⛽ Penetracja smarow plastycznych
Oznaczanie konsystencji (twardosci) smarow plastycznych metoda penetracji stozkowej. Pomiar glebokosci zanurzenia standardowego stozka pod wlasnym ciezarem.
Przegląd
Penetracja stozkowa jest podstawowa metoda oceny konsystencji (twardosci) smarow plastycznych i wazeliny technicznej. Wynik penetracji sluzy do klasyfikacji smaru wg systemu NLGI (National Lubricating Grease Institute) na 9 klas konsystencji — od klasy 000 (polplyn) do klasy 6 (bardzo twardy blok). Klasyfikacja NLGI jest uniwersalnym jezykiem opisu konsystencji smarow na calym swiecie.
Metoda polega na pomiarze glebokosci wnikniecia (w dziesiatych czesciach milimetra) standardowego stozka metalowego o okreslonej masie (102,5 g lub 9,38 g dla stozków zmniejszonych) w probke smaru w ciagu 5 sekund w temperaturze 25°C. Im glebieja penetracja, tym miekszy smar. Norma rozroznia penetracje nieobrabianego smaru (P0), penetracje smaru obrobioneego 60 podwojnymi skokami ugniatacza (P60) oraz penetracje smaru obrobionego dluzej.
Klasy NLGI i zakresy penetracji P60: 000 (445–475), 00 (400–430), 0 (355–385), 1 (310–340), 2 (265–295), 3 (220–250), 4 (175–205), 5 (130–160), 6 (85–115). Najczesciej stosowana w motoryzacji i przemysle jest klasa NLGI 2 (P60 = 265–295 × 0,1 mm).
Penetracja smarow jest parametrem kluczowym w doborze smaru do konkretnego zastosowania — zbyt miekki smar wyplywa z lozyska, zbyt twardy nie dostarcza srodka smarnego do strefy tarcia. Wynik badania jest wymagany we wszystkich kartach charakterystyk (TDS) smarow i stanowi podstawe kontroli jakosci w produkcji smarow.
Zasada metody
Probke smaru umieszcza sie w standardowym pojemniku (kubku) o srednicy 77 mm i glebokosci 58 mm. Dla penetracji obrobionej (P60) smar jest wczesniej ugniatany 60 podwojnymi skokami w ugniataczu (grease worker). Pojemnik ze smarem termostatuje sie do 25°C, a nastepnie umieszcza pod penetrometrem. Standardowy stozek metalowy (kat 30°, masa 102,5 g lacznie z trzonem) ustawia sie tak, aby jego wierzcholek stykal sie z powierzchnia smaru. Zwalnia sie stozek i po 5 sekundach od zwolnienia odczytuje glebokosc wnikniecia na skali penetrometru z dokladnoscia 0,1 mm (1 jednostka penetracji = 0,1 mm).
Zastosowania
- Klasyfikacja smarow wg systemu NLGI (klasy 000–6)
- Kontrola jakosci w produkcji smarow plastycznych
- Badanie stabilnosci mechanicznej smarow (P0 vs P60 vs P100000)
- Dobor smarow do konkretnych zastosowan (lozyska, przekladnie, sruby)
- Kontrola odbiorcza smarow w przemysle motoryzacyjnym i lotniczym
- Badanie wplywu temperatury na konsystencje smaru
- Monitoring starzenia i degradacji smarow w eksploatacji
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Jednostka wyniku | × 0,1 mm (np. 265 = 26,5 mm) |
| Masa stozka z trzonem | 102,5 g (stozek pelny) |
| Czas penetracji | 5 ± 0,1 s |
| Temperatura badania | 25 ± 0,5°C |
| NLGI 2 (typowa) | P60 = 265–295 × 0,1 mm |
| Powtarzalnosc | ±4 jednostki penetracji (stozek pelny) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 2137:2020
- Tytuł (PL)
- Przetwory naftowe i srodki smarowe — Oznaczanie penetracji stozkowej smarow plastycznych i wazeliny
- Title (EN)
- Petroleum products and lubricants — Determination of cone penetration of lubricating greases and petrolatum
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie probki
Dokladnie wymieszaj smar w oryginalnym pojemniku. Unikaj napowietrzenia. Pobierz reprezentatywna probke.
