствии водорастворимых кислот начальная кислотность смазочного материала обусловлена нафтеновыми кислотами. Возрастание кислотного числа позволяет судить о степени его окисления смазочного материала.Кислотное число определяется как количество миллиграммов едкого калия, требующегося для нейтрализации 1 г смазочного материала.

Стабильность к сдвигу - это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации.

Температура каплепадения является показателем температурной стойкости смазки. При достижении данной температуры, определяемой в лабораторных условиях, происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в специальном приборе. Надежное смазывание узлов трения без вытекания смазки обеспечивается, если рабочая температура узла на 15…20°С ниже температуры каплепадения пластичной смазки.

Пенетрация характеризует густоту смазки. Значение пенетрации определяется по шкале пенетрометра. Чем выше значение пенетрации, тем меньше густота (консистенция) данного смазочного материала.

Водостойкость - характеризует способность смазочного материала противостоять растворению в воде.

За исключением вязкости, все рассмотренные показатели либо косвенно и ограниченно характеризуют поведение смазочного материала в эксплуатации, либо служат для контроля их качества при производстве, транспортировке и хранении.