الشحوم الصلبة

التشحيم أو التزييت هو عملية إضافة مادة ما إلى الآلات والمعدات الصناعية للتحكم في الاحتكاك والتآكل من خلال إدخال فيلم يقلل الاحتكاك بين الأسطح المتحركة المتلامسة، ومادة التشحيم قد تكون مادة سائلة أو صلبة أو بلاستيكية، وللتشحيم فوائد عديدة وهي:

  • تقليل الاحتكاك.
  • حماية المعدات من التآكل.
  • التحكم في درجة حرارة المعدات (تبريدها).
  • التقليل من تلوث المعدات (منع الملوثات من الوصول للآلة وحملها إلى مرشح أو حوض).
  • توفير مانع تسرب سائل.

وكما ذكرت لك هناك أنواع لمواد التشحيم، وفيما يلي سأشرح لك عن الشحوم الصلبة، والتي هي مادة تشحيم تتكون بشكل أساسي من شحم وبولي إيثيلين عالي البوليمر، وهذا الشحم الصلب يكون بنفس لزوجة الشحم العادي في درجة الحرارة العادية، ولكن عن طريق عملية معالجة حرارية خاصة فإن هذا الشحم يحتفظ بنسبة كبيرة من مادة التشحيم فيه ويتصلب، وبفضل هذا التصلب لا تتسرب الشحوم بسهولة من الجزء المعرض للاحتكاك (المحمل)، حتى لو تعرض هذا المحمل لقوة طرد مركزي أو اهتزازات قوية، الأمر الذي يساعد في إطالة عمر تحمل الآلة.

الجرافيت وثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) هي من أهم المواد السائدة المستخدمة كمواد تشحيم صلبة، وتكون هذه المواد بشكل مسحوق جاف وهي إضافات تشحيم فعالة بسبب هيكلها الصفائحي (رقائق)، حيث توجه الصفائح بشكل موازي للسطح في اتجاه الحركة، كما أنه حتى بين الأسطح الثابتة المحملة فإن الهيكل الصفائحي قادر على منع الاتصال، إذ أنه تقطع الصفائح فوق بعضها البعض بسهولة باتجاه الحركة مما يؤدي إلى احتكاك منخفض.

وهناك مواد أخرى تعتبر مواد تشحيم صلبة وهي: متعدد فلوريد الإيثيلين (PTFE)، والتلك، وفلوريد الكالسيوم، وفلوريد السيريوم، وثاني كبريتيد التنغستين، وسنتكلم تاليًا عن أهم المواد وهي الجرافيت وثاني كبريتيد الموليبدينوم.

الجرافيت: هو المادة الأنسب للتشحيم في جو عادي، وأهم عنصر ضروري لتزييت الجرافيت هو بخار الماء إذ يقلل امتصاص الماء من طاقة الترابط بين المستويات السداسية من الجرافيت إلى مستوى أقل من طاقة الالتصاق بين الركيزة والجرافيت، وبما أن بخار الماء مطلوب للتشحيم فإن الجرافيت غير فعال في الفراغ، ويكون الجرافيت فعال بالغلاف الجوي في درجات حرارة عالية تصل إلى 450 درجة مئوية ويمكن أن يتحمل درجات حرارة أعلى بكثير.

الجرافيت له مجموعتين رئيسيتين هما الجرافيت الطبيعي والصناعي، الجرافيت الصناعي هو منتج متكلس بدرجة حرارة عالية ويحتوي على الكربون بنقاوة عالية قد تصل إلى 99.9٪، أما الجرافيت الطبيعي فهو مشتق من التعدين وتختلف جودته بحسب جودة المعدن الخام ومعالجته، المنتج النهائي هو الجرافيت مع محتوى من الكربون، وكلما زاد محتوى الكربون ودرجة الجرافيت (بلوري عالي) كلما كان التشحيم ومقاومة الأكسدة أفضل، وبالنسبة للمعدات التي تحتاج إلى مواد تشحيم ثانوية ومطلوب بطبقة عازلة للحرارة فيتم اختيار الجرافيت غير المتبلور (80٪ كربون).

ثاني كبريتيد الموليبدينوم: هو مادة موجودة في الأوردة الرقيقة داخل الجرانيت وهو مكرر لتحقيق نقاء مناسب لزيوت التشحيم، وهو عبارة عن هيكل بلوري سداسي مع خاصية داخلية للقص السهل، وثاني كبريتيد الموليبدينوم غالبًا أداءه أفضل من أداء الجرافيت وهو فعال في الفراغ بعكس الجرافيت، حجم الجزيئات وسمك الفيلم هي معلومات مهمة يجب أن تتطابق مع خشونة السطح للركيزة، حيث أن الجزيئات الكبيرة قد تسبب التآكل المفرط بسبب التآكل الناجم عن الشوائب في MoS2، والجزيئات الصغيرة تؤدي إلى تسريع الأكسدة.

