Пластичные смазки

Пластичная смазка — это дисперсная система, состоящая из жидкой основы (минерального, синтетического или полусинтетического масла) и твёрдого загустителя, образующего пространственный каркас. Благодаря этому каркасу смазка способна удерживаться на поверхностях трения, не стекать и не вытекать из узлов, сохраняя свои свойства в широком диапазоне температур и нагрузок. В отличие от жидких масел, пластичные смазки обладают высокой вязкостью и тиксотропией — способностью разжижаться при механическом воздействии и восстанавливать структуру в покое.

История

Первые упоминания о применении твёрдых смазочных материалов относятся к античности: для уменьшения трения использовали животные жиры, воск, смолы. В XIX веке с развитием промышленности возникла потребность в более стабильных смазках, способных работать в условиях высоких давлений и температур. В 1840-х годах в США и Великобритании начали производить первые кальциевые смазки на основе известкового мыла и нефтяных масел. В 1872 году немецкий химик Карл Бенц запатентовал рецептуру смазки на основе графита.

В XX веке с появлением автомобилей, авиации и тяжёлого машиностроения начался интенсивный поиск новых загустителей. В 1930-х годах были разработаны литиевые смазки, которые стали стандартом для узлов трения. В 1940-х годах появились комплексные смазки (смеси нескольких мыл), а в 1950-х — силиконовые и фторуглеродные составы. В СССР в 1960-е годы были созданы смазки для космической техники (например, ЦИАТИМ-201, ВНИИ НП-232). Современные разработки направлены на создание биоразлагаемых и нано-модифицированных смазок.

Состав и структура

Пластичные смазки состоят из трёх основных компонентов:

• Жидкая основа (базовое масло) — составляет 70–95 % массы. Используются минеральные масла (парафиновые, нафтеновые), синтетические (полиальфаолефины, сложные эфиры, силиконы, перфторполиэфиры) или их смеси. Выбор основы определяет температурный диапазон, вязкость и совместимость с материалами.
• Загуститель — 5–30 % массы. Образует трёхмерную сетку (волокна, пластинки или сферы), которая удерживает масло. Типы загустителей:
• Мыла (соли жирных кислот): литиевое, кальциевое, натриевое, бариевое, алюминиевое. Литиевые смазки — наиболее распространённые (до 70 % рынка).
• Комплексные мыла (смесь мыла и соли другой кислоты): литиево-кальциевые, алюминиево-бариевые — обеспечивают более высокую температуру каплепадения.
• Неорганические загустители: бентонитовая глина, силикагель, графит, дисульфид молибдена.
• Органические загустители: полимочевина, тефлон (PTFE), полиэтилен, полиамид.
• Присадки (до 10 %) — улучшают свойства: антиокислительные, противоизносные, противозадирные, антикоррозионные, адгезионные, модификаторы трения (графит, дисульфид молибдена, керамические частицы).

Структура смазки — это коллоидная система, где загуститель образует каркас, а масло заполняет поры. При сдвиге (например, в подшипнике) каркас разрушается, вязкость падает, и смазка ведёт себя как жидкость. После прекращения нагрузки структура восстанавливается (тиксотропия).

Классификация

Пластичные смазки классифицируют по нескольким признакам:

По типу загустителя

• Мыльные (литиевые, кальциевые, натриевые, бариевые) — наиболее распространённые.
• Комплексные (литиево-кальциевые, алюминиево-бариевые) — повышенная термостойкость.
• Неорганические (бентонитовые, графитовые) — для высоких температур и вакуума.
• Органические (полимочевинные, PTFE) — для экстремальных условий.

По области применения

• Антифрикционные — для снижения трения (подшипники, шарниры, направляющие).
• Консервационные — для защиты от коррозии (покрытие деталей при хранении).
• Уплотнительные — для герметизации резьбовых соединений, сальников.
• Электропроводящие — для контактов (содержат серебро, графит).

По рабочей температуре

• Низкотемпературные (до −60 °C) — на синтетических маслах (силиконы, ПАО).
• Среднетемпературные (от −30 до +120 °C) — литиевые смазки.
• Высокотемпературные (до +250 °C) — на комплексных мылах или полимочевине.
• Экстремальные (до +400 °C) — с неорганическими загустителями (графит, MoS₂).

