روغن های عملیاتی حرارتی چیست؟

روغن های عملیاتی حرارتی چیست؟ روغن عملیات حرارتی یا کوئینچینگ یک دیگر از دسته های روغن صنعتی است. این نوع روغن صنعتی به دو دسته روغن عملیات حرارتی سرد و گرم تقسیم می شوند. این روغن ها در برابر دمای سرد و گرم ویژگی های متفاوتی دارند که هر کدام نسبت به کارایی از ترکیبات و روغن پایه متفاوت ساخته شده است. اگر قصد خرید روغن عملیات حرارتی را دارید می توانید برای خرید و اطلاع از قیمت روغن حرارتی با روغن سیتی همراه باشید.

تعریف و بررسی روغن عملیات حرارتی

چگونگی عملیات حرارتی در روغن حرارتی

عملیات حرارتی یا کوئینچ کردن عبارت است از گرم کردن و سپس سرد کردن زمان‌بندی شده که با هدف به‌دست‌آوردن خواص فیزیکی و شیمیایی مشخصی در یک ماده فیزیکی مانند آلیاژها، سرامیک‌ها، انواع فلزات انجام می‌شود. این عملیات در صنایع متالوژی مورداستفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر فلزات عملیات حرارتی به‌منظور طراحی برای انواع سرامیک و شیشه هم از آن استفاده می‌شود. عملیات‌های حرارتی را به‌وسیله هوا، آب، روغن و.. انجام می‌گردد. استفاده از این روغن در بعضی از صنایع برای انجام این نوع از عملیات رایج بوده و بیشتر از آن استفاده می‌شود.

مطالعه مشخصات فیزیکی روغن عملیات حرارتی

کارآیی یک روغن کوئینچینگ به تغییرات ویسکوزیته آن ارتباط مستقیم دارد. تجزیه روغن به دلیل حرارت و اکسید اسیون موجب تغییر ویسکوزیته روغن می شود و به دنبال آن میزان سرعت انتقال حرارت با کاهش ویسکوزیته افزایش و با افزایش آن، کاهش می یابد.

در بررسی پروسه رفع نقص سیستم، می بایست تغییرات ویسکوزیته سیال کوئینچینگ به عنوان تابعی از دما در مدت زمان استفاده از آن ثبت و سپس داده ها به صورت نمودار رسم گردد که نمونه ای از آن در شکل 1 آورده شده است. هم چنین می بایست ویسکوزیته را در دمای تقریبی 40 درجه سانتی گراد جهت پیدا کردن اولین نقطه نمودار در زمان صفر بر اساس استاندارد ASTM-D-445 تخمین زد.

حجم آب: آب حاصل از تجزیه و یا آلودگی روغن در حدود 0/1 درصد ممکن است موجب بروز پدیده Soft Spot ، سختی غیریکنواخت، لکه، کف و در نهایت آتش سوزی شود. زمانی که روغن آلوده به آب حرارت داده شود صدایی نظیر شکسته شدن از آن به گوش می رسد که این امر اساس تست کیفیت برای شناسایی آب در روغن است. اغلب آزمایشگاه ها، آنالیز کارل- فیشر را بر اساس استاندارد ASTM-D-6304 و یا تقطیر را بر اساس استاندارد ASTM-D-95 به همین منظور انجام می دهند.

نقطه اشتعال: نقطه اشتعال دمایی است که روغن و بخار آن در تعادل با یکدیگر تولید گاز قابل احتراق می کنند، که در کنار منبع اشتعالی محترق می شود. تغییر در این پارامتر نشان دهنده آلودگی موجود در روغن و یا تجزیه آن است.

دو نوع آزمایش جهت تعیین این مشخصه قابل استفاده است : Open Cup ، Closed Cup در روش Closed Cup بر اساس استاندارد ASTM-D-93 ، مایع و بخار در یک محفظه بسته حرارت داده می شوند. حضور مقدار کمی آلودگی با دمای جوش پایین در فاز بخار موجب می شود تا نقطه اشتعال پایین تری به ثبت برسد. ولی در روش Open Cup محصولات جانبی در زمان حرارت دادن از بین می رود.

معمول ترین روش Open Cup ، آزمایش «Cleveland» بر اساس استاندارد ASTM-D-92 است. کمترین نقطه اشتعال یک روغن در شرایط معمولی می بایست 90 درجه سانتی گراد بالاتر از دمایی باشد که روغن مورد استفاده قرار می گیرد.

عدد اسیدی: محصولات جانبی تولید شده حاصل از تجزیه روغن توسط آنالیز شیمیایی قابل شناسایی و اندازه گیری است. تعیین عدد اسیدی (AN) یکی از معمول ترین روش ها بر اساس استاندارد D-974 و ASTM-D-664 است که در آن این پارامتر، با استفاده از تیتراسیون KOH به صورت mg(KOH)/g3(samp) گزارش می شود. با اکسید شدن روغن عموماً این عدد افزایش یافته و روغن خاصیت اسیدی بیشتری پیدا می کند.

