Smar litowy jest jedną z najważniejszych i najczęściej stosowanych grup smarów plastycznych w technice maszynowej. Od dziesięcioleci wykorzystuje się go w łożyskach tocznych i ślizgowych, prowadnicach, przegubach, sworzniach, wielowypustach, podwoziach samochodów, maszynach przemysłowych, urządzeniach transportowych oraz wielu innych mechanizmach wymagających trwałego filmu smarnego. Popularność smarów litowych nie jest przypadkowa. Technologia ta zapewnia bardzo korzystne połączenie odporności mechanicznej, dobrej ochrony antykorozyjnej, stosunkowo wysokiej odporności na wodę, dobrej przyczepności do powierzchni oraz szerokiego zakresu zastosowań.
Określenie „smar litowy” odnosi się przede wszystkim do rodzaju zastosowanego zagęszczacza. Nie oznacza ono obecności metalicznego litu jako składnika smarującego. Najczęściej wykorzystywane są mydła litowe kwasów tłuszczowych, w szczególności 12-hydroksystearynian litu, albo bardziej rozbudowane chemicznie zagęszczacze kompleksowo-litowe. Dopiero połączenie zagęszczacza, odpowiedniego oleju bazowego oraz pakietu dodatków uszlachetniających tworzy gotowy smar o określonych parametrach eksploatacyjnych.
Z czego zbudowany jest smar litowy?
Smar plastyczny jest układem półstałym, którego najważniejsze elementy to olej bazowy, zagęszczacz oraz dodatki funkcjonalne. W uproszczeniu jego strukturę można porównać do bardzo drobnej przestrzennej sieci, która zatrzymuje olej, ale podczas pracy mechanizmu umożliwia jego stopniowe uwalnianie do strefy tarcia.
W praktyce to właśnie olej bazowy odpowiada za powstawanie zasadniczego filmu smarnego rozdzielającego współpracujące powierzchnie. Zagęszczacz odpowiada natomiast za utrzymywanie oleju w miejscu aplikacji, konsystencję smaru, odporność mechaniczną oraz zachowanie środka smarnego podczas ugniatania i ścinania.
Olej bazowy
W typowych smarach litowych wykorzystuje się przede wszystkim wysokorafinowane oleje mineralne. Zapewniają one dobre właściwości smarne, korzystną kompatybilność z materiałami konstrukcyjnymi i uszczelnieniami oraz dobry stosunek parametrów technicznych do kosztów.
W bardziej wymagających zastosowaniach stosowane są oleje syntetyczne, między innymi polialfaolefiny PAO, estry syntetyczne oraz specjalne oleje silikonowe. Zastosowanie bazy syntetycznej może poprawić zachowanie smaru w niskiej temperaturze, zwiększyć odporność na utlenianie, ograniczyć odparowanie oleju i wydłużyć okres eksploatacji.
Bardzo ważnym parametrem jest lepkość oleju bazowego. Smar zawierający olej o lepkości 100 mm²/s przy 40°C będzie zachowywał się inaczej niż smar wykonany na oleju 460 czy 680 mm²/s. Pierwszy może być przeznaczony do stosunkowo szybkich łożysk, natomiast oleje o większej lepkości są często wybierane do powolnych, silnie obciążonych węzłów tarcia.
Zagęszczacz litowy
Klasyczny smar litowy produkowany jest z wykorzystaniem mydła litowego. Jednym z najbardziej charakterystycznych zagęszczaczy jest 12-hydroksystearynian litu. Tworzy on strukturę pozwalającą na zatrzymanie znacznej ilości oleju, a jednocześnie nadaje smarowi korzystną odporność mechaniczną.
Mydła litowe uzyskały tak dużą popularność, ponieważ oferują lepszą odporność na wodę niż wiele tradycyjnych smarów sodowych, a jednocześnie pozwalają osiągać wyższą temperaturę kroplenia niż klasyczne smary wapniowe.
