Rajavoitelu:
Rajavoitelussa voiteluainemolekyylit muodostavat yksikerroksisen kerroksen kosketuksiin joutuvien asperiteettien pinnoille (pinnan korkeimmat kohdat). Nämä voiteluainemolekyylit erottavat fyysisesti epäpuhtaudet ja estävät suoran metallikontaktin. Rajakerroksen muodostavat tyypillisesti polaariset molekyylit, joilla on vahva kemiallinen affiniteetti metallipintoihin.
Rajavoitelun ominaisuudet:
1. Suora kosketus:Rajavoitelussa kosketuksiin joutuvien materiaalien pintojen epäpuhtaudet tulevat suoraan kosketukseen, mikä johtaa suurempiin kitkavoimiin.
2. Voiteluainekalvon paksuus:Voiteluainekalvon paksuus rajavoitelussa on erittäin ohut, usein verrattavissa voiteluaineen molekyylikokoon.
3. Korkea paine ja lämpötila:Rajavoitelu tapahtuu korkean paineen ja korkean lämpötilan olosuhteissa, joissa voiteluainekalvo todennäköisesti repeytyy.
4. Lisäaineet:Rajavoiteluaineet sisältävät usein lisäaineita, jotka tunnetaan äärimmäisen paineen (EP) tai kulumista estävänä lisäaineena. Nämä lisäaineet reagoivat kemiallisesti metallipintojen kanssa muodostaen suojakerroksia, jotka vähentävät kulumista.
Esimerkkejä rajavoitelusta:
Rajavoitelu kohdataan yleisesti tilanteissa, joissa kuorma on raskas ja voiteluainekalvo ei pysty täysin erottamaan kosketuspintoja, kuten hammaspyörissä, nokissa ja vierintälaakereissa äärimmäisissä olosuhteissa.
Kalvovoitelu:
Kalvovoitelussa voiteluaine muodostaa täydellisen ja erottavan kerroksen vastakkaisten pintojen väliin, mikä estää tehokkaasti suoran kosketuksen epäpuhtauksien välillä. Kuormaa tukee voiteluainekalvon synnyttämä hydrodynaaminen tai hydrostaattinen paine. Kalvovoitelussa voiteluainekalvon paksuus on yleensä useita kertoja pinnan karheuden koko.
Kalvovoitelun ominaisuudet:
1. Ei suoraa kosketusta:Kalvovoitelulle on ominaista suoran kosketuksen puuttuminen vastakkaisten pintojen välillä. Sen sijaan voiteluainekalvo erottaa pinnat, mikä vähentää merkittävästi kitkaa.
2. Voiteluainekalvon paksuus:Voiteluainekalvon paksuus kalvovoitelussa on huomattavasti paksumpi kuin rajavoitelu, ja se on tyypillisesti mikrometreistä satoihin mikrometreihin.
3. Paine ja lämpötila:Kalvon voitelu toimii tehokkaasti alhaisemmissa paineissa ja lämpötiloissa, joissa voiteluainekalvo pystyy säilyttämään eheytensä ja tarjoamaan riittävän erotuksen.
4. Viskositeetti:Voiteluaineen viskositeetilla on ratkaiseva merkitys kalvon voiteluun. Suuremman viskositeetin omaavat voiteluaineet muodostavat yleensä paksumpia kalvoja, jotka tarjoavat paremman erotuksen ja vähentävät kitkaa.
Esimerkkejä kalvovoitelusta:
Kalvovoitelu havaitaan yleisesti laakereissa, suurnopeusvaihteissa, hydrodynaamisissa painelaakereissa ja monissa moottorin osissa, joissa säilytetään jatkuvaa ja keskeytymätöntä voiteluainekalvoa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että rajavoitelu sisältää suoran kosketuksen epäpuhtauksien välillä, käyttää ohuita voiteluainekalvoja ja sopii korkeapaineisiin ja korkeisiin lämpötiloihin. Toisaalta kalvovoitelu estää suoran kosketuksen, muodostaa paksumpia voiteluainekalvoja ja on tehokas alhaisemmissa paineissa ja lämpötiloissa. Sopivan voitelutavan valinta riippuu tietystä sovelluksesta, kuormituksesta, nopeudesta ja halutusta suorituskyvystä.