Смазочные материалы нового поколения Вступление В основу

Смазочные материалы нового поколения

Вступление В основу создания смазочных материалов "IST" положена новая концепция трения и изнашивания, основанная на глубокой теоретической проработке раздела физики - термодинамики образования самоорганизующихся структур при необратимых процессах. Фундаментальные открытия и многолетние исследования позволили разработать ряд принципиально новых материалов и технологий, основанных на реализации «эффекта безызносности» и позволяющих значительно сократить продолжительность приработки и повысить ресурс узлов трения. Наши смазочные материалы изменяют свойства рабочих поверхностей узла трения: шероховатость, коэффициенты трения и износа, усилия задира, твердость, а также изменяет геометрию и регулируют зазоры в сопряжении.

Износ при трении В процессе движения контактируемых поверхностей относительно друга, их наиболее выступающие микропики вступают в соприкосновение и разрушаются. В зоне разрушения микропика образуется микрократер. Без проведения упрочнения поверхностей скорость разрушения повышается в 3 — 10 раз. С ростом зазора продолжает расти биение тела и контртела, это ведет к повышению вибрации и шума. Со временем все больше микропиков разрушается, добавляя в масло всё новые и новые частицы металла и увеличивая зазоры. Но самое опасное – в процессе трения это водородный износ. При разложении топлива, масла, водяного пара и деструкции полимеров в зонах контакта, образуется атомарный водород (Н). Атомарный водород обладает большой активностью и проникающей способностью. Он устремляется в пространство между кристаллами металла, вступает в

химические реакции с его атомами и образует хрупкие соединения гидриды. То есть кристаллическое зерно металла по своим границам охрупчивается и теряет прочность, что ведёт к ускоренному износу. Одновременно атомарный водород накапливается в межзёренном пространстве металла и превращается в молекулярный водород. В результате создаются высокие давления, которые рвут металл и образуют микротрещины. При трении металлических поверхностей возникают электромагнитные поля, которые захватывают атомарный водород (продукт деструкции масла) и направляют его в подложку металла. Атомарный водород накапливается в межзеренном пространстве, двигаясь в направлении наибольшей температуры, которая находится на некотором углублении, а не на поверхности трения.

Модель диффузионной накачки поверхности трения атомарным водородом «Засасывание» атомарного Н (ra=78 пм) в растущий объем γ-Fe, «зазор» между атомами 364, 68 -170=194, 68 пм. Атом водорода Пресыщение кристаллической решетки железа водородом в зоне поверхностной пластической деформации, с последующим отрывом фрагмента субструктуры. Образование вакансионной «лунки» в результате отрыва локального фрагмента субструктуры

Защита от износа До недавнего времени считалось, что трение является разрушительным процессом. Обратное утверждение считалось абсурдом, как и то, что можно создать узел, который бы не изнашивался вообще. Современные высокооборотные, работающие при высоких нагрузках и температурах двигатели и механизмы, предъявляют к смазочным материалам все более высокие требования, с которыми последние явно не справляются. Современные смазочные материалы не в состоянии обеспечить необходимый ресурс узлов трения, и, в силу особенностей производства, дороги и не экологичны. А их применение приводит к значительному удорожанию себестоимости конечной продукции и загрязнению окружающей среды.

Эффект безызносности Избирательный перенос — вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта тонкой не окисляющейся металлической пленки с низким сопротивлением сдвигу и не способной накапливать при деформации дислокации. Избирательный перенос при трении создает эффект безызносности — явление, по своему характеру противоположное изнашиванию: если при изнашивании во время трения все процессы в зоне контакта сводятся к разрушению поверхности, то при избирательном переносе трение может сопровождаться эволюционными процессами, в результате которых разрушение поверхностей становится второстепенным. Главным выступает созидательный характер трения, который обусловлен обменом узла трения с внешней средой энергией и веществом, а также коллективным поведением ионов металла, из которых формируется тонкая пленка, защищающая поверхности трения от изнашивания.

Металлическую пленку, образующуюся в процессе трения, называют "сервовитной" (от лат. servo-witte — спасать жизнь). Она представляет собой вещество (в данном случае металл), образованное потоком энергии и существующее в процессе трения. Трение не может уничтожить пленку, оно ее создает. Образование защитной пленки относится к новому классу самоорганизующихся явлений неживой природы. Определено, что металлами, которые могут формировать сервовитные пленки являются медь, никель, палладий и платина. Для машиностроения имеют значение в основном медь и никель. При этом нужно учесть, что получение сервовитных пленок на железоуглеродистых сплавах возможно только на основе меди. При деформировании сервовитная пленка не разрушается и не подвергается усталостному разрушению. Она воспринимает все нагрузки, покрывая шероховатость поверхностей стальных деталей, которые практически не участвуют в процессе трения.

Структура пленки отличается от структуры обычной меди; она квазижидкая — имеет много вакансий и мало дислокаций, так как образовалась в процессе трения (в стесненных условиях). При трении сдвиг поверхностей трения происходит внутри образующихся пленок по диффузионно-вакансионному механизму.

Модель образования сервовитной медной пленки на «подготовленной» диффузией водорода поверхности трения Образование зародыша пленки меди в результате аннигиляции ионами меди дислокаций в вакансионной «лунке» Атом меди Процесс образования сервовитной пленки из атомов меди ra=127, 8 пм с параметром элементарной ячейки α-Fe а=286, 645 пм. Завершение процесса образования сервовитной пленки при достижении параметра элементарной ячейки меди а=361, 47 пм.

