Significato della lubrificazione

La lubrificazione è il controllo dell’attrito e dell’usura mediante l’introduzione di un film che riduce l’attrito tra superfici in movimento in contatto. Il lubrificante usato può essere una sostanza fluida, solida o plastica.

Anche se questa è una definizione valida, non si rende conto di tutto ciò che la lubrificazione effettivamente realizza.

Molte sostanze diverse possono essere usate per lubrificare una superficie. L’olio e il grasso sono i più comuni. Il grasso è composto da olio e un agente addensante per ottenere la sua consistenza, mentre l’olio è ciò che effettivamente lubrifica. Gli oli possono essere sintetici, vegetali o minerali, così come una combinazione di questi.

L’applicazione determina quale olio, comunemente chiamato olio base, dovrebbe essere usato. In condizioni estreme, gli oli sintetici possono essere utili. Dove l’ambiente è una preoccupazione, possono essere utilizzati oli base vegetali.

I lubrificanti contenenti olio hanno additivi che migliorano, aggiungono o sopprimono le proprietà dell’olio base. La quantità di additivi dipende dal tipo di olio e dall’applicazione per cui sarà usato. Per esempio, l’olio motore potrebbe avere un disperdente aggiunto.

Un disperdente mantiene la materia insolubile conglomerata insieme per essere rimossa dal filtro durante la circolazione. In ambienti che subiscono temperature estreme, dal freddo al caldo, si può aggiungere un miglioratore dell’indice di viscosità (VI). Questi additivi sono lunghe molecole organiche che rimangono raggruppate in condizioni di freddo e si disfano in ambienti più caldi.

Questo processo cambia la viscosità dell’olio e gli permette di scorrere meglio in condizioni di freddo, pur mantenendo le sue proprietà ad alta temperatura. L’unico problema con gli additivi è che possono essere esauriti, e per riportarli a livelli sufficienti, generalmente il volume dell’olio deve essere sostituito.

Il ruolo di un lubrificante

Le funzioni principali di un lubrificante sono:

• Ridurre l’attrito
• Prevenire l’usura
• Proteggere l’attrezzatura dalla corrosione
• Controllare la temperatura (dissipare il calore)
• Controllare la contaminazione (portare i contaminanti
• Trasmettere la potenza (idraulica)
• Fornire una tenuta fluida

A volte le funzioni di ridurre l’attrito e prevenire l’usura sono usate in modo intercambiabile. Tuttavia, l’attrito è la resistenza al movimento e l’usura è la perdita di materiale come risultato dell’attrito, della fatica del contatto e della corrosione. C’è una differenza significativa. Infatti, non tutto ciò che causa l’attrito (per esempio, l’attrito fluido) causa l’usura, e non tutto ciò che causa l’usura (per esempio, l’erosione cavitazionale) causa l’attrito.

Ridurre l’attrito è un obiettivo chiave della lubrificazione, ma ci sono molti altri benefici di questo processo. I film lubrificanti possono aiutare a prevenire la corrosione proteggendo la superficie dall’acqua e da altre sostanze corrosive. Inoltre, giocano un ruolo importante nel controllo della contaminazione all’interno dei sistemi.

Il lubrificante funziona come un condotto in cui trasporta i contaminanti ai filtri per essere rimossi. Questi fluidi aiutano anche nel controllo della temperatura assorbendo il calore dalle superfici e trasferendolo in un punto di temperatura inferiore dove può essere dissipato.

Tipi di lubrificazione

Ci sono tre diversi tipi di lubrificazione: limite, misto e film completo. Ogni tipo è diverso, ma tutti si basano su un lubrificante e sugli additivi all’interno degli oli per proteggere dall’usura.

La lubrificazione a film intero può essere suddivisa in due forme: idrodinamica ed elastoidrodinamica. La lubrificazione idrodinamica si verifica quando due superfici in movimento di scorrimento (l’una rispetto all’altra) sono completamente separate da un film di fluido.

La lubrificazione elastoidrodinamica è simile ma si verifica quando le superfici sono in movimento di rotolamento (l’una rispetto all’altra). Lo strato di film in condizioni elastoidrodinamiche è molto più sottile di quello della lubrificazione idrodinamica e la pressione sul film è maggiore. Si chiama elastoidrodinamica perché il film deforma elasticamente la superficie di rotolamento per lubrificarla.

Anche sulle superfici più lucide e lisce sono presenti delle irregolarità. Sporgono dalla superficie formando picchi e valli a livello microscopico. Questi picchi sono chiamati asperità. Affinché siano soddisfatte le condizioni di film completo, il film lubrificante deve essere più spesso della lunghezza delle asperità. Questo tipo di lubrificazione protegge le superfici nel modo più efficace ed è il più desiderato.

La lubrificazione limite si trova dove ci sono frequenti partenze e arresti e dove sono presenti condizioni di carico d’urto. Alcuni oli hanno additivi a pressione estrema (EP) o antiusura (AW) per aiutare a proteggere le superfici nel caso in cui non sia possibile ottenere un film completo a causa della velocità, del carico o di altri fattori.

Questi additivi aderiscono alle superfici metalliche e formano uno strato sacrificale che protegge il metallo dall’usura. La lubrificazione limite si verifica quando le due superfici sono in contatto in modo tale che solo lo strato EP o AW è tutto ciò che le protegge. Questo non è l’ideale, perché causa un alto attrito, calore e altri effetti indesiderati.

La lubrificazione mista è un incrocio tra la lubrificazione limite e quella idrodinamica. Mentre la maggior parte delle superfici sono separate da uno strato lubrificante, le asperità sono ancora in contatto tra loro. È qui che gli additivi entrano di nuovo in gioco.

Con una migliore comprensione di questo processo, dovrebbe essere più facile definire cosa sia effettivamente la lubrificazione. È un processo di separazione delle superfici o di protezione delle stesse in modo da ridurre l’attrito, il calore, l’usura e il consumo di energia. Questo può essere realizzato usando oli, grassi, gas o altri fluidi. Quindi, la prossima volta che cambiate l’olio nella vostra auto o ingrassate un cuscinetto, rendetevi conto che c’è molto di più di quello che si vede.