หน้าแรก|กระดาน|รีวิว|ประมูล|ตลาด|เปิดท้าย

การเลือกใช้สารหล่อลื่นเบื้องต้น ตอนที่ 1

          สภาพการหล่อลื่นล้มเหลว มักจะเป็นสาเหตุหลักของความเสียหายของตลับลูกปืนก่อนเวลาอันควร จากสถิติแล้ว ตลับลูกปืนเสียหายกว่า 80% ตรวจพบว่ามีสาเหตุจากการหล่อลื่น เช่น การเลือกใช้สารหล่อลื่นไม่เหมาะสม ปริมาณสารหล่อลื่นไม่เพียงพอ สารหล่อลื่นหมดอายุ และการปนเปื้อนของสารหล่อลื่นทั้งที่เป็นอนุภาคของแข็งและของเหลว ผู้ใช้งานตลับลูกปืนที่มีความรู้ความเข้าใจ และวินัยที่ดีในการบำรุงรักษาตลับลูกปืน (ซึ่งหมายถึงความใส่ใจในเรื่องการหล่อลื่น) จะสามารถใช้งานเครื่องจักร รวมถึงตลับลูกปืนได้อย่างมีประสิทธภาพ และมีอายุที่ยืนยาวกว่าด้วย


          การเลือกใช้สารหล่อลื่นให้เหมาะสมกับตลับลูกปืนนั้น เป็นหัวข้อสำคัญอันดับแรก เพราะหากเลือกใช้สารหล่อลื่นไม่ถูกต้องตั้งแต่แรก ก็จะทำให้การใช้งานตลับลูกปืนมีปัญหา ผู้ใช้งานต้องเสียเวลาในการดูแลตลับลูกปืน บางครั้งจะรวมถึงการสิ้นเปลืองสารหล่อลื่นมากขึ้น เพื่อที่จะให้ตลับลูกปืนยังสามารถทำงานได้ต่อไป


          หัวใจที่สำคัญข้อหนึ่งในการเลือกใช้งานน้ำมันและจาระบีหล่อลื่น คือการเลือกใช้ชั้นความหนืดของน้ำมันและจาระบีให้เหมาะสมกับตลับลูกปืน (จาระบีมีส่วนประกอบของน้ำมันหล่อลื่นมากกว่า 70% ดังนั้น คุณสมบัติของจาระบีก็ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นที่อยู่ภายในนั่นเอง) การเลือกใช้ความหนืดของสารหล่อลื่นจะขึ้นอยู่กับตัวแปรสามประการคือ


    1) ขนาดของตลับลูกปืน

    2) ความเร็วรอบการใช้งานตลับลูกปืน

    3) อุณหูมิการใช้งานตลับลูกปืน
ของเหลว – ของไหลที่มีความหนืดต่างกัน จะมีคุณสมบัติในการสร้างชั้นฟิลม์น้ำมันเพื่อรองรับชิ้นงานไม่เหมือนกัน


          ความหนืดที่เหมาะสมของสารหล่อลื่น จะทำให้มั่นใจได้ว่าขณะตลับลูกปืนหมุนทำงาน สารหล่อลื่นสามารถสร้างชั้นฟิลม์น้ำมัน เคลือบผิวคู่สัมผัสระหว่างเม็ดลูกกลิ้งและรางวิ่งอย่างสมบูรณ์ (การหล่อลื่นแบบสมบูรณ์) ไม่ให้เกิดการสัมผัสและเสียดสีกัน เพื่อเป็นการลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานตลับลูกปืน ซึ่งเป็นเป้าหมายสูงสุดของงานหล่อลื่นเครื่องจักรด้วย
Full fluid film lubrication
          (ผิวแยกออกจากกันโดยมีชั้นของฟิลม์น้ำมันเพื่อรับโหลด)



          การหล่อลื่นแบบกึ่งสมบูรณ์
          Mixed lubrication
          (ชั้นของฟิลม์น้ำมันและชั้นบาวน์ดารี่ช่วยกันรับโหลด)




          การหล่อลื่นแบบบาวน์ดารี่
          Boundary lubrication
          (คุณสมบัติของชั้นบาวดารี่เป็นตัวแปรหลัก)

กราฟด้านล่างเป็นกราฟที่ต้องใช้งานคู่กัน กราฟทางด้านซ้ายจะบอกถึงความหนืดพื้นฐานของสารหล่อลื่นที่ตลับลูกปืนต้องการ โดยขึ้นอยู่กับขนาดตลับลูกปืน และความเร็วรอบการใช้งานตลับลูกปืน ส่วนกราฟทางด้านขวาจะเป็นความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดของน้ำมันต่ออุณหภูมิการใช้งาน (v-T Behaviour) สำหรับน้ำมันแร่ที่เป็นผลผลิตจากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม (Mineral Oil)
ตัวอย่างการใช้งานกราฟดังกล่าวเริ่มต้นจากกราฟทางด้านซ้าย ขนาดตลับลูกปืนเฉลี่ย, dM เกิดจาก (เส้นผ่านศูนย์กลางใน + เส้นผ่านศูนย์กลางนอก) / 2 ลากเส้นในแนวตั้งขึ้นไปตัดกับความเร็วรอบในการใช้งานตลับลูกปืน เช่นในตัวอย่าง ตลับลูกปืนมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 100 มิลลิเมตร หมุนทำงานที่1000 รอบต่อนาที อ่านค่าจากแกนทางด้านซ้ายมือ จะทราบว่าตลับลูกปืนขนาดนี้ หมุนทำงานที่รอบนี้ จะต้องการสารหล่อลื่นที่มีความหนืดพื้นฐาน (ความหนืดที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส) อย่างน้อยที่สุด 14 mm2s-1 หรือ 14 เซนติสโตรค (Centistroke)