Rozwinięciem tej technologii jest zagęszczacz kompleksowo-litowy. Smary lithium complex charakteryzują się zazwyczaj jeszcze wyższą temperaturą kroplenia oraz bardzo dobrą stabilnością mechaniczną. Dzięki temu są wykorzystywane w bardziej obciążonych termicznie łożyskach i mechanizmach.
Dodatki uszlachetniające
Właściwości współczesnego smaru nie wynikają wyłącznie z zastosowanego oleju i zagęszczacza. Bardzo duże znaczenie ma pakiet dodatków.
W smarach litowych mogą znajdować się:
- dodatki przeciwzużyciowe AW,
- dodatki przeciwzatarciowe EP,
- inhibitory korozji,
- inhibitory utleniania,
- dodatki poprawiające przyczepność,
- modyfikatory tarcia,
- dodatki poprawiające odporność na wodę,
- dwusiarczek molibdenu MoS₂,
- grafit lub inne smary stałe.
Obecność MoS₂ nie oznacza, że produkt przestaje być smarem litowym. Możemy mieć smar litowy zawierający dwusiarczek molibdenu. Technologia zagęszczacza i rodzaj smaru stałego opisują wtedy dwie różne właściwości produktu.
Jak działa smar litowy?
Podczas pracy łożyska, tulei albo prowadnicy struktura zagęszczacza podlega ścinaniu. Olej bazowy jest stopniowo uwalniany i trafia pomiędzy współpracujące powierzchnie. Powstający film ogranicza bezpośredni kontakt metalu z metalem.
W zależności od prędkości, obciążenia i lepkości mogą występować warunki smarowania hydrodynamicznego, elastohydrodynamicznego, mieszanego lub granicznego.
Przy dużych prędkościach i odpowiedniej ilości oleju powierzchnie mogą być skutecznie oddzielone filmem smarnym. Przy małych prędkościach, rozruchu, drganiach i wysokich naciskach udział smarowania granicznego wzrasta. Właśnie wtedy szczególnego znaczenia nabierają dodatki AW, EP oraz smary stałe.
Podstawowe rodzaje smarów litowych
Klasyczny smar litowy
Jest najbardziej uniwersalną odmianą. Najczęściej zawiera mineralny olej bazowy oraz proste mydło litowe. Produkty tej klasy stosuje się w łożyskach, prowadnicach, przegubach i wielu mechanizmach przemysłowych.
Bardzo popularna jest konsystencja NLGI 2. Smar ma wtedy konsystencję odpowiednią do typowych łożysk, smarownic ręcznych oraz dużej części zastosowań warsztatowych.
Smar litowy EP
Litowy smar EP zawiera dodatki zwiększające odporność filmu smarnego na bardzo duże naciski.
Jest przeznaczony przede wszystkim do:
- mocno obciążonych łożysk,
- przegubów,
- prowadnic,
- sworzni,
- maszyn rolniczych,
- maszyn budowlanych,
- pojazdów ciężarowych,
- wolnoobrotowych mechanizmów przemysłowych.
Oznaczenie EP jest szczególnie istotne tam, gdzie występują obciążenia udarowe lub krótkotrwałe przeciążenia.
Smar litowy z MoS₂
Dodatek dwusiarczku molibdenu zwiększa bezpieczeństwo pracy w warunkach tarcia granicznego. MoS₂ może tworzyć na powierzchniach warstwę o bardzo małej wytrzymałości na ścinanie, ograniczając tarcie i zużycie.
Smary litowe z MoS₂ są często stosowane do:
- sworzni koparek,
- tulei,
- przegubów,
- wielowypustów,
- wolnoobrotowych łożysk,
- prowadnic,
- mechanizmów oscylacyjnych,
- maszyn pracujących przy dużych naciskach.
Nie oznacza to jednak, że smar z MoS₂ jest automatycznie najlepszym wyborem do każdego łożyska. W szybkoobrotowych, precyzyjnych łożyskach obecność dużej ilości cząstek stałych może być zbędna.
