Petrol Ofisi, bugünden yarına hazır olmak adına sektör dinamiklerini yakından takip ederek geleceğin enerji ihtiyaçlarını karşılama vizyonu ile ürün portföyünü geliştirmek için AR-GE yatırımlarına tüm gücüyle devam ediyor. Şirketin bu kapsamda çalıştığı alanlardan biri de gresler.
Hızla gelişen ve büyüyen elektrikli araç pazarı ihtiyaçlarını karşılamak için çalışan Petrol Ofisi’nin yakın zamanda yürüttüğü projelerden biri; 29 Nisan - 2 Mayıs 2023 tarihleri arasında gerçekleşen Avrupa Yağlama Gresi Enstitüsü’nün (ELGI) yıllık genel toplantısında, Petrol Ofisi Teknoloji Merkezi (POTEM) Müdürü Sevda Şahan ve Petrol Ofisi AR-GE Mühendisi Ece Korkut tarafından sunuldu.
Genel Bilgi
Greslerin performans gereksinimleri, uygulama alanlarına ve bu uygulama alanlarının ihtiyaçlarına bağlıdır. Gresler, sıvı yağların tutunamayacağı yağlama haznesi olmayan yatakların yağlanmasında sürtünmeden kaynaklanan enerji kayıplarını azaltmak için kullanılır.
ICE’ler (içten yanmalı motorlu taşıtlar), yağlayıcı olarak motor yağları, şasi ve tekerlek yatağı gresleri, şanzıman / diferansiyel yağları, fren ve soğutma sıvıları kullanır.
HEV’ler (hibrit elektrikli araçlar) ICE’ler gibi motor yağları kullanır ancak gelişmiş teknik özellikler gerektirir, şasi ve tekerlek yatağı gresleri, şanzıman / diferansiyel yağları, fren ve soğutma sıvıları kullanır. EV’ler (elektrikli araçlar) motor yağı kullanmaz, ancak şasi ve tekerlek yatağı gresleri, şanzıman / diferansiyel yağları, fren ve soğutma sıvıları kullanmaları gerekir.
EV’ler ve HEV’ler, ICE’lere kıyasla daha yüksek torklara, çalışma sıcaklıklarına ve ayrıca elektromanyetik alana sahip olup bu araçlar için uygulanan yağlama teknikleri, ICE’lere uygulananlar kadar verimli çözümler değildir. EV’lerin elektrik bileşenleri ICE’lerden daha fazladır.
Ticari geleneksel yağlayıcılar ve greslerin EV uygulamalarında kullanım potansiyeli vardır. Ancak tribolojik, elektrokimyasal ve termal özellikleri EV’lerin gereksinimlerine göre iyileştirilmelidir.
Bu nedenle EV’lerin yağlayıcılarının, geleneksel yağlayıcılar ve greslerle karşılaştırıldığında elektrikle daha az etkileşim potansiyeline sahip olması beklenir. EV ve HEV yağlayıcılarının sahip olması gereken farklı özelliklerden bazıları şunlardır:
- Termal iletkenlik ve ısı transferi
- Elastomerler ve polimerlerle uyumluluk
- Daha iyi korozyon (bakır korozyonu) koruması
- Daha iyi sürtünme koruması
- Daha iyi aşınma koruması
- Daha yüksek çalışma sıcaklıkları
Ek olarak bu karakteristik ihtiyaçların analizi için yeni test yöntemleri de geliştirilmektedir. Karakteristikler hakkında kısa bilgilendirme aşağıda yapılmaktadır.
Elektrik İletkenliği
EV’ler, ICE’lere kıyasla daha fazla elektrikli bileşene sahiptir. Bu nedenle EV yağlayıcılarının, geleneksel yağlayıcı ve greslere kıyasla elektrikle daha az etkileşim potansiyeline sahip olması beklenir. Elektrik alanı, kimyasal değişimlerle gresleri bozabilir. EV’nin motoruyla temas eden yağların yüksek elektrik iletkenliği kısa devreye neden olabilir. Bu nedenle bu amaçla kullanılacak yağlayıcılar düşük elektrik iletkenliğine sahip olmalıdır.
Elektriksel deşarj veya elektriksel hasardan kaçınmak için elektriksel direncin etkisi, dielektrik sabitinin etkisinden daha önemlidir. Bu amaçla kullanılacak greslerin elektrik direnci düşük ve dielektrik sabiti yüksek olmalıdır. Yağlayıcının dielektrik dayanımı, baz yağ değişimi ile optimize edilebilir. Benzer şekilde, katkı maddelerinin kullanılması, yağın dielektrik dayanımının optimize edilmesine yardımcı olabilir.
Termal İletkenlik
EV uygulamaları, ICE’lere kıyasla çalışma koşullarında daha yüksek ısı üretir. Bu nedenle EV’lerdeki yağlayıcıların iyi bir termal kararlılığa sahip olması gerekir. E-greslerin ve E-yağlayıcıların ısı transferi ve soğutma kabiliyetinin geleneksel yağlayıcılara göre iyileştirilmesi beklenmektedir. Termal iletkenlik özelliği kullanılan baz yağların yapısından etkilenir.