أكمل القراءة

الشحوم الصلبة هي مواد تشحيم تتكون من شحم و بولي الإيثلين تركيز البوليمر فيه عالٍ جداً، وتتصف الشحوم الصلبة بأنها بنفس لزوجة الشحم العادي في درجة الحرارة العادية، لكن عند المعالجة الحرارية الخاصة فإن هذه الشحوم تزداد نسبة احتفاظها بزيت التشحيم وتتصلب، وبفضل هذا التصلب لاتتسرب الشحوم الصلبة بسهولة حتى عند أقوى الاهتزازات.

الشحوم الصلبة

المحامل ذات الشحوم الصلبة نوعان: نوع تكون فيه حزمة البقعة التي تحوي شحم صلب ذات الحقن في التجنيب، ونوع تكون العبوة الكاملة تحوي فراغ داخلي وحولها توضع الشحوم الصلبة، كما توجد محامل ذات قطر صغير، ومحامل على شكل إبرة.

ويعرّف التشحيم على أنّه عملية تستخدم للتحكم في مدى الاحتكاك، عن طريق إدخال مادة بين سطحين يتحركان على مسافة قريبة تكاد تنعدم، غالباً الشحوم الصلبة تحوي نفس الزيت المستخدم في كل أنواع التشحيم، لكن عامل التكثيف المضاف إليه يكون بنسبة عالية فيصبح قوامه صلباً، والمواد المضافة إلى الشحوم الصلبة هي عبارة عن جزيئات عضوية تظلّ متجمعة في الظروف الباردة وتتفكك في درجات الحرارة العالية.

الشحوم الصلبة

وللتشحيم أنواع منها التشحيم الكامل حيث يتم فصل السطحين بشكل كامل، والتشحيم الحدودي ويستخدم في الأماكن التي تتعرض للبدء والتوقف بشكل متكرر، والتشحيم المختلط حيث يتم فصل الجزء الأكبر من السطح بواسطة طبقة التزييت، ويوجد مكان لايزال بتعرض للاحتكاك في حال كان هناك مواد ستضاف إلى المادة.

ومن أهم وظائف مواد التشحيم الصلبة أنها تقلل الاحتكاك بين الأسطح وهو الهدف الرئيسي من التشحيم الصلب، كما وتمنع هذه المواد التآكل، وتمكننا من التحكم في درجة حرارة الحامل لأنها تساعد على تبديد الحرارة، وأيضاً توفر مانع تسرب للسوائل، وتسد الثغرات، وتمنع التلوث من الوصول إلى الحوض الداخلي للمادة.

من أهم أنواع الشحوم الصلبة شحم الجرافيت: وهو مادة رمادية زيتية تحوي على نسبة كبيرة من الكربون، يمكن أن تكون صناعية أو طبيعية مستخرجة من المعادن، تضاف إلى زيوت التشحيم وتعطيها خصائص مميزة. الشحوم الجرافيتية متطابقة لدرجة كبيرة مع الشحوم العادية والفرق يكون بإضافة الجرافيت واستخدام زيت بدرجة لزوجة أكبر، ومن خصائص شحم الجرافيت أنه لايتبخر إلا بدرجات حرارة عالية جداً تفوق 150 درجة مئوية، و لا يتآكل لذا يحمي القطع التي يقوم بعزلها من الصدأ، يشكل الماء فيه نسبة أقل من 3%.

الشحوم الصلبة

ينصح باستخدامه في درجات الحرارة من -20 حتى الدرجة +70 ، يستخدم شحم الجرافيت في الآلات الثقيلة كالجرارات وبالنوابض وفي هذه الآلات لاتسبب زيادة المقاومة الناتجة عن مواد التشحيم أي نتائج سلبية، ويمكن أيضاً اسخدام شحم الجرافيت الصلب لأغراض وقائية ففي فصل الشتاء تتجمد الأقفال لذا يستخدم فيها شحم الجرافيت لحل الجليد وإزالة الصدأ وحماية آلية القفل.

يوجد أيضاً مواد أخرى للتشحيم الصلب كالمواد ذات الطبقة الشبكية ذات الروابط القوية بين ذراتها، والمواد الصلبة اللينة كالرصاص والجير، وطلاء التحويل الكيميائي حيث تظهر على الأسطح مواد غير عضوية نتيجة التفاعلات الكيميائية وتعمل كمواد تشحيم مثل أوكسيد الفوسفات، و فلوريد الكالسيوم، وثاني كبريتيد التنغستن، وفلوريد السيريوم، لكن يبقى الجرافيت الأنسب للاستخدام في الأجواء العادية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي الشحوم الصلبة"؟