MODENGY
Создать свой канал
Применение смазочных материалов в металлополимерных парах трения
В современную технику все чаще внедряются детали, изготовленные из полимерных материалов.
Ассортимент смазочных составов, подходящих для металлополимерных пар трения, существенно меньше, чем для узлов с парами трения «металл по металлу».
Для подбора оптимальных способов снижения трения и износа оборудования с сопряженными деталями из разнородных материалов проводят различные испытания, в том числе триботехнические.
Они позволяют исследовать особенности триботехнического взаимодействия конструкционных материалов при использовании определенного вида смазки и сравнивать их по определенным критериям в поиске наиболее подходящего решения.
Так, компания по производству автокомпонентов столкнулась с задачей сопоставления эффективности применения ряда антифрикционных материалов и подбора наилучшего решения для шаровых шарниров автомобилей.
В паре трения «полиоксиметилен (ПОМ)-сталь» стандартно использовались пластичные составы. Они закладывались в узел на этапе его сборки.
Из полиоксиметилена (рисунок 1) создаются вкладыши шарниров, из стали – сопряженные с вкладышами шаровые пальцы.
Рис. 1. Контр-тело, изготовленное из полиоксиметилена
В процессе испытания были использованы 17 смазочных материалов, причем часть их них составляли антифрикционные твердосмазочные покрытия, которые эффективно функционируют в тех узлах, в которых традиционные смазки теряют свои свойства.
Твердосмазочные покрытия: состав, принцип работы и основные свойства
Твердые смазки представляют собой суспензии высокодисперсных частиц твердых смазочных материалов, растворителей и связующих компонентов.
Они распыляются на детали и становятся готовыми к эксплуатации после прохождения этапа отверждения – при нагреве в печи либо без него. После этого на поверхности формируется матрица связующего, ячейки которой заполнены мелкими частицами твердых веществ – дисульфида молибдена, графита и др.
От вида используемых твердых веществ (их композиций) и связующих зависят эксплуатационные свойства покрытий.
Покрытия характеризуются:
- Низким коэффициентом трения (от 0,03)
- Широким диапазоном рабочих температур
- Устойчивостью к смыванию, воздействию щелочей, кислот и других химических жидкостей, радиации, ультрафиолетового излучения, механическим повреждениям
- Сохранением свойств в вакууме, сильно запыленной среде
- Высокими антикоррозионными и антиадгезионными свойствами (касается не всех видов материалов)
- Высокой несущей способностью и износостойкостью
- Большим ресурсом, способностью обеспечивать ресурсную смазку
В России на разработке и выпуске таких покрытий специализируется компания «Моденжи». Материалы выпускаются под брендом Modengy.
4 марки покрытий Modengy стали образцами для испытаний в паре «ПОМ-сталь».
Лабораторные триботехнические испытания смазочных материалов
Испытания проводились в инженерном центре «Моденжи» на машине трения со схемой взаимодействия «шар-диск» (рисунок 2). Диски были произведены из стали 40Х, сферическая ответная часть – из полиоксиметилена.
Рис. 2. Схема трения при испытаниях
На диски были нанесены образцы смазочных материалов, после чего в идентичных условиях были проведены триботехнические испытания.
Результаты опытов с покрытиями представлены на рисунке 3.
Рис. 3. График сравнения образцов с АТСП. Износ, мкм
Итоги тестирований пластичных материалов представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Сравнение образцов с пластичными смазками. Износ, мкм
Можно заметить, что нанесение пластичных смазок может как уменьшить, так и повысить износ до 2 раз. Одной из вероятных причин может являться несовместимость компонентов смазок с полимерным материалом.
Износ образцов с пластичными смазками превышает износ образцов с покрытиями. Последние демонстрируют снижение износа в 4-9 раз, пластичные составы – до 2,3 раза. На основании этого можно сделать вывод о том, что применение антифрикционных твердосмазочных материалов является предпочтительным вариантом для использования в паре трения «ПОМ-сталь».
Также на машине трения были исследованы композиции разных типов смазок. Результаты некоторых опытов представлены на рисунке 5.
Рис. 5. Сравнение некоторых комбинаций покрытий и пластичных смазок. Износ, мкм
Экспериментально установлено, что оптимально подобранные сочетания покрытий и пластичных смазок позволяют уменьшить трение до 7,6 раз, а износ – до 15 раз.
После лабораторных запланированы стендовые испытания шаровых шарниров автомобилей с деталями из полиоксиметилена и стали. Они позволят протестировать смазочные материалы в условиях, сопоставимых с реальными.
