Blog - Smary przemysłowe - klasyfikacja NLGI i typy zagęszczaczy FEHCHEM

Smar plastyczny składa się z trzech elementów: oleju bazowego (mineralna lub syntetyczna baza smarująca, stanowiąca 70-95% masy smaru), zagęszczacza (substancja nadająca konsystencję i utrzymująca olej w strukturze) oraz pakietu dodatków (przeciwzużyciowe EP, antykorozyjne, antyutleniające i inne). Każdy z tych elementów wpływa na zakres temperatur, odporność na wodę, obciążenie i trwałość smaru.

Dobór smaru do konkretnej aplikacji wymaga zrozumienia dwóch parametrów: konsystencji (klasyfikacja NLGI) i rodzaju zagęszczacza. Pierwszy mówi o twardości smaru, drugi - o jego zachowaniu w ekstremalnych warunkach. Poniższy artykuł wyjaśnia oba te systemy i podpowiada, jak je interpretować przy doborze smaru do maszyn.

Klasyfikacja NLGI - co mówi o smarze?

NLGI (National Lubricating Grease Institute) to międzynarodowy system klasyfikacji smarów plastycznych według konsystencji. Konsystencję mierzy się testem penetracji stożkowej: standardowy stożek o określonej masie opuszcza się w smar o temperaturze 25°C i mierzy głębokość wniknięcia po 5 sekundach. Im głębiej stożek wnika, tym smar jest miększy - i odwrotnie.

Skala NLGI obejmuje klasy od 000 (najmiększy, zbliżony do oleju) do 6 (najtwardszy, zbliżony do bloku). W przemyśle najczęściej spotyka się klasy od 00 do 3.

Skala NLGI - klasy konsystencji

Klasa NLGI	Penetracja [0,1 mm]	Konsystencja	Typowe zastosowania
000	445-475	Bardzo płynny (jak gęsty olej)	Centralne układy smarowania, skrzynie biegów
00	400-430	Półpłynny	Centralne układy smarowania, przekładnie zamknięte
0	355-385	Bardzo miękki	Centralne smarowanie, przekładnie, łożyska ślizgowe
1	310-340	Miękki	Łożyska toczne niskoobrotowe, centralne smarowanie
2	265-295	Średni (jak masło)	Łożyska toczne - standard przemysłowy. Najczęstsza klasa
3	220-250	Twardy	Łożyska pionowe, łożyska szybkoobrotowe, uszczelnienia
4	175-205	Bardzo twardy	Zastosowania specjalne (rzadko spotykane)
5	130-160	Półstały	Bloki smarujące, uszczelnienia
6	85-115	Stały (jak blok)	Specjalne (korek, zamknięcia)

NLGI 2 - dlaczego to standard?

Klasa NLGI 2 to najczęściej stosowana konsystencja w przemyśle. Smar tej klasy jest wystarczająco twardy, by nie wyciekać z łożysk tocznych i utrzymywać się na smarowanych elementach, a jednocześnie wystarczająco miękki, by zapewnić dobry przepływ do strefy tarcia. Większość zaleceń producentów łożysk (SKF, FAG, NSK, Timken) odnosi się właśnie do smarów NLGI 2.

Klasy 0 i 1 stosuje się w centralnych układach smarowania, gdzie smar musi przepływać przez rurki i dysze. Klasa 3 sprawdza się w łożyskach pionowych, gdzie miększy smar mógłby spływać pod wpływem grawitacji, oraz w łożyskach szybkoobrotowych, gdzie nadmiar smaru powodowałby przegrzewanie.

Typy zagęszczaczy - rdzeń właściwości smaru

Konsystencja NLGI mówi o twardości, ale nie mówi o tym, jak smar zachowuje się w wysokich temperaturach, czy jest odporny na wodę, czy nadaje się do pracy w piecu. Te właściwości określa zagęszczacz - substancja tworząca trójwymiarową strukturę, która utrzymuje olej bazowy w swoich „kieszeniach" i uwalnia go stopniowo w strefie tarcia.

Zagęszczacze dzielą się na dwie główne grupy: mydlane (sole kwasów tłuszczowych z metalami) i niemydlane (nieorganiczne lub organiczne polimery).