Smar kompleksowo-litowy
Zagęszczacz lithium complex pozwala uzyskać wysoką temperaturę kroplenia, dobrą stabilność strukturalną i odporność na intensywną pracę mechaniczną.
Smary kompleksowo-litowe są stosowane w:
- hutnictwie,
- przemyśle ciężkim,
- transporcie,
- maszynach drogowych,
- maszynach budowlanych,
- łożyskach pracujących w podwyższonej temperaturze,
- urządzeniach wymagających wydłużonych okresów między dosmarowaniami.
Trzeba jednak rozróżnić temperaturę kroplenia od dopuszczalnej temperatury ciągłej pracy. Temperatura kroplenia jest parametrem laboratoryjnym i nie oznacza, że smar może przez długi czas pracować w takiej temperaturze. O trwałości decyduje również odporność oleju na utlenianie.
Syntetyczny smar litowy
Zastosowanie syntetycznego oleju bazowego umożliwia projektowanie smarów do bardziej wymagających warunków.
W porównaniu z typowym olejem mineralnym odpowiednio dobrana baza syntetyczna może zapewniać:
- lepsze zachowanie w niskiej temperaturze,
- większą stabilność oksydacyjną,
- mniejsze odparowanie,
- dłuższą trwałość eksploatacyjną,
- mniejsze opory podczas zimnego rozruchu.
Takie smary spotyka się między innymi w łożyskach silników, wentylatorów, maszyn przemysłowych i urządzeń pracujących w szerokim zakresie temperatur.
Smar litowy na oleju silikonowym
Interesującym przykładem jest smar, w którym olejem bazowym jest silikon, ale zagęszczaczem nadal pozostaje lit.
Tak skonstruowany jest między innymi MOLYKOTE 44 Medium. Pokazuje to, dlaczego przy klasyfikacji środków smarnych należy rozróżniać olej bazowy od zagęszczacza.
Smar może więc jednocześnie być smarem silikonowym ze względu na bazę i litowym ze względu na zastosowany system zagęszczający.
Konsystencja NLGI
Jednym z podstawowych parametrów każdego smaru plastycznego jest klasa NLGI.
Najczęściej spotykane są:
NLGI 0 – konsystencja półpłynna, odpowiednia między innymi do określonych przekładni i centralnych układów smarowania.
NLGI 1 – smar miękki, dobrze pompowalny, wykorzystywany również w niskiej temperaturze.
NLGI 2 – najpopularniejsza konsystencja smarów łożyskowych i uniwersalnych.
NLGI 3 – smar twardszy, stosowany w określonych aplikacjach wymagających dobrej retencji produktu.
Klasa NLGI nie mówi jednak, jak „dobrze” smar smaruje. Określa przede wszystkim jego konsystencję. Dwa produkty NLGI 2 mogą różnić się olejem bazowym, lepkością, dodatkami EP, temperaturą pracy i odpornością na wodę.
Lepkość oleju bazowego
Dla poprawnego doboru smaru lepkość oleju bazowego jest często ważniejsza niż sama nazwa zagęszczacza.
Łożysko pracujące z dużą prędkością zazwyczaj wymaga mniejszej lepkości oleju niż duży, wolnoobrotowy sworzeń albo łożysko pracujące pod wysokim obciążeniem.
Zbyt wysoka lepkość może powodować:
- zwiększone opory ruchu,
- wzrost temperatury,
- większe straty energii,
- trudniejszy rozruch w niskiej temperaturze.
Zbyt niska lepkość może natomiast prowadzić do niewystarczającej grubości filmu smarnego i szybszego zużycia powierzchni.
Smar litowy do łożysk
Łożyska toczne należą do najważniejszych zastosowań smarów litowych.
Smar spełnia w łożysku kilka funkcji. Ogranicza tarcie pomiędzy bieżniami i elementami tocznymi, chroni powierzchnie przed korozją, utrudnia przenikanie zanieczyszczeń i stanowi rezerwuar oleju.
