Состав для безразборного улучшения триботехнических характеристик узлов трения "геомодификатор трения"

 

Использование: в качестве добавки, полученной на основе тонкодисперсных серпентинитов, к смазочным материалам двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств, к дизельному топливу или и качестве твердосмазочных материалов. Состав представляет собой природный измельченный минерал с дисперсностью 0,01-5 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: серпентин (лизардит и хризотил) Mg₆{Si₄O₁₀}(OH)₈ 87,4-88,0; железо в изоморфной примеси 8,2-8,6; алюминий в изоморфной примеси 2,2-2,4; кремнезем 0,6-1,0; доломит CaMg(CO₃)₂ 0,6-1,0. Технический результат - повышение износостойкости узлов трения при эксплуатации в штатных смазочных материалах, в дизельном топливе или в качестве твердосмазочных материалов. 2 табл.

Изобретение относится к составам смазочных материалов и может быть использовано в качестве добавки, полученной на основе тонкодисперсных серпентинитов, к смазочным материалам двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств, к дизельному топливу или в качестве твердосмазочных материалов.

Известны металлоплакирующие смазочные материалы (1 - Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения, М, 1982, с. 59-61; 2 - "Трение и износ", 1980, т. 1, N 4, с. 163; 3 - "Трение и износ", 1981, т. 2, N 4, с. 625-629), основной принцип действия которых заключается в формировании на участках фактического контакта деталей трения защитных пленок на основе мягких металлов Cu, Sn, Pb, Zn, Mo, Ag. Эти пленки, локализуя в себе сдвиговые деформации при трении, уменьшают силовое воздействие и интенсивность изнашивания сопряженных поверхностей.

По фазовому признаку металлоплакирующие смазочные материалы делятся на гетерогенные и гомогенные. Первые в качестве присадок содержат металл или его окислы в виде порошков, вторые - растворимые в базовой смазочной среде соединения металлов (4 - Долговечность трущихся деталей машин, 1990, N 5, с. 70-85). Недостатками гетерогенных металлоплакирующих смазочных материалов являются низкая устойчивость дисперсий металлических порошков и зависимость эффективности формирования пленки от концентрации металлов в среде. Поэтому их применение ограничивается главным образом пластичными смазками. Недостатком гомогенных металлоплакирующих смазочных материалов является то, что для их практического применения требуется обеспечение необходимой для образования защитной пленки скорости восстановления соединений металла в зоне трения при соблюдении требований в отношении их коррозионной агрессивности [4] и, следовательно, реализовать такой процесс практически сложно.

Наиболее близким к заявленному техническому решению (прототип) является твердосмазочное покрытие (5 - патент РФ 2043393), активным началом которого является порошок из смеси природных минералов, с фазовым составом: Ni = 0,2-0,3%, Ti = 0,66-0,70%, Cu = 0,10-0,15%, Co = 0,01-0,05%, FeO (общ) = 10,5-14,5%, S = 1,2-1,6%, Si = 36-43%, CaO = 3-5%, MgO = 21-27%, Al₂O₃ = 3,8-4,4%.

В результате применения таких природных минералов со связующим в узлах трения в процессе работы поверхности узлов трения футеруются зеркалами скольжения, аналогами которых являются природные зеркала скольжения, встречающиеся на месторождениях полезных ископаемых [5].

Недостатком данного решения является опасность значительного абразивного изнашивания узлов трения после введения вышеуказанного твердосмазочного покрытия. Абразивное изнашивание связано с требуемой в патенте [5] достаточно высокой концентрацией активного начала твердосмазочного покрытия в связующем и наличием в нем большого количества магнетита (FeO (общ) = 10,5-14,5 мас. %), твердость которого превышает твердость остальных компонентов в 2-3 раза.

Задачей изобретения является повышение износостойкости узлов трения при эксплуатации в штатных смазочных материалах, в дизельном топливе или в качестве твердосмазочных материалов с использованием природных минералов на основе серпентина.

Технический результат достигается тем, что геомодификатор трения (ГМТ) с пониженным содержанием крупных твердых частиц магнетита, попадая в зону трения, структурно модифицирует поверхность и создает защитный квазисжиженный слой. Меньшее количество твердых крупных частиц магнетита получается за счет того, что после механоактивации (дробление и измельчение) минерала крупные частицы магнетита удаляются из порошка методом магнитной селекции в водной или масляной среде. В результате получается тонкодисперсный (0,01-5 мкм) порошок с фазовым составом, представленным в таблице 1.

Предлагаемый состав добавляется в штатное смазочное масло двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств в количестве 0,1 - 0,5 мас.%, в пластичные смазки в количестве 2 - 3 мас.%, в дизельное топливо в количестве 0,01 -0,05 мас.% или используется в качестве твердосмазочного материала (без ГСМ).

Для оценки эффективности состава проведены сравнительные испытания.

Испытания пластичной смазки с различными составами проводились на машине трения ИИ5018 в режиме диск (Ст30,d = 50 мм, В = 12) по пластине (Ст45, В = 10 мм, Н = 8 мм, L = 20 мм).

Частота вращения образца (диска) составляла 600 мин^-1.

Нагрузка на контробразец (пластину) составляла 40 Н.

В качестве базовой смазки использовался ЛИТОЛ-24.

Схема испытаний: - контробразец сверху; - образец опущен в ванночку со смазкой снизу на 5 мм.

Продолжительность испытаний одной присадки 30 тыс.циклов.

Коэффициент трения определялся по моменту сопротивления трения.

Износ определялся по потере веса, определенной взвешиванием до и после испытаний на весах ВЛР-200 с погрешностью 0,3 мг и площади контакта после испытаний, определенной измерением с погрешностью 1 мм².

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Сравнительные испытания показывают преимущества предлагаемого состава (2,5% ГМТ) по сравнению с остальными вариантами по антифрикционным и противоизносным свойствам.

Использование предлагаемого состава в двигателях, механизмах и устройствах позволит снизить износ узлов трения в 2 - 3 раза, потери на трение в 2 - 3 раза и виброактивность на 50 - 100%.

Источники информации 1. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения / Под ред.Д.Н. Гаркунова. М.: Машиностроение, 1982.

2. Мельниченко И.М., Грибайло А.П., Замятин В.О. О влиянии твердых наполнителей на эксплуатационные свойства пластичных смазок // Трение и износ. 1980. Т. 1. 4. С. 163.

3. Онишук Н. Ю., Кужаров А.С., Кутьков А.А. Улучшение триботехнических свойств металлоплакирующих пластичных смазок комплексообразующими соединениями // Трение и износ. 1981. Т. 2. 4. С. 625 - 629.

4. Комаров С.Н., Пичугин В.Ф., Комарова Н.Н. Металлоплакирующие смазочные материалы для пар трения сталь-сталь // Долговечность трущихся деталей машин 5. 1990. С. 70 - 85.

5. Патент РФ 2043393, МПК С 10 M 125/04 // C 10 N 30 : 06, Бюл. 25 от 10.09.95 - прототип.

Формула изобретения

Состав для безразборного улучшения триботехнических характеристик узлов трения, содержащий измельченный природный минерал, отличающийся тем, что содержит минерал с дисперсностью 0,01 - 5 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Серпентин (лизардит и хризотил) Mg₆{Si₄O₁₀}(OH)₈ - 87,4 - 88,0 Железо в изоморфной примеси Fe - 8,2 - 8,6 Алюминий в изоморфной примеси Al - 2,2 - 2,4 Кремнезем SiO₂ - 0,6 - 1,0 Доломит CaMg(CO₃)₂ - 0,6 - 1,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2