Zagęszczacze mydlane proste

Smary litowe (Li)

Najbardziej uniwersalny i najpowszechniej stosowany typ smaru. Stanowi on największy udział w rynku smarów plastycznych. Zagęszczacz litowy to mydło litowe (stearynian litu lub 12-hydroksystearynian litu). Smary litowe charakteryzują się dobrą odpornością na wodę, szerokim zakresem temperatur (typowo od -30°C do +120°C, krótkotrwale do +130°C) i dobrymi właściwościami mechanicznymi.

Punkt kroplenia: ok. 180-200°C. Smar litowy jest „domyślnym" wyborem dla łożysk tocznych, przegubów, podwozi i wielu zastosowań ogólnoprzemysłowych. Jeśli producent maszyny nie precyzuje typu zagęszczacza, smar litowy NLGI 2 jest bezpiecznym punktem wyjścia.

Smary wapniowe (Ca)

Zagęszczacz wapniowy (mydło wapniowe) zapewnia bardzo dobrą odporność na wodę - lepszą niż litowy. Smary wapniowe sprawdzają się w środowiskach mokrych: pompy wodne, maszyny pracujące w wilgotnych halach, elementy narażone na bezpośredni kontakt z wodą.

Ograniczenie: niższy zakres temperaturowy - typowo do +80°C (standardowe smary wapniowe). Punkt kroplenia: ok. 100°C. Z tego powodu smary wapniowe proste są stosowane głównie w aplikacjach niskotemperaturowych, gdzie odporność na wodę jest priorytetem.

Smary sodowe (Na)

Zagęszczacz sodowy (mydło sodowe) dobrze radzi sobie z wysokimi temperaturami (punkt kroplenia ok. 170-200°C), ale ma niską odporność na wodę - rozpuszcza się w wilgotnym środowisku. Smary sodowe mają dziś ograniczone zastosowanie - w dużej mierze zostały wyparte przez smary litowe i kompleksowe, które łączą odporność termiczną z odpornością na wodę.

Zagęszczacze mydlane kompleksowe

Zagęszczacze kompleksowe to mydła co najmniej dwóch kwasów o różnej długości łańcucha węglowego. Ta złożona struktura podwyższa punkt kroplenia i rozszerza zakres temperatur w porównaniu z odpowiadającymi im mydłami prostymi.

Smary kompleksowo-litowe (Li-complex)

Rozszerzenie smaru litowego o punkt kroplenia powyżej 250°C i zakres pracy typowo od -30°C do +150°C (krótkotrwale do +180°C). Zachowują dobrą odporność na wodę, właściwości EP i stabilność mechaniczną. To aktualnie najszybciej rosnący segment rynku smarów - stosowane w łożyskach pracujących w podwyższonych temperaturach, przemyśle hutniczym, energetyce i motoryzacji.

Smary kompleksowo-wapniowe (Ca-complex) i sulfonianowo-wapniowe (CaSO₄)

Punkt kroplenia powyżej 250°C, bardzo dobra odporność na wodę i naturalne właściwości EP (nie wymagają tak dużej ilości dodatków EP jak smary litowe). Smary na bazie kompleksu sulfonianu wapnia (CaSO₄) łączą ochronę antykorozyjną z właściwościami EP, co sprawia, że stosuje się je w maszynach ciężkich, hutnictwie i energetyce.

Smary kompleksowo-glinowe (Al-complex)

Zagęszczacz aluminiowo-kompleksowy zapewnia wysoką przyczepność do powierzchni, dobrą odporność na wodę i stabilność termiczną (punkt kroplenia >250°C). Smary te są bezbarwne i bezwonne, co sprawia, że znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym (z odpowiednim certyfikatem NSF H1) oraz tam, gdzie liczy się czystość wizualna - np. w opakowaniach, liniach rozlewniczych i urządzeniach pakujących.

Zagęszczacze niemydlane

Smary bentonitowe (glinkowe)

Bentonit to minerał ilasty, który nie tworzy mydła - smar bentonitowy nie ma punktu kroplenia w klasycznym rozumieniu. Oznacza to, że nie „topi się" w wysokiej temperaturze (pozostaje stabilny nawet w +250°C i wyżej). To kluczowa zaleta w aplikacjach ekstremalnie wysokotemperaturowych: piece, suszarnie, walcownie, odlewnie.