Elastomer/Polimer Uyumluluğu
EV'lerin gövde bileşenleri, ICE’lere kıyasla yeni alaşımlar, yeni polimer türleri ve farklı elastomerler içerir. Yağlayıcılar bu yeni ve farklı bileşenlerle temas edecektir. Bu nedenle EV'lerde kullanılan yağlayıcılar daha iyi malzeme uyumluluğuna sahip olmalıdır.
Korozyon Koruması
EV’lerin ve HEV’lerin bileşenleri, çoğunlukla bakırdan oluşur. EV’lerdeki yağlayıcılar, daha fazla bakır yüzeyle temas ettiğinden düşük bakır reaktivitesine sahip olmalıdır.
Aşınma Direnci
E-greslerin beklenen performans özelliklerinden biri, iyi aşınma korumasıdır. AW (aşınma önleyici) ve EP (aşırı basınç) katkı maddeleri, greslerin kayma kararlılığı performanslarını bozma eğilimindedir.
Stabilite
Genel olarak EP ve AW katkı maddelerinin eklenmesi greslerin ömrünü etkiler. E-greslere EP ve AW ilavesi özenle düşünülmelidir, doğru seçimlerin yapılması da kritik karar aşamalarındandır. Ayrıca e-greslerin termal ve elektriksel bozunmaya karşı direnci iyi olmalıdır.
Çalışma Sıcaklıkları
E-gresler daha yüksek çalışma sıcaklığı performans özelliklerine sahip olmalıdır. Genel olarak e-greslerin uygulama alanı tekerlek yatağı üzerindedir. EV'lerin özellikle elektrik motoru yataklarında daha yüksek damlama noktalı gresler gerektirir. Daha yüksek çalışma sıcaklıkları, greslerin ömrünü azaltma eğilimindedir.
Suya Dayanıklılık
Su ve farklı tipte katkı maddeleri, yağların bozulma gerilimini azaltır. EV’ler ve HEV’ler, elektro ıslanma olasılığını ortadan kaldırmak için yüksek su direnci özelliğine sahip olmalıdır.
E-greslerde Nanopartiküllerin (NP’ler) Kullanımı
ICE yağlarından EV yağları geliştirmeye yönelik en başarılı yaklaşımlardan biri, nano bazlı sürtünme düzenleyicilerin kullanılmasıdır. Yağlara NP'lerin eklenmesi, yağların ısıl kapasitesini ve ısıl iletkenliğini iyileştirebilir, tribolojik performansı iyileştirebilir, sistemdeki enerji taşıyıcılarının artmasına neden olduğu için termal iletkenliği arttırır. Karbon nanotüplerin (CNT) geniş bir kullanım alanı vardır. İyi termal ve elektriksel iletkenliğe sahiptirler. Açık havada 750 0C'ye kadar kararlılıklarını koruyabilirler.
Titanyum ve Molibden geçiş metalleridir ve sırasıyla TiO2 ve MoS2 olan katı yağlayıcı formlara sahiptirler. TiO2 NP'lerin tribolojik özellikleri geliştirdiğini bildiren birçok çalışma mevcuttur. TiO2 ve MoS2 NP'lerinin yağlayıcılarda diğer NP'lere göre daha iyi tribolojik performans gösterdiğine dair çalışmalar yapılmaktadır.
Sabun Tipi ve Baz Yağ Seçimi
Piyasadaki en popüler sabunlardan biri lityum bazlı greslerdir. Araçların tekerlek yataklarının yağlanmasında genellikle lityum/lityum kompleks ve poliüre gresleri kullanılır.
EV yağlayıcılarında kullanılan baz yağ yüksek viskozite indeksi, yüksek ısı kapasitesi, termal iletkenlik ve soğutma özelliklerine sahip olmalıdır. EV’lerin ve HEV’lerin yağlanmasında enerji verimliliğini artırmak için düşük viskoziteli yağların greslerde kullanılması önerilir.
Deneysel Tasarım
EV/HEV greslerinin geliştirme sürecine baz yağ seçimi ile başlanmalıdır. Bu çalışmada uygulanan baz yağların seçimi tablo-1'deki parametrelere göre yapılmıştır.
Baz yağ seçiminde özellikle bakır korozyon performansı, elektrokimyasal özellikler, termal özellikler ile elastomer ve polimer uyumluluğuna odaklanılmaktadır. Ayrıca bu yeni karakteristik ihtiyaçların analizi için yeni standart test yöntemleri geliştirilmektedir.
Geliştirilen ürünün performans özelliklerini değerlendirmek için bazı standart test yöntemleri ve ayrıca yeni farklı performans özelliklerini karakterize etmek için revize edilmiş standart test yöntemleri uygulanmıştır. Bilgilerimize göre, greslerin elektriksel iletkenliği, dielektrik kırılma gerilimi, viskozite değişimleri, uyumluluğunu ölçmek için belirlenmiş standart bir test yöntemi yoktur. E-yağlayıcı ve e-gresin geliştirilmesi birden fazla nedenden dolayı zor bir iştir. Bu çalışmada kullanılan gres numuneleri Petrol Ofisi Teknoloji Merkezi (POTEM) Laboratuvarı'nda formüle edilmiş ve üretilmiştir. Genel olarak e-gres formülasyon adımları, çalışma koşullarının gerekliliklerine göre belirlenmelidir.
Çalışma süresince kullanılan referanslar ELGI sunumunda detaylıca paylaşılmıştır.
