Los trabajos presentados son el resultado de ensayos realizados en los laboratorios de investigación y desarrollo Kluber Lubrication Munich y sobre la base de lubricantes propios donde se demuestra
el comportamiento y las ventajas comparativas de las distintas bases sintéticas respecto de las bases minerales. También es de destacar que los ensayos realizados son representativos y comparables porque
tienen el mismo paquete de aditivos, y de esa manera se puede comprobar las diferencias reales entre las distintas bases lubricantes estudiadas.
Los lubricantes ensayados son:
- Kluberoil GEM 1 N. Aceite de base
- mineral de alta perfomance
- Klubersynth GH 6. Aceite sintético
- de base Poliglicol
- Klubersyntn GEM 4. Aceite sintetico
- base PAO / SHC / Hidrocarburo Sintético
- Klubersynth G 2. Aceite sintetico base
- Ester (Biodegradable)
Condición de fricción mixta
En la lubricación de engranajes se presenta una de las condiciones más críticas para el lubricante, porque se está en una condición de fricción mixta, y por ese motivo los aditivos que se empleen deben ser especiales para esta condición de trabajo como anti desgaste (AW) y extrema presión (EP), además de aditivos
como antioxidantes, anticorrosivos e inhibidores de espuma. Deben superar los requerimientos de la norma DIN 51 517 parte 3 y su denominación es CLP.
Exigencias actuales
Las exigencias de los fabricantes de engranajes y de los consumidores finales aumentaron. El objetivo de los
fabricantes es ser competitivos ofreciendo mejores alternativas de costo en equipos que entregan mayores
potencias y mucho más compactos que en el pasado (menor peso y volumen). Se han mejorado los materiales, las durezas, rugosidades superficiales y por tal motivo el aceite lubricante juega un papel central
en esta condición. Estas exigencias en los flancos de los engranajes se traducen en:
- Mayor presión hertziana.
- Mayores pérdidas de potencia.
- Temperaturas más altas
- Disminución de volúmenes de aceite
- Poca capacidad de transferencia de calor.
Además se buscan nuevas aptitudes:
- Mayor vida útil de los componentes usados
- Condiciones operativas optimas en los rodamientos
- Largos períodos de re lubricación
- Filtración fina prolongando la vida útil del cartucho filtrante
- Larga vida útil de los sellos
Los aceites lubricante deben cumplir las normas DIN y AGMA para engranajes, sin embargo estas nuevas exigencias en la industria han llevado a que se modifiquen los requerimientos de las normas DIN para engranajes y ahora se exigen nuevos ensayos que deben cumplir los lubricantes para ser aptos para estas
nuevas condiciones de trabajo.
Sin embargo, estos requerimientos no alcanzan para cubrir las nuevas exigencias de lubricación que tienen en cuenta ensayos adicionales como ensayos no considerados en la norma, como por ejemplo:
- Ensayo FZG Scuffing más exigente, A/16,6/90
- Ensayo FZG Micro-pitting debe pasar el escalón 10 (Ensayo exigido por Flenders)
- Ensayo de desgaste para rodamientos FAG FE 8
- Compatibilidad sellos de estático y dinámicos según Freudenberg
- Ensayo para pinturas según Aqualack
- Ensayos para juntas según Loctite
- Ensayo de espuma Flenders
¿Cómo se pueden satisfacer estas necesidades?
Hoy en día, un lubricante de alta perfomance para engranaje debe formularse para que pueda satisfacer no
sólo la condición en el engrane sino también todos los elementos que forman parte del conjunto.
La capacidad de carga de un lubricante para engranajes depende, principalmente, de los aceites base, de los aditivos que contiene y del espesor de la película lubricante (hmin) y de su relación con las rugosidades de las superficies en contacto ( Ï ). Uno de los ensayos más importantes para verificar la aptitud de un lubricante para engranajes es el ensayo FZG con el cual se realizan varios de los ensayos que deben cumplir los lubricantes de alta performance por lo que vamos a explicar brevemente en que consiste el mismo.
¿Qué es el ensayo FZG?
Este ensayo es el más representativo para analizar las capacidades que debe tener un lubricante para
engranajes. El ensayo fue desarrollado por la Universidad Técnica de Munich en Alemania , y Kluber
Lubrication en su casa matriz en Munich, tiene su propio equipo para realizar todos los ensayos necesarios en el diseño y desarrollo de los nuevos lubricantes requeridos por fabricantes y clientes, además es con el que se han realizado los ensayos del presente trabajo.
El ensayo se realiza aumentando el par de torsión en etapas agregando pesos en distintos escalones, y el lubricante debe superar el máximo escalón sin que se produzca una falla por gripado. El gripado ocurre entre los picos de rugosidad en el engranaje cuando éstas se sueldan, debido a la combinación de carga, velocidad y altas temperaturas instantáneas. Las superficies se sueldan brevemente y se separan nuevamente por la rotación del engranaje, lo cual ocasiona daño parcial a los flancos de los dientes.
Hay distintas condiciones de ensayo según el tipo de perfil del flanco según el tipo de falla que se busca,
distintas velocidades y temperaturas de trabajo según sea un aceite lubricante o una grasa fluida.
Ensayo FZG Scuffing
Los aceites para engranajes deben pasar el escalón de carga 12 sin marcas de gripado o Scuffing en las
superficies de los engranajes. Picos de carga que pueden ocurrir debido a cargas por choque y vibraciones.
Todos los aceites Klüber superan el escalón 12 sin desgaste llegando al escalón 14 a partir de la viscosidad
220 mm2/seg.
Ensayo de Micropitting
Este tipo de falla se produce por lo general debajo de la superficie primitiva como manchas grises, pequeñas
porosidades de 10 a 20μm de profundidad que pueden generar un daño progresivo grave. Es difícil de detectar en una primera fase del daño, cuando se generaliza se aprecia un sector del flanco con la superficie opaca por una alta concentración de poros.
Este ensayo es una modificación del FZG Standard en una condición diferente al ensayo de scuffing El lubricante debe superar el escalón 10 de carga con una duración de 16hs. a 90° C con menos de un 20 % de
porosidad en su superficie.
En este ejemplo se grafican dos aceites sintéticos, uno de base sintética PAO o hidrocarburo sintético, y un
poliglicol comparados con un aceite mineral con aditivación convencional para que se observe cómo aumenta el desgaste en el aceite sin aditivación contra el micropitting. Todos los lubricantes desarrollados
por Klüber, minerales y sintéticos, poseen aditivos para contrarrestar este tipo de falla y cumplir con las
nuevas exigencias para engranajes.
El ensayo se hizo a dos temperaturas de trabajo, la que establece la Norma a 90° C y a 60° C, que es la temperatura normal de trabajo, y pasó el ensayo en ambas condiciones.
Ensayo de desgastes en rodamientos
El ensayo FAG FE 8 ha sido diseñado para exigir al lubricante en condiciones de carga axial de 80 KN a 80° C,
durante un tiempo de 80hs, a 7,5rpm. Rodamiento FAG 81212 de rodillo axilal, con jaula de Bronce. El equipo de ensayo y el tipo es como se detalla a continuación y se estableció que el lubricante debe pasar el ensayo con un desgaste menor a 30mg en el rodillo y 300mg en la jaula de bronce.
Resultados de los ensayos
Todos los aceites ensayados de Klüber Mineral, sintético SHC, sintético (ester) Biodegradable, y sintético
poliglicol están por debajo de la los valores especificados por la norma.