2. Napelnienie ugniatacza (P60)
Napeln pojemnik ugniatacza smarem, unikajac pecherzow powietrza. Wloz plytke perforowana.
3. Ugniatanie smaru
Wykonaj 60 podwojnych skokow ugniatacza w tempie ok. 1 skok/s. Dla P0 pomin ten krok.
4. Napelnienie kubka penetracyjnego
Przeloz obrobiony smar do kubka penetracyjnego. Wyrownaj powierzchnie szpachelka, unikajac pecherzow powietrza.
5. Termostatowanie
Umiesc kubek ze smarem w lazni wodnej 25 ± 0,5°C. Termostatuj minimum 1 godzine (lub do osiagniecia 25°C w calej masie).
6. Ustawienie penetrometru
Umiesc kubek pod penetrometrem. Opusc stozek az wierzcholek dotknie powierzchni smaru. Wyzeruj skale.
7. Wykonanie penetracji
Zwolnij stozek i jednoczesnie uruchom stoper. Po dokladnie 5 sekundach zablokuj stozek. Odczytaj glebokosc wnikniecia.
8. Powtorzenie pomiarow
Wykonaj minimum 3 penetracje w roznych miejscach kubka (odleglosc min. 10 mm). Oblicz srednia.
9. Obliczenie wyniku
Wynik = srednia z minimum 3 pomiarow, wyrazona w jednostkach × 0,1 mm. Przypisz klase NLGI na podstawie tablicy.
10. Czyszczenie sprzetu
Oczysc stozek, trzon i pojemniki benzyna lakowa, a nastepnie toluenem. Osusz i przechowuj w ochronnym opakowaniu.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Penetrometr laboratoryjny | Anton Paar PNR 500, Koehler K95500, Normalab NPM 440 | 15 000–50 000 PLN |
| Stozek penetracyjny (pelny) | Stozek stalowy 30°, masa 102,5 g z trzonem, wg ISO 2137 | 1 000–3 000 PLN |
| Stozek polowy / cwierciowy | Do malych probek — masa 9,38 g (polowy), 2,34 g (cwierciowy) | 800–2 000 PLN |
| Ugniatacz smarow (grease worker) | Koehler K19500, pojemnik + plytka perforowana, reczny lub automatyczny | 5 000–15 000 PLN |
| Laznia termostatujaca | Julabo CORIO CD-200F, do termostatowania pojemnikow ze smarem (25°C) | 5 000–12 000 PLN |
| Pojemnik na smar (kubek) | Kubek penetracyjny ISO 2137 (d = 77 mm, h = 58 mm), stal nierdzewna | 300–800 PLN |
| Termometr laboratoryjny | Termometr Pt100 lub cieczowy 0–50°C, dokladnosc 0,5°C | 200–1 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Benzyna lakowa / nafta | 8032-32-4 | Do czyszczenia stozka, trzonia i pojemnikow po badaniu |
| Toluen | 108-88-3 | Rozpuszczalnik do usuwania zywicznych pozostalosci smarow |
| Smar referencyjny NLGI | — | Smar o certyfikowanej penetracji, do weryfikacji penetrometru |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Stozek penetracyjny — ostry wierzcholek, ryzyko zranienia przy manipulacji
- Benzyna lakowa — latwopalna, praca pod wyciagiem
- Toluen — toksyczny przy wdychaniu, stosowac ochrone drog oddechowych
- Rekawice ochronne przy manipulacji smarem (podrażnienie skory)
- Okulary ochronne i fartuch laboratoryjny obowiazkowe