Dlaczego smar grafitowy tak dobrze smaruje?

Właściwości i budowa grafitu

Niezwykłe właściwości grafitu znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, w tym do wyrobu specjalnego smaru grafitowego. Wynikają one z oryginalnej budowy krystalicznej grafitu, która jest nadzwyczaj mocna, ale tylko wzdłuż określonych płaszczyzn. Można powiedzieć, że struktura grafitu składa się z ułożonych w stos cienkich warstw, w których atomy węgla są ustawione w niezwykle stabilny wzór pszczelego plastra. Natomiast między tymi warstwami działają tylko stosunkowo słabe siły wynikające z pewnych chemicznych wiązań.

Bardzo wysoka odporność grafitu na ściskanie, przy jednoczesnej wysokiej łupliwości i kruchości powoduje, że stanowi on idealny suchy smar grafitowy. Rozdrabniany przez siły ścinające między obracającymi się elementami (koła zębate i łańcuchy) tworzy mikrometryczne drobiny, które nadal zachowują swoje właściwości.

Kiedy na początku XX wieku wyjaśniono warstwową krystaliczną strukturę grafitu, sądzono, że właśnie ona jest odpowiedzialna za jego gładkość, ponieważ te warstwy ułożone jedna na drugiej dają się łatwo przesuwać. Chociaż to wyjaśnienie brzmiało realistycznie, okazało się nieprawdziwe. Okazało się, że grafitowe szczotki silników w samolotach latających na dużych wysokościach zużywają się tysiąc razy szybciej niż w normalnych warunkach. Suche wysokościowe powietrze odbierało grafitowi wilgoć, a przez to jego gładkość. Badania wykazały jednak, że woda nie wnika ani między wszystkie warstwy węgla, ani nawet pod najbardziej zewnętrzne, co nadawałoby im poślizg. Według kolejnej hipotezy, na powierzchni kryształów grafitu osadza się cienki film wodny, który osłania wiązania chemiczne nazywane „wiązaniami π”. Bardzo możliwe, że to jest przyczyną tak dobrego smarowania grafitu. A może zainteresuje cię także ten artykuł o smarze silikonowym i jego zastosowaniu?

Z czego składa się smar grafitowy?

Smar, którego zadaniem jest zmniejszenie tarcia między stykającymi się ze sobą i poruszającymi względem siebie powierzchniami, może mieć konsystencję:

  • płynną – olej smarujący.
  • półstałą – smar plastyczny,
  • stałą – grafit, dwusiarczek molibdenu, azotek boru.

Smar grafitowy tworzy preparat jednolity chemicznie, w którego skład wchodzi:

  • olej bazowy – mineralny, roślinny, syntetyczny;
  • zagęszczacz – substancja żelująca: organiczna, metaloorganiczna albo nieorganiczna;
  • dodatki ulepszające:
    • dodatek zmniejszający współczynnik tarcia, oddzielający stykające się powierzchnie – grafit,
    • dodatki antykorozyjne,
    • dodatki przeciwutleniające,
    • dodatki polepszające przyczepność smaru,
    • dodatki przeciwzużyciowe.

Widok smaru pod mikroskopem można porównać do gąbki nasyconej cieczą, gdzie gąbką jest zagęszczacz, a cieczą olej bazowy.

Jako preparat smarująco-konserwujący do różnych uszczelek, ale też węzłów tarcia o niewielkim obciążeniu, zamiast smaru może być użyta wazelina techniczna.

Smar grafitowy – właściwości i zastosowanie

Pożyteczne właściwości smaru grafitowego

Suchy smar grafitowy, dzięki małym, cienkim płytkom węgla wykazuje długotrwałe działanie, dłuższe i bardziej skuteczne niż jakikolwiek olej. Grafit jest odporny na upał, mróz, pary i kwasy, czego nie da się powiedzieć o oleju i innych smarach.