تشکیل رسوب: یکی از مشکلات مهم موجود در روغن های عملیات حرارتی تشکیل رسوب است. وجود رسوب باعث عدم یکپارچگی انتقال حرارت، افزایش گرادیان های حرارتی و تجزیه ملکول ها می شود. هم چنین رسوب موجب انسداد فیلترها و کثیف شدن سطوح مبدل حرارتی شده و به این ترتیب نرخ انتقال حرارت کاهش یافته و تجمع حرارت در سیستم موجب آتش سوزی می شود.

رسوب ها اغلب توسط تجزیه حرارتی و اکسیداسیون روغن ها ایجاد می شوند. واکنش های اکسیداسیون موجب پلیمریزه شدن و تجزیه ملکول های غیر محلول در روغن می شود. به طور کلی میزان متوسط رسوب در روغن توسط اضافه کردن برش نفتا به روغن و تخمین کاهش حجم بعد از سانتریفوژ کردن تعیین می شود. هم چنین با مقایسه تشکیل رسوب در روغن تازه و کارکرده، عمر باقیمانده روغن محاسبه می شود.

• روش های آزمایشگاهی قابل استفاده عبارتند از:
  -Conradson Carbon Number
  -Hot-Panel Coker Test
  -Rotary Pressure Vessel Oxidation Test(RPVOT)

آنالیز عنصری: زمانی که ادتیوهای فلزی آلی مانند نمک های فلزی در ترکیبات روغن های عملیات حرارتی استفاده می شود سرعت انتقال حرارت این روغن ها تسریع می شود. یکی از روش های معمول، اسپکتروسکوپی پلاسمای القایی زوج بر اساس استاندارد، ASTM-D-4951 or D-6595 است که معمولاً غلظت عناصر را برحسب PPM در روغن اندازه گیری می کند:
Al-Ba-B-Ca-Cd-Co-Cr-Cu-Fe-Mg-Mn-Mo-Ni-P-Ag-Pb-S-Sb-Si-Sn-Ti-V-Zn

کاربردهای روغن عملیات حرارتی

عملیات حرارتی یک روش برای سرد کردن زمان بندی شده است که بهره بردن از روغن در این عملیات یکی از راه های ویژه و مناسب است. انجام عملیات حرارتی با استفاده از روغن عملیات حرارتی به دلایل زیر انجام می گیرد:

• تنش زدایی از فولاد یا سرامیک
• کاهش اندازه دانه بندی
• ایجاد یک لایه سخت در سطح و لایه های نرم در مرکز قطعه که آن را در برابر ضربه ها و سایش محافظت می کند.
• افزایش دادن جذب انرژی بر اثر ضربه در داخل فولاد
• بهبود دادن خواص برشی در صنایع فولاد
• بهبود دادن خواص الکتریکی
• بهبود و یا تغییر دادن خواص مغناطیسی

ویژگی‌های محصول روغن عملیات 

• میزان تبخیر پایین
• داشتن نقطه اشتعال بالا
• مقاوم در برابر اکسیداسیون و داشتن میزان پایداری حرارتی بالا
• در برابر خوردگی و صدمات سطحی قطعه مقاوم هستند.
• دارای خاصیت خنک‌کنندگی یکنواختی هستند.

شرایط نگه‌داری و حفظ کیفیت روغن عملیات

این روغن را باید در دمای معمولی نگه‌داری کرد و توصیه می‌شود که این نوع از روغن‌های صنعتی را در محیط‌های سرپوشیده و به‌صورت سربسته قرار داد.

روغن صنعتی عملیات حرارتی در دامنه وسیعی از دما قابل‌ استفاده است. قرارگرفتن در معرض حرارت و آلودگی‌هایی مانند خاکستر، آب، نمک، سیالات هیدرولیک هرکدام می‌تواند بر کارایی روغن اثر نامطلوبی داشته باشد. پائین آمدن کیفیت روغن موجب عدم یکپارچگی انتقال حرارت شده و در نهایت کاهش طول عمر روغن می‌شود.

زمان تعویض روغن عملیات حرارتی

به‌منظور کنترل دقیق عملیات حرارتی باید تغییرات کیفیت روغن کوئینچ را در زمانی که مورداستفاده قرار می‌گیرد بررسی و ثبت نمود که این کار از طریق آزمایش‌های به‌منظور بررسی مشخصات فیزیکی روغن مانند حجم آب، ویسکوزیته، عدد اسیدی (AN)، آنالیز عنصری نقطه اشتعال، عدد رسوب و همچنین مطالعه سرعت خنک‌کنندگی روغن انجام می‌گیرد. آزمایش‌های که بر روی این نوع از روغن‌های صنعتی به‌منظور تعویض انجام می‌شود شامل موارد زیر است:

• آزمایش تعین نمودن میزان رسوب سیال
• آزمایش بررسی دمای نقطه احتراق
• آزمایش کارل – فیشر به‌منظور سنجش میزان آب موجود در روغن
• آزمایش میزان اسیدیته روغن آزمایش تعین ویسکوزیته فعال