Ograniczenia: smary bentonitowe mogą mieć słabsze właściwości smarne przy niższych temperaturach i gorszą pompowalność niż smary mydlane. Nie nadają się do centralnych układów smarowania.

Smary polimocznikowe (poliuretanowe)

Zagęszczacz polimocznikowy jest całkowicie syntetyczny - nie zawiera mydła ani jonów metali. Brak jonów metalicznych sprawia, że smar polimocznikowy wolniej ulega utlenianiu w wysokich temperaturach, co przekłada się na dłuższą żywotność. Zakres temperatur: typowo od -30°C do +180°C (krótkotrwale wyżej). Dobra pompowalność i stabilność mechaniczna.

Smary polimocznikowe są stosowane w łożyskach szybkoobrotowych (np. silniki elektryczne), aplikacjach wymagających długich interwałów serwisowych (longlife) i w przemyśle spożywczym (z certyfikatem H1). Ich wadą jest ograniczona kompatybilność z innymi typami zagęszczaczy - mieszanie smaru polimocznikowego z litowym lub wapniowym może prowadzić do utraty konsystencji.

Smary silikonowe

Smary na bazie olejów silikonowych z zagęszczaczami silikonowymi lub litowymi. Chemicznie obojętne, bezbarwne, bezzapachowe. Zakres temperatur: typowo od -50°C do +200°C. Stosowane do smarowania elementów z tworzyw sztucznych, gumy i elastomerów, gdzie oleje mineralne mogłyby powodować pęcznienie lub degradację. W przemyśle spożywczym i farmaceutycznym (z certyfikatem NSF H1) oraz w elektronice.

Ograniczenie: niskie właściwości EP - smary silikonowe nie nadają się do obciążonych łożysk stalowych.

Porównanie zagęszczaczy - tabela zbiorcza

Zagęszczacz	Punkt kroplenia	Zakres temp. pracy	Odporność na wodę	Główne zastosowania
Litowy (Li)	~190°C	-30 do +120°C	Dobra	Uniwersalny - łożyska, przeguby, podwozia
Kompleksowo-litowy	>250°C	-30 do +150°C	Dobra	Łożyska w podwyższonych temp., hutnictwo
Wapniowy (Ca)	~100°C	-20 do +80°C	Bardzo dobra	Środowiska mokre, pompy wodne
Kompleksowo-wapniowy	>250°C	-20 do +150°C	Bardzo dobra	Maszyny ciężkie, hutnictwo, energetyka
Aluminiowo-kompleksowy	>250°C	-30 do +150°C	Bardzo dobra	Przemysł spożywczy, opakowania
Sodowy (Na)	~180°C	-20 do +120°C	Słaba	Ograniczone (historyczne)
Bentonitowy	Brak (nietopliwy)	0 do +250°C+	Dobra	Piece, suszarnie, odlewnie
Polimocznikowy	>250°C	-30 do +180°C	Dobra	Longlife, silniki elektryczne, przemysł spożywczy
Silikonowy	Zależy od zagęszcz.	-50 do +200°C	Dobra	Tworzywa sztuczne, guma, elektronika, spożywczy

Wartości orientacyjne - konkretne parametry zależą od receptury. Sprawdź kartę techniczną (TDS) produktu.

Kompatybilność zagęszczaczy - na co uważać

Mieszanie smarów o różnych zagęszczaczach to jedno z najczęstszych źródeł problemów eksploatacyjnych. Niekompatybilne zagęszczacze mogą reagować ze sobą, powodując:

Zmianę konsystencji (zmiękczenie lub stwardnienie smaru).
Separację oleju bazowego z zagęszczacza.
Utratę właściwości smarnych, antykorozyjnych lub EP.

Ogólna zasada: smary litowe i kompleksowo-litowe są ze sobą kompatybilne. Smary wapniowe i litowe - zazwyczaj kompatybilne. Smary polimocznikowe, bentonitowe i silikonowe - wymagają szczególnej ostrożności, ponieważ często są niekompatybilne z zagęszczaczami mydlanymi.

Przed zmianą smaru na inny typ zagęszczacza należy: wyczyścić punkt smarowania z resztek starego smaru, skrócić pierwszy interwał dosmarowania po zmianie i monitorować stan łożyska (temperatura, wibracje) przez pierwsze dni pracy.

