Триботехника

Наиболее распространенные отечественные самосмазывающиеся материалы - АФ-Зам, АМАН-2, АМАН-4, Эстеран-33 в паре трения со сталью имеют коэффициент трения 0,1 и максимальную рабочую температуру до 300...350 0С.

В прецизионных узлах трения оптико-механических приборов, скользящих электрических контактах, а также в некоторых силовых узлах трения, работающих в широком диапазоне температур и высоких удельных нагрузок, применяют мягкие металлические покрытия, выполняющие роль смазочного материала. В качестве мягких металлических покрытий используют пленки олова, свинца, серебра (толщиной 1,5....100 мкм).

К недостаткам таких покрытий относятся:

невозможность восстановления пленки смазочного материала в процессе износа;

высокий коэффициент трения;

худший (по сравнению с жидкой смазкой) теплоотвод от поверхности трения.

26.8 Температурная стойкость граничных смазочных слоев

Граничными смазочными слоями могут быть слои, образованные на поверхности трения в результате физической адсорбции, хемосорбции и химической реакции. Например, органические вещества, построенные из молекул цепной структуры, независимо от того, являются ли они жидкими или пластически вязкими при одной и той же температуре, в граничном состоянии на поверхности металла приобретают упругость формы и при определенной толщине пленки могут переходить в иное агрегатное состояние - квазитвердое. Наилучшая защита поверхностей при трении обеспечивается, если граничный слой твердый.

Одним из наиболее важных факторов, оказывающих влияние на свойства материалов пары трения и определяющих их антифрикционность, является тепло, которое возникает при трении и вызывает нагревание поверхностей и разделяющего их смазочного слоя. В ряде случаев в процессе работы машин рабочие детали узлов трения могут иметь высокую объемную температуру.

В связи с этим необходимо знать температурные пределы работоспособности граничных смазочных слоев, как для выбора смазочных материалов из существующих, так и для разработки новых. Температурная стойкость смазочных материалов при трении определяется путем испытаний их при точечном контакте закаленных стальных образцов с постоянной контактной нагрузкой 2 000 МПа, постоянной и малой скоростью скольжения 0,0002 м/с (во избежание повышенного тепловыделения, обусловленного трением) и объемном нагреве узла трения вместе с исследуемым смазочным материалом от внешнего источника тепла. Для указанных условий объемная температура образцов практически равна температуре в контакте трения.

При испытании температуру увеличивают ступенчато через 10....20 0С, при этом опыт на каждой ступени продолжается 1 минуту. В процессе опыта измеряют коэффициент трения. После испытания при данной температуре измеряют износ неподвижных образцов.

Критериями оценки температурной стойкости смазочных материалов являются:

критическая температура tкр, при которой происходит резкое увеличение коэффициента трения, сопровождаемое прерывистым движением и повышением износа образцов, характеризует разрушение смазочного слоя и возникновение сухого трения;

температура химической модификации tхм поверхностей трения, при которой в результате разложения химически активной присадки в масле и химической реакции между продуктами ее разложения и металлом поверхности трения образуются слои, обладающие пониженной прочностью на сдвиг и выполняющие функцию смазочного материала, и происходит снижение коэффициента трения и прекращение скачкообразного его изменения.

При достижении критической температуры tкр происходит дезориентация молекул в граничном слое, их десорбция и в результате - потеря слоем способности разделять поверхности трения. При достижении температуры химической модификации tхм на поверхности образуется слой типа твердой смазки, который снижает трение и стабилизирует его при больших температурах. Образование такого слоя связано с необратимыми процессами химических реакций, свойствами металлов и активных групп материала присадок. Для испытания температурной стойкости смазочных материалов промышленностью выпускается испытательная машина МАСТ-1.

Критические температуры жидких смазочных материалов, применяемых в промышленности, лежат в пределах 120....210 0С. Наиболее распространенные жидкие смазочные материалы (моторные, автотракторные трансмиссионные и индустриальные масла) имеют критическую температуру 140....160 0С.

Введение присадок позволяет повысить критическую температуру и снизить температуру химической модификации. Для пластичных смазочных материалов критические температуры имеют более высокие значения, чем для жидких смазочных материалов, - до 300 0С.

На характеристики температурной стойкости масел влияют материалы пары трения. Легирование углеродистой стали хромом и ванадием повышает критическую температуру граничных смазочных слоев. Для медных сплавов легирование оловом повышает критическую температуру, в то время как введение в сплав цинка резко снижает ее. Одно из возможных объяснений влияния Sn и Zn в сплавах на основе меди на температурную стойкость граничных смазочных слоев при трении по стали - различие в свойствах окисных пленок, образующихся на поверхности трения, их структуре, плотности, пластичности, разрушении при пластических деформациях, способности к образованию граничных слоев прочными адсорбционными связями или взаимодействию масла с поверхностью сплава через окисный слой.

Влияние естественных окисных пленок на критическую температуру граничных смазочных слоев особенно сильно проявляется для сплавов на основе алюминия. Так, если для чистого алюминия критическая температура равна 20 0С, то для сплавов алюминия с медью, цинком, кремнием, оловом критическая температура граничных смазочных слоев достигает 110....230 0С. Существенное влияние на формирование и прочность граничных смазочных слоев при трении оказывает окружающая газовая среда. Критическая температура граничного смазочного слоя существенно возрастает при трении в инертной газовой среде (в атмосфере гелия) по сравнению с трением на воздухе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Д.Н. Гаркунов. Триботехника. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

2. У.Н. Крамов, М.А. Левитин. Основы трибоники: Учебн. пособие. - Ташкент, 1989.- 184 с.

3. Крагельский Н.В., Михин Н.М. Узлы трения машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - 290 с.

4. Боуден Ф.Л., Тейбор Д. Трение и смазка. - М.: Машиностроение, 1960. - 150 с.

5. Браун Э.Д., Евдокимов Ю.А., Чичикадзе А.В. Моделирование трения и изнашивания в машинах. - М.: Машиностроение, 1982. - 191 с.

Размещено на Allbest.ru