جلوگیری از سایش با روانکارها

روانکاری یعنی هر روشی که بتوان سایش و اصطکاک سطوحی که تحت بار، دارای حرکت نسبی باشند را کنترل نمود. در حال حاضر گازها، مایعات و جامدهای متفاوتی به عنوان روانکار مناسب مورداستفاده قرار می گیرند. به منظور پیش بینی عملکرد روان کننده ها در صنعت تئوری های متفاوتی ایجاد گردیده است که این تئوری ها به دنبال مدل سازی شرایط مختلف روان کاری می باشند.

لایه کامل: زمانی رخ می دهد که دو سطح و تمام زبری های آن ها به وسیله یک لایه روانکار، کاملاً از یکدیگر جداشده باشند. این رژیم خود به دودسته هیدرودینامیک و الاستو-هیدرودینامیک تقسیم می شود:

1-1- هیدرودینامیک: زمانی که دو سطح به صورت صاف بوده و حرکت لغزشی (Sliding motion) نسبت به هم داشته باشند این رژیم می تواند ایجاد گردد. به عنوان مثالی که این رژیم روانکار در آن ایجادشده است، می توان به قطعات محور دوار (rotating shaft) و یاتاقان ژورنال (journal bearing) اشاره نمود. در این حالت یک لایه ضخیم از روانکار بین دو سطح قرار می گیرد.

این رژیم، حالت ایده آل روانکاری است و هیچ ارتباط فلز-فلزی در شرایط عملیاتی پایدار رخ نمی دهد. برای به وجود آمدن این حالت مطلوب در روانکاری، لازم است تا انطباق هندسی بسیار زیادی بین اجزای دستگاه وجود داشته باشد. (به عنوان مثال، انحنا شُفت و انحنا پوسته در یاتاقان ژورنال بسیار مشابه هستند.) این تشابه هندسی زیاد درحرکت نسبیِ لغزشی، موجب ایجاد فشار کمی بین سطوح می شود که لازمه ایجاد یک رژیم لایه کامل هیدرودینامیک است.

1-2-الاستو-هیدرودینامیک: شرایط روغن کاری الاستو-هیدرودینامیک زمانی اتفاق می افتد که یک حرکت چرخشی بین اجزا متحرک وجود داشته باشد و منطقه تماس دو جزء دارای میزان انطباق کمی باشد. به عنوان مثال از این رژیم روانکاری می توان به اجزاء یاتاقان های توپی و غلتکی (Ball and rolling element bearings) اشاره نمود. زیرا انحنا چرخنده(Rolling) و ریس(Race) بسیار متفاوت است. این تفاوت در عمل، عامل ایجاد تقریباً یک نقطه تماس می شود که این نقطه ی تماسِ حداقلی باعث به وجود آمدن فشار بسیار بالایی در آنجا می گردد.

در حین چرخشِ دو جزء، روانکار به فصل مشترک آن ها نفوذ کرده و به دلیل فشار زیاد ایجادشده در آنجا؛ ویسکوزیته روانکارافزایش زیادی می یابد، درنتیجه توان تحمل فشار روانکار نیز افزایش می یابد. این فشار متمرکزِ در یک نقطه، با کمک روان کننده ی تغلیظ شده، باعث صاف شده فلز در نقطه تماس برای دو جزء می گردد. به دلیل وجود الاستیسیته فلز با ادامه فرآیند چرخش، فلز به شکل اولیه خود بازگشته و روانکار، سطح بین آن ها را کاملاً پوشش می دهد.

ضخامت لایه تشکیل شده در این حالت در مقیاسِ یک میکرومتر است. کاملاً مشخص است که متالوژی و عملیات حرارتی انجام گرفته بر روی فلز، نقش بسیار مهمی در به وجود آمدن این رژیم جریان دارد. اما لازم به ذکر است که انتخاب روان کننده مناسب هم عامل بسیار مهمی است زیرا که باید در دمای عملکردِ قطعه ی روان کاری شده، دارای ویسکوزیته مناسبی باشد.

رژیم ترکیبی یا نسبی

به طورکلی احتمال وقوع رژیم لایه مرزی با افزایش سرعت، به طرز چشمگیری کاهش می یابد، زیرا این افزایش سرعت یک اهرمی از روان کننده ایجاد می نماید که فاصله دو صفحه را افزایش می دهد. درنتیجه تماس زبری ها را کاهش داده و ضخامت لایه روان کننده را افزایش می دهد. لذا ضریب اصطکاک بین دو سطح متحرک، بشدت کاهش می یابد.

به این رژیم جدید که بین رژیم لایه مرزی و رژیم لایه کامل می باشد، رژیم ترکیبی یا نسبی می گویند. به عبارت دیگر، هم زمان با اعمال فشار بر روی روان کننده، زبری های دو سطح هنوز هم با یکدیگر برخوردهای زیادی دارند. اگر ضخامت لایه روان کننده افزایش یابد، به سمت رژیم لایه کامل می رود و اگر این ضخامت کاهش یابد به سمت لایه مرزی حرکت می کند.