Jak dobrać smar - podsumowanie krok po kroku

Sprawdź zalecenia producenta maszyny (OEM) - specyfikacja podaje wymaganą klasę NLGI, typ zagęszczacza i ewentualne dopuszczenia (np. SKF, FAG, DIN 51825).
Określ temperaturę pracy - smar musi mieścić się w zakresie temperatur aplikacji z odpowiednim marginesem. Punkt kroplenia powinien być co najmniej 30-40°C wyższy od maksymalnej temperatury pracy.
Oceń obciążenie - przy dużych naciskach wybieraj smary z dodatkami EP. Sprawdź obciążenie zespawania (test 4-kulowy) - wyższe wartości oznaczają lepszą ochronę.
Sprawdź środowisko - wilgoć wymaga smaru odpornego na wodę (wapniowy, kompleksowo-wapniowy). Zapylenie wymaga smaru o dobrej przyczepności. Przemysł spożywczy wymaga certyfikatu NSF H1.
Dobierz konsystencję (NLGI) - NLGI 2 do łożysk tocznych (standard), NLGI 0-1 do centralnego smarowania, NLGI 3 do łożysk pionowych i szybkoobrotowych.
Sprawdź kompatybilność - z uszczelnieniami (materiał elastomeru), z dotychczasowym smarem (typ zagęszczacza) i z bazą olejową (mineralna vs syntetyczna).

Oznaczenia smarów wg DIN 51825 - jak czytać?

Norma DIN 51825 koduje kluczowe parametry smaru w krótkim oznaczeniu. Przykładowe oznaczenie:

KP2N-30 oznacza:

K - smar plastyczny (Konsistenzfett)
P - z dodatkami EP (Hochdruckzusätze)
2 - klasa NLGI 2
N - górna granica temperatury pracy (N = +140°C wg DIN 51825)
-30 - dolna granica temperatury pracy: -30°C

Litery oznaczające górną temperaturę w DIN 51825: C = +60°C, D = +80°C, E = +100°C, F = +120°C, G = +140°C, K = +160°C, M = +180°C, N = +140°C (zakres rozszerzony z EP), P = +220°C, R = +180°C (syntetyczny). Dokładne wartości zależą od edycji normy i specyfiki smaru.

Oznaczenie DIN 51825 pozwala szybko ocenić, czy smar spełnia wymagania konkretnej aplikacji, bez wczytywania się w pełną kartę techniczną.

Najczęściej zadawane pytania o klasyfikację NLGI i zagęszczacze

1. Co oznacza klasa NLGI 2?

NLGI 2 to klasa konsystencji smaru plastycznego - oznacza średnią twardość (porównywalną z masłem). To najczęściej stosowana klasa w przemyśle, rekomendowana przez większość producentów łożysk tocznych.

2. Czym różni się smar litowy od kompleksowo-litowego?

Smar litowy (prosty) ma punkt kroplenia ok. 190°C i zakres pracy do +120°C. Smar kompleksowo-litowy ma punkt kroplenia powyżej 250°C i może pracować do +150°C. Kompleksowy jest lepszym wyborem do łożysk w podwyższonych temperaturach.

3. Czy mogę mieszać smary o różnych zagęszczaczach?

Nie jest to zalecane. Niekompatybilne zagęszczacze mogą reagować, powodując zmianę konsystencji i utratę właściwości. Smary litowe i kompleksowo-litowe są ze sobą kompatybilne. Smary polimocznikowe i bentonitowe wymagają ostrożności.

4. Jaki zagęszczacz wybrać do łożysk w piecu przemysłowym?

Do ekstremalnych temperatur (powyżej 200°C) sprawdzają się smary bentonitowe, które nie mają punktu kroplenia. Do temperatur 150-180°C można stosować smary kompleksowo-litowe lub polimocznikowe.

5. Jaki smar wybrać do centralnego układu smarowania?

Centralne układy smarowania wymagają smarów o niższej konsystencji - NLGI 0 lub NLGI 00 - zapewniającej pompowalność przez rurki i dysze. Typ zagęszczacza dobierz do warunków pracy (temperatura, obciążenie, wilgotność).