Примеры проявления водородного износа Шелушение нерабочей поверхности ролика буксового подшипника Износ твердой (60 – 70 HRC) стальной поверхности опорного кольца мягкой бронзовой втулкой

Износ кулачка распредвала и Ролика рокера двигателя Ford Explorer

Примеры проявления «эффекта безызносности» Медная (сервовитная) пленка на поверхностях трения образовавшаяся из смазочного материала

ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ РЕАЛЕЗУЮЩИЕ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС “IST” исключают водородный износ трущихся поверхностей, o предотвращают другие виды износа, o восстанавливают изношенные поверхности, o многократно увеличивают площадь фактического контакта, o защищают рабочие поверхности от коррозии, o улучшают теплоотвод из зоны трения, o предотвращают насыщение смазочного материала твердыми продуктами износа в процессе эксплуатации, o имеют значительно больший срок службы, o уменьшают загрязнение окружающей среды, o существенно снижают потери в действующих агрегатах и узлах, o увеличивают КПД и эффективность действия механизмов, o снижают расходы связанные с использованием, обслуживанием и ремонтом техники, o многократно увеличивают ресурс агрегатов, узлов и механизмов.

Производимая продукция Смазки Пластичные Полужидкие Специальные Масла Моторные Трансмиссионные Гидравлические Индустриальные

Область применения Транспорт Автомобильный Железнодорожный Авиационный Судоходный Промышленность ГОРНОДОБЫВАЮЩАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЕ МЕТАЛЛООБРАБОТКА Энергетика Электроэнергетика Теплоснабжение

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ Ускоренная обкатка ДВС При использовании МПЛ присадки момент силы трения уменьшается, что дает возможность увеличить частоту вращения до 90%, нагрузку - до 30% по сравнению с этими параметрами при обкатке на чистом масле. Площадь приработки достигает 90% всей поверхности трения. Противозадирная стойкость деталей увеличивается и достигает значений в 8, 5 раза больших, а средние износы деталей цилиндропоршневой группы в 1, 6. . . 3, 2 раза ниже, чем при типовой обкатке на стандартном масле. Удельный расход топлива у дизелей, обкатанных по ускоренной технологии, на 4. . . 5% меньше в сравнении с дизелями, обкатанными по типовой технологии.

Червячные глобоидные передачи Используются в лифтах, угольной промышленности, тяжелом машиностроении, станкостроении, авиации и др. Скорость скольжения в зацеплении от 6 м/с, давление от 100 МПа. , допускают возможность использования эффекта ИП для самопроизвольного формирования контактных поверхностей в глобоидном зацеплении и повысить КПД глобоидных редукторов с 0, 7 до 0, 85, а винтовой пары с 0, 25 до 0, 5.

Металлообработка Сервовитная пленка снижает коэффициент трения за счет уменьшения времени непосредственного контакта поверхностей инструмента и заготовки, понижает температуру резания и, следовательно, уменьшает износ инструмента. Износ фрез уменьшается более чем в 2 раза. При сверлении с подачей в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости 5%-й водной эмульсии на основе эмульсола ЭГТ фаска износа h = 0, 8 мм получается по окончании обработки 17 отверстий. При сверлении с применением МПЛ СОЖ в качестве рабочей жидкости износ h - 0, 8 мм достигается после обработки лишь 50 -го отверстия. Таким образом происходит повышение износостойкости инструмента приблизительно в 3 раза. Кроме того значительно увеличивается скорость реза и точность обработки, а шероховатость резко снижается.

Экономический эффект применения МПЛ смазочных материалов на РЖД. В 2003 – 2005 гг. специалистами ВНИКТИ в соответствие с распоряжением МПС РФ в локомотивных депо «Узловая» , «Новомосковск» , «Брянск-2» , «Рязань» Московской железной дороги и «Иваново» Северной железной дороги (120 тепловозов) проведены сравнительные эксплуатационные испытания дизельного масла М-14 В 2 и созданного на его базе МПЛ дизельного масла М-14 В 2 МПЛ. В испытаниях участвовали тепловозы следующих марок ЧМЭ 3, 2 М 62 и 2 ТЭ 10 различных модификаций. Основные результаты сравнительных испытаний: снижение отказов деталей ЦПГ в 5 -7 раз, экономия топлива до 8%, экономия моторного масла до 7%, значительное улучшение экологических показателей дизелей. Согласно заключения специалистов ВНИКТИ, по результатам проведенной эксплуатационной проверки годовой экономический эффект от его применения за счет экономии расходов на дизельное топливо, масло и замену деталей составил в ценах 2005 г. 94, 3 тыс. рублей на секцию тепловоза при затратах всего 600 – 800 рублей, то есть 1 затраченный рубль позволил сэкономить за год около 100 рублей.

Морской транспорт В 2010 -2011 гг. были проведены масштабные эксплуатационные испытания металлоплакирующих композиций, реализующих «эффект безызносности» . Работы проводились на пароме m/s Fjärdvägen судоходной компании Rederi Ab Lillgaard. Несмотря на значительное усложнение условий эксплуатации в связи с ухудшением ледовой обстановки по результатам испытаний было отмечено: Среднее снижение расхода топлива на 3 – 4 %; Снижение потребления моторного масла от 13 до 54% (в зависимости от нагрузки); Стабилизация шага винта; Снижение и выравливание противодавления на впуске; Снижение температуры выхлопных газов примерно на 10%; Значительное уменьшение шумов и вибраций.