По консистенции (пенетрации)

Классификация по NLGI (Национальный институт смазочных материалов, США):

• NLGI 000 — очень жидкая (полужидкая).
• NLGI 0–1 — мягкая (для централизованных систем).
• NLGI 2 — стандартная (наиболее распространённая).
• NLGI 3–4 — полутвёрдая (для высоких нагрузок).
• NLGI 5–6 — твёрдая (для специальных узлов).

Характеристики

Основные эксплуатационные свойства пластичных смазок:

• Температура каплепадения — температура, при которой смазка начинает течь (для мыльных — 120–250 °C, для неорганических — до 400 °C).
• Пенетрация — глубина погружения конуса в смазку (показатель консистенции).
• Коллоидная стабильность — способность удерживать масло (не выделять его при хранении).
• Механическая стабильность — устойчивость к разрушению структуры при длительной работе.
• Водостойкость — способность не смываться водой (кальциевые смазки водостойки, натриевые — растворимы).
• Антикоррозионные свойства — защита металлов от ржавчины.
• Противоизносные и противозадирные свойства — снижение износа и предотвращение заедания.
• Термоокислительная стабильность — устойчивость к окислению при нагреве.

Применение

Пластичные смазки используются в узлах трения, где невозможно или нецелесообразно применение жидких масел:

• Автомобильная техника: ступичные подшипники, шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), рулевые рейки, суппорты, дверные петли.
• Промышленное оборудование: подшипники качения и скольжения, редукторы, конвейеры, прессы, станки.
• Авиация и космонавтика: узлы с высокими температурами и вакуумом (например, смазки на основе перфторполиэфиров).
• Сельское хозяйство: тракторы, комбайны, почвообрабатывающие орудия (требуют водостойких смазок).
• Электроника: контакты, разъёмы, потенциометры (электропроводящие смазки).
• Пищевая промышленность: смазки с допуском NSF H1 (допускают случайный контакт с продуктами).
• Металлургия: высокотемпературные смазки для печей, прокатных станов.

Примеры

• Литол-24 (Россия) — литиевая смазка, рабочая температура от −40 до +120 °C, применяется в автомобилях и промышленности.
• ЦИАТИМ-201 (Россия) — литиевая смазка для авиации, рабочая температура от −60 до +90 °C.
• Солидол (Россия) — кальциевая смазка, водостойкая, для сельхозтехники и строительных машин.
• ШРУС-4 (Россия) — литиевая смазка с дисульфидом молибдена для ШРУСов.
• Mobilgrease XHP 222 (США) — литиево-комплексная смазка, NLGI 2, для тяжёлых условий.
• Kluberplex BEM 34-132 (Германия) — полимочевинная смазка для высоких температур (до +200 °C).

Критика и ограничения

Основные недостатки пластичных смазок:

• Ограниченный срок службы — со временем окисляются, теряют коллоидную стабильность, выделяют масло.
• Необходимость замены — в отличие от жидких масел, не могут быть отфильтрованы или регенерированы в процессе работы.
• Чувствительность к загрязнениям — абразивные частицы (пыль, песок) ускоряют износ.
• Сложность подачи — требуют специального оборудования (шприцы, пневмопистолеты, централизованные системы).
• Экологические риски — многие смазки не биоразлагаемы, содержат токсичные присадки (свинец, барий, хлор). В России и ЕС введены ограничения на использование некоторых компонентов.

Интересные факты

• Первая в мире литиевая смазка была создана в 1942 году в США компанией Shell.
• В России смазки для космических аппаратов (например, «ВНИИ НП-232») выдерживают температуры от −180 до +300 °C и вакуум до 10⁻¹⁰ мм рт. ст.
• Смазки на основе полимочевины используются в подшипниках электродвигателей, где требуется длительный срок службы (до 10 лет).
• В 2020-х годах активно разрабатываются «умные» смазки, которые меняют вязкость в зависимости от температуры или нагрузки.

Источники

• ГОСТ 23258-78 «Смазки пластичные. Наименование и обозначение».
• ГОСТ 26191-84 «Смазки пластичные. Методы испытаний».
• Химия и технология смазочных материалов / под ред. В. Л. Лашхи. — М.: Химия, 1985.
• Смазки пластичные: справочник / под ред. В. В. Синицына. — М.: Машиностроение, 1990.
• NLGI (National Lubricating Grease Institute) — стандарты и классификации.
• Технические каталоги производителей: «Лукойл», «Газпромнефть», «Роснефть», Mobil, Shell, Klüber Lubrication.