          แต่ในสภาพการใช้งานตลับลูกปืนหน้างานจริง บ่อยครั้งตลับลูกปืนไม่ได้ทำงานที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส แต่เป็นการทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่านั้น ซึ่งสารหล่อลื่นทุกชนิดจะสูญเสียความหนืดเมื่ออุณหภูมิการใช้งานสูงขึ้น กราฟทางด้านขวามือจึงเป็นการเลือกใช้ชั้นความหนืดของสารหล่อลื่น ตามมาตรฐาน ISO-VG Class เพื่อให้สารหล่อลื่นมีความหนืดที่เพียงพอในขณะทำงานที่อุณหภูมินั้นๆ จากตัวอย่างเดิม เมื่อลากเส้นความหนืดขั้นต่ำสุดที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียสไปกราฟทางด้านขวา จนไปตัดกับเส้นตั้งฉากที่ลากขึ้นมากจากอุณหภูมิทำงาน 80 องศาเซลเซียส จะได้จุดตัดเป็นความหนืดต่ำสุดของสารหล่อลื่นที่ต้องการคือ ISO-VG 68 (ตัวเลขดังกล่าวมักจะระบุมากับชื่อรุ่นของสารหล่อลื่น หรือแสดงอยู่ในสเปคของสารหล่อลื่นซึ่งสามารถร้องขอได้จากผู้ขายทุกแบรนด์)

จากตัวอย่างการเลือกชั้นความหนืดข้างต้น จะเป็นความหนืดของสารหล่อลื่นขั้นต่ำสุดที่ตลับลูกปืนต้องการ โดยจะเป็นสภาพการหล่อลื่นในชั้นการหล่อลื่นแบบกึ่งสมบูรณ์เท่านั้น (Mixed Lubrication) ซึ่งยังมีโอกาสที่ผิวโลหะของตลับลูกปืนจะมีการเสียดสีกันอยู่บ้าง ไม่แยกชั้นกันอย่างสมบูรณ์เหมือนการหล่อลื่นแบบสมบูรณ์ (Full Fluid Film Lubrication หรือ ElastroHydroDynamics) ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว เพื่อเพิ่มความมั่นใจว่าตลับลูกปืนจะลอยตัว ผู้ใช้งานควรจะเลือกใช้สารหล่อลื่นที่มีความหนืดสูงกว่าค่าต่ำสุดที่ต้องการ 2-4 เท่า
หากต้องการเพิ่มค่าความหนืดต่ำสุดที่ตลับลูกปืนต้องการเป็น 2 เท่า ลากเส้นจากแกนด้านซ้ายมือค่า 28 เซนติสโตรค(14 x 2) ไปตัดกับค่าอุณหภูมิการใช้งานเดิม จะได้ความหนืดของสารหล่อลื่นที่ต้องการอยู่ในชั้น ISO-VG 150


          ทั้งนี้หากสภาพการเลือกใช้งานสารหล่อลื่นจริง ไม่สามารถหลีกเลี่ยงสภาพการหล่อลื่นแบบกึ่งสมบูรณ์ หรืออย่างแย่ที่สุดการหล่อลื่นแบบบาวน์ดารี่เนื่องด้วยข้อจำกัดต่างๆ ผู้ใช้งานตลับลูกปืนควรจะพิจารณาใช้สารหล่อลื่นที่มีสารเพิ่มคุณภาพ (Additives) จำพวกสารรับแรงกดสูง (Extreme Pressure) หรืออนุภาคหล่อลื่นของแข็ง (Solid Lubricant จำพวก MoS2) ที่มีคุณสมบัติช่วยปรับปรุงสภาพการหล่อลื่นดังกล่าวให้ดีมากขึ้นได้


          จากความรู้เบื้องตันดังกล่าวผู้อ่านจะเห็นได้ว่า ไม่มีสารหล่อลื่นใดจะสามารถรองรับการใช้งานได้ทุกตลับลูกปืน หรือได้ทุกความเร็วรอบการทำงาน หรือได้ทุกอุณหูมิการใช้งาน เช่นตลับลูกปืนที่มีขนาดใหญ่ ตลับลูกปืนที่หมุนรอบช้า หรือตลับลูกปืนที่ทำงานในสภาพความร้อนสูง ก็จะต้องการการหล่อลื่นที่แตกต่างกัน ทั้งเรื่องของความหนืด ปริมาณการเติม รวมถึงระยะเวลาในการเติมสารหล่อลื่นด้วย ในเอกสารฉบับต่อไปเราจะมาพูดคุยกันถึงคำแนะนำอื่นๆสำหรับการหล่อลื่นต่อไปครับ
Credit By SCHAEFFLER (THAILAND)