La straordinaria performance dei grassi lubrificanti è largamente attribuita alle loro proprietà reologiche, che determinano come fluiscano e si comportino in diverse condizioni. I grassi mostrano una combinazione unica di caratteristiche sia solide che liquide, rendendoli sia resistenti alle perdite che altamente mobili quando sono sottoposti a forze di taglio.
IMMAGINA UN CUSCINETTO A RULLI RIEMPITO DI GRASSO A RIPOSO. In questo stato, il grasso si comporta come un solido, impedendo che fuoriesca facilmente dal cuscinetto. Questo è un vantaggio cruciale rispetto all’uso solo di olio, poiché assicura che il lubrificante rimanga al suo posto, anche in aree in cui non agiscono forze di taglio, come sulle spalle del cuscinetto, sulle guarnizioni e sul corpo.
Tuttavia, quando il cuscinetto inizia a ruotare, il grasso subisce una trasformazione notevole. Essendo sottoposto a forze di taglio, la viscosità apparente del grasso diminuisce, consentendo una maggiore facilità di flusso. Questo comportamento di assottigliamento sotto sforzo è il risultato della microstruttura del grasso, composta da una rete di fibre formate dalle molecole dell’additivo.
Durante la fase iniziale di “agita” dell’operazione del cuscinetto, il grasso è sottoposto a una sostanziale energia di taglio, causando l’allineamento delle fibre e la temporanea interruzione della rete. Ciò porta a una significativa diminuzione della viscosità del grasso, rendendolo altamente mobile e in grado di fluire nelle aree critiche del cuscinetto.
Mentre il cuscinetto continua a funzionare, il grasso entra nella fase di “sanguinamento”, in cui avviene solo un flusso lento e strisciante. Durante questa fase, i serbatoi semistazionari del grasso, formati nelle aree non coperte del cuscinetto, rilasciano lentamente l’olio base, rifornendo i sottili strati lubrificanti nelle piste di rotolamento. Questo rifornimento è cruciale per la lunga durata del cuscinetto, poiché garantisce un’offerta costante di lubrificante.
Per comprendere il comportamento complesso dei grassi lubrificanti, abbiamo sviluppato vari modelli e simulazioni. Uno di questi approcci è l’uso della dinamica molecolare a grana grossa, che permette lo studio delle interazioni tra i componenti del grasso a livello mesoscopico. Vedi fig. 2 per un esempio del tipo di sistemi che simuliamo. Nota che sebbene venga mostrata solo un’immagine bidimensionale, le simulazioni sono tridimensionali.
