MODENGY
Создать свой канал
Сложность выбора смазок для космического оборудования
После выхода человека в космос появился целый комплекс задач, которые не способны решить пластичные и жидкие смазочные составы.
Триботехническое взаимодействие материалов в космическом пространстве происходит в вакууме при криогенных и очень высоких температурах под воздействием радиационного излучения. В таких условиях обычные смазки быстро разрушаются, испаряются или замерзают, а контактирующие поверхности металлических деталей схватываются. Это приводит к выходу оборудования из строя.
Эффективным способом снижения трения в космосе стало использование твердых смазочных веществ. Однако подходили не все. К примеру, коэффициент трения графита в вакууме высок из-за недостатка влаги.
В поисках оптимального решения остановились на дисульфиде молибдена. Он способен функционировать при сильном нагреве, коэффициент трения в вакууме по стали составляет около 0,03, материал обладает повышенной несущей способностью и инертностью к радиации. Кроме того, он более доступен, чем ряд других высокотемпературных твердых смазок.
С развитием технологии твердой смазки были разработаны твердосмазочные покрытия, в том числе и на основе данного вещества.
Они формируют на деталях прочно сцепленный с поверхностью тонкий слой, содержащий высокодисперсные частицы твердой смазки.
Для проверки работоспособности этих твердосмазочных составов в космических условиях был проведен ряд экспериментов.
Испытания покрытий с дисульфидом молибдена на вакуумном стенде
Для лабораторных исследований трения в условиях, характерных для космического пространства, используется вакуумный стенд. Эксперименты осуществлялись по международному стандарту ASTM G133 по схеме «шар-диск», пара трения: «сталь-сталь».
Условия испытаний: вакуум, давление менее 10–4, температура +250 ℃.
Также для сравнения были проведены исследования на воздухе.
Рис. 1. Трибологический вакуумный стенд «ВС-01»
Испытания прошли 5 видов покрытий, которые разрабатываются и производятся российской компанией «Моденжи».
В процессе испытаний регистрировались и сравнивались средние значения коэффициента трения в двух режимах. Результаты представлены на графике.
Рис. 2. Средние значения коэффициента трения в вакууме и на воздухе при температурах +250 °C и +20 °C соответственно
*по результатам одного опыта, требуются повторные испытания
Самый малый коэффициент трения во всех условиях тестирования показало покрытие на основе композиции твердосмазочных компонентов – дисульфида молибдена и политетрафтроэтилена (он же тефлон). Оно выпускается под маркой Modengy 1014. В вакууме параметр равен 0,029.
Самый большой коэффициент трения в вакууме – у Modengy 1002. Остальные образцы, указанные на графике, показали хорошие результаты – от 0,03 до 0,05.
Все образцы, за исключением Modengy 1002, продемонстрировали увеличение коэффициента трения в вакууме. Это явление связано с отрицательным влиянием воды, содержащейся в воздухе, на твердосмазочное вещество. Для определения точных средних показателей для Modengy 1002 необходимо провести эксперимент повторно, так как на графике указаны результаты одного тестирования.
Результаты испытаний на триботехническом вакуумном стенде будут применяться при разработке программ по освоению космического пространства и термоядерному синтезу.