W typowych zastosowaniach często stosuje się NLGI 2.
Nie należy jednak wypełniać całej wolnej przestrzeni szybkoobrotowego łożyska smarem. Zbyt duża ilość może powodować intensywne mieszanie, wzrost temperatury i przyspieszone starzenie środka smarnego.
Przy doborze smaru do łożyska trzeba uwzględnić:
- typ i wielkość łożyska,
- prędkość obrotową,
- obciążenie,
- temperaturę,
- rodzaj uszczelnienia,
- dostęp wody,
- zapylenie,
- pozycję wału,
- częstotliwość dosmarowywania.
Smary litowe w motoryzacji
Technologia litowa jest szeroko stosowana w motoryzacji i transporcie.
W zależności od formulacji smary te mogą pracować w:
- łożyskach,
- sworzniach,
- przegubach,
- elementach podwozia,
- prowadnicach,
- cięgnach,
- wielowypustach,
- mechanizmach pomocniczych.
W ciężkich pojazdach użytkowych szczególnie istotne są odporność na wodę, duże obciążenia i wibracje.
Do elementów pracujących przy wysokich naciskach dobiera się często smary EP, a do ruchu powolnego i oscylacyjnego również smary zawierające MoS₂.
Maszyny rolnicze i budowlane
Koparki, ładowarki, maszyny rolnicze, żurawie czy maszyny leśne wytwarzają warunki szczególnie trudne dla środka smarnego.
Występują jednocześnie:
- kurz,
- błoto,
- woda,
- duże obciążenia,
- drgania,
- ruch oscylacyjny,
- obciążenia udarowe.
W takich warunkach typowy smar uniwersalny może być niewystarczający. Stosuje się wówczas formulacje litowe EP, kompleksowo-litowe, smary o zwiększonej adhezji albo produkty zawierające MoS₂.
Dobrym przykładem są smary do sworzni i tulei, gdzie prędkości są niewielkie, lecz naciski powierzchniowe bardzo wysokie.
Smar litowy do prowadnic i przegubów
Prowadnice ślizgowe i przeguby działają w innych warunkach niż szybkoobrotowe łożyska.
Prędkości są na ogół mniejsze, za to występują znaczne naciski i częste zmiany kierunku ruchu. Może dochodzić do zjawiska stick-slip oraz zużycia frettingowego.
W takich układach przydatne są smary charakteryzujące się dobrą przyczepnością do metalu, odpowiednią lepkością oleju oraz skutecznym pakietem AW/EP.
W przypadku bardzo dużych nacisków dodatkową ochronę może zapewnić MoS₂.
Smar litowy a odporność na wodę
Dobra odporność na działanie wody była jednym z powodów ogromnego sukcesu technologii litowej.
Nie oznacza to jednak, że wszystkie smary litowe są w identycznym stopniu wodoodporne. Znaczenie mają olej bazowy, rodzaj zagęszczacza, dodatki oraz zastosowane polimery.
W aplikacjach stale narażonych na bezpośrednie wymywanie wodą warto porównać wyniki odpowiednich badań laboratoryjnych, a przy skrajnie mokrym środowisku rozważyć również technologie opracowane specjalnie pod kątem obecności wody.
Temperatura pracy
Typowe smary litowe na bazie mineralnej bardzo dobrze sprawdzają się w zwykłych temperaturach przemysłowych.
Przy wzroście temperatury olej bazowy staje się rzadszy, a szybkość jego utleniania rośnie. Im wyższa temperatura, tym krótszy jest zazwyczaj możliwy okres pomiędzy dosmarowaniami.
Do wyższych temperatur można stosować smary kompleksowo-litowe lub odpowiednio zaprojektowane formulacje syntetyczne.
Nie można jednak dobierać produktu tylko na podstawie temperatury kroplenia. Jest to jedna z najczęściej popełnianych pomyłek.
Czy można mieszać smary litowe?