Podczas smarowania łożysk trące powierzchnie bardzo szybko przybierają połyskującą, gładką powłokę, dzięki której ślizgają się po sobie z niezwykle małym tarciem. Grafit wypełnia w łożyskach wszelkie nierówności, które powstały na skutek zużycia i wytarcia. We wszystkich przypadkach, kiedy potrzebny jest szczególnie dobry środek smarujący, smar grafitowy okazuje się szczególnie przydatny. Główne właściwości smaru grafitowego, to między innymi:

  1. Trwałość chemiczna – smar grafitowy naniesiony ma powierzchnię nie wywiera na nią chemicznego wpływu.
  2. Smar grafitowy chroni powierzchnię przed wilgocią.
  3. Większość rodzajów smarów grafitowych posiada wysoką stabilność koloidalną (mieszanina jest trwała).
  4. Odporność na wysokie temperatury (smar grafitowy wysokotemperaturowy).
  5. Duża odporność na zużycie.
  6. Grafit doskonale przylega do dowolnej powierzchni – to poszerza zakres jego stosowania.
  7. Grafit posiada wysokie właściwości adhezyjne i przeciwcierne.

Obszary zastosowania smaru grafitowego

Smar grafitowy znajduje zastosowanie w najróżniejszych mechanizmach i urządzeniach, a należą do nich przede wszystkim:

  • Mechanizmy przekładni kierownicy, niektóre elementy układu hydraulicznego.
  • Pióra resorów, które w okresie eksploatacji przylegają do siebie.
  • Otwarte przekładnie zębate.
  • Przekładnie ślimakowe.
  • Do przegubów i złącz wielowypustowych.
  • Do łożysk oporowych – nie nadaje się do smarowania mechanizmów precyzyjnych.
  • Do łańcucha do roweru i do zamków.
  • Do połączeń gwintowych, aby uniknąć przywierania nakrętki do gwintu śruby w ciężkich warunkach eksploatacji.
  • Do ochrony elementów maszyn przed korozją; wersja w sprayu ułatwia dostęp i nakładanie.

Smar grafitowy może zostać zmieszany z rożnymi rozpuszczalnikami, które nadają mu większą płynność. Dzięki temu wnika w różne niedostępne miejsca, a po odparowaniu rozpuszczalnika smar pozostaje na swoim miejscu.

W życiu codziennym smary grafitowe w sprayu i w innych formach mają dobre opinie i są często wykorzystywane do roweru, do łańcucha, do zamków i do przegubów. Stosowane są do łożysk wolnoobrotowych mechanizmów i silnie obciążonych powierzchni trących.

Przykładowe ceny wybranych rodzajów smarów grafitowych

Opinie na temat smarów grafitowych są na ogół pozytywne, a jednocześnie ceny nie przyprawiają o zawrót głowy. Oto kilka przykładów:

  • Smar grafitowy do lin stalowych i kół zębatych 500ml – ceny rzędu 32 zł.
  • Olej grafitowy 500 ml – 42 zł.
  • Smar w sprayu 400 ml – 43 zł.
  • Smar grafitowy do lin i łańcuchów 500 ml – 27 zł.

Smar grafitowy nie jest całkiem bez wad

Zastosowanie nowoczesnych technologii pozwoliło na rozszerzenie zakresu stosowania smarów grafitowych. Smar grafitowy wysokotemperaturowy bez problemu pracuje w temperaturze +110°C i więcej. Niemniej jednak istnieją pewne słabe punkty tego rodzaju smaru, z którymi należy się liczyć.

Jako przykład może posłużyć brak możliwości użycia smaru grafitowego do ochrony detali odznaczających się wysoką precyzją. Wynika to z przyspieszonego zużywania się takich elementów stykających się z grafitem. Innym ograniczeniem są łożyska toczne w mechanizmach pracujących na wysokich obrotach. Ogólnie biorąc, bilans zalet i wad wychodzi zdecydowanie na korzyść grafitu.  

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 95,8% czytelników artykuł okazał się być pomocny