Wymiana jednego smaru na inny powinna być przeprowadzana ostrożnie.
Nawet jeżeli oba produkty opisane są jako litowe, mogą różnić się rodzajem zagęszczacza, olejem bazowym, dodatkami i konsystencją.
Przy zmianie środka smarnego w ważnym węźle zaleca się możliwie dokładne usunięcie poprzedniego produktu i stopniowe przesmarowanie układu nowym smarem.
Mieszanie niekompatybilnych środków może prowadzić do zmiany konsystencji, nadmiernego wydzielania oleju, pogorszenia pompowalności albo spadku stabilności termicznej.
Jak dobrać właściwy smar litowy?
Nie istnieje jeden „najlepszy smar litowy” do wszystkich mechanizmów.
Prawidłowy dobór powinien uwzględniać:
- temperaturę minimalną i maksymalną,
- prędkość ruchu,
- rodzaj i wartość obciążenia,
- wymagany czas pracy,
- kontakt z wodą,
- obecność pyłu i innych zanieczyszczeń,
- rodzaj łożyska lub prowadnicy,
- sposób aplikacji,
- kompatybilność z uszczelnieniami,
- wymaganą klasę NLGI,
- lepkość oleju bazowego,
- wymagania producenta maszyny.
W praktyce dla standardowego łożyska tocznego punktem wyjścia może być smar litowy NLGI 2. Jeżeli występują duże obciążenia, należy rozważyć wariant EP. Jeżeli mamy do czynienia z ruchem powolnym, drganiami i bardzo wysokimi naciskami, odpowiedni może być smar z MoS₂. Do wyższych temperatur można rozważyć smar kompleksowo-litowy lub produkt na specjalnym oleju bazowym.
Przykłady smarów litowych dostępnych w ABS Serwis
Oferta smarów litowych nie ogranicza się do jednej formulacji. W sklepach ABS Serwis można znaleźć zarówno klasyczne smary uniwersalne, jak i bardziej specjalistyczne produkty litowe.
Molykote Multilub
MOLYKOTE Multilub jest przykładem klasycznego wysokiej jakości smaru wielozadaniowego. W wersji opartej na oleju mineralnym wykorzystuje zagęszczacz litowy oraz dodatki poprawiające ochronę przeciwzużyciową, przeciwkorozyjną i odporność na obciążenie.
Stosowany jest między innymi do łożysk tocznych i ślizgowych, prowadnic, wielowypustów, wrzecion gwintowanych oraz mechanizmów pracujących przy umiarkowanych i dużych obciążeniach.
Vegatol VPRO Lith EP2
Vegatol VPRO Lith EP2 jest smarem mineralnym zagęszczonym litem, wyposażonym w pakiet dodatków EP, przeciwzużyciowych i antykorozyjnych.
Jest przykładem produktu przeznaczonego do łożysk tocznych i ślizgowych, prowadnic oraz elementów pracujących w trudniejszych warunkach. Lepkość oleju bazowego około 220 cSt przy 40°C predysponuje go do zastosowań wymagających mocniejszego filmu olejowego niż w wielu lekkich smarach szybkoobrotowych.
Vegatol VPRO X 322
VPRO X 322 reprezentuje bardziej specjalistyczną grupę smarów kompleksowo-litowych stosowanych przy wysokich naciskach i w ciężkich maszynach. Zawartość MoS₂ zwiększa zdolność ochrony powierzchni w warunkach tarcia granicznego.
Może znaleźć zastosowanie między innymi przy sworzniach, tulejach i elementach maszyn rolniczych, budowlanych oraz transportowych.
Vegatol VPRO LiComplex S 220 EP2
Jest to przykład syntetycznego smaru kompleksowo-litowego przeznaczonego do bardziej wymagających zastosowań temperaturowych i obciążeniowych.
Połączenie syntetycznego oleju bazowego i zagęszczacza lithium complex pozwala uzyskać parametry wykraczające poza typowe smary mineralne.
Molykote BR-2 Plus
MOLYKOTE BR-2 Plus wykorzystuje mineralny olej bazowy, zagęszczacz litowy oraz dwusiarczek molibdenu. Jest przeznaczony między innymi do łożysk, prowadnic i połączeń mechanicznych pracujących przy średnich oraz dużych obciążeniach.
Dodatek MoS₂ poprawia bezpieczeństwo pracy w warunkach tarcia granicznego.
Molykote Longterm 2 Plus
MOLYKOTE Longterm 2 Plus należy do smarów przeznaczonych do długotrwałego smarowania mocno obciążonych części. Formulacja zawierająca smary stałe, w tym MoS₂ i grafit, jest szczególnie interesująca w mechanizmach narażonych na wysokie naciski, drgania i zużycie frettingowe.
Molykote 44 Medium
MOLYKOTE 44 Medium pokazuje szerokość pojęcia „smar litowy”. Nie jest to klasyczny smar mineralny. Jego bazę stanowi olej silikonowy, natomiast system zagęszczający wykorzystuje lit.
Produkt jest stosowany między innymi w łożyskach wentylatorów, urządzeniach grzewczych i mechanizmach pracujących w szerokim zakresie temperatur.
Gdzie kupić smar litowy?
e-lozyska.com jest portalem technicznym ABS Serwis. Serwis służy do identyfikacji produktów, poznawania ich parametrów i prawidłowego doboru środków smarnych. Sprzedaż prowadzona jest w wyspecjalizowanych sklepach internetowych ABS Serwis.
Smary litowe w abscmt.pl
1. Molykote Multilub – smar litowy do łożysk 1 kg
2. Vegatol VPRO Lith EP2 – smar litowy do łożysk z dodatkami EP
3. Vegatol VPRO X 322 – kompleksowy smar litowy z MoS₂
4. Vegatol VPRO LiComplex S 220 EP2 – syntetyczny smar kompleksowo-litowy
5. CX80 – uniwersalny smar litowy
6. LIT Grease – smar litowy do łożysk
Pełna grupa produktów:
Smary litowe w sklepsmary.pl
1. Molykote Multilub – uniwersalny smar litowy
2. Molykote BR-2 Plus – smar litowy z MoS₂
3. Molykote Longterm 2 Plus – smar do dużych obciążeń
4. Molykote 44 Medium – silikonowy smar z zagęszczaczem litowym
5. CX80 Smar Litowy
Podsumowanie
Smar litowy jest nie jednym produktem, lecz bardzo szeroką rodziną środków smarnych. Klasyczne smary na mydłach litowych sprawdzają się w tysiącach standardowych zastosowań, natomiast smary EP, formulacje z MoS₂, smary kompleksowo-litowe i produkty syntetyczne rozszerzają zakres technologii na znacznie cięższe warunki eksploatacji.
Najważniejsze jest prawidłowe rozumienie budowy smaru. Olej bazowy tworzy film smarny, zagęszczacz litowy odpowiada za strukturę, a dodatki nadają produktowi określone właściwości przeciwzużyciowe, antykorozyjne i przeciwzatarciowe.
Dlatego przy wyborze nie należy kierować się wyłącznie określeniem „smar litowy”. Trzeba porównać lepkość oleju bazowego, klasę NLGI, zakres temperatur, odporność na wodę, nośność, dodatki EP/AW oraz charakter pracy smarowanego mechanizmu.
Prawidłowo dobrany smar litowy może ograniczyć zużycie łożysk i prowadnic, zmniejszyć ryzyko zatarcia, chronić przed korozją, wydłużyć okres pomiędzy przeglądami oraz zwiększyć trwałość całego urządzenia. To właśnie uniwersalność połączona z możliwością precyzyjnego modyfikowania parametrów sprawia, że technologia litowa pozostaje jednym z podstawowych rozwiązań w nowoczesnej tribologii i utrzymaniu ruchu.