Способ модифицирования трущихся поверхностей
Сущность изобретения способ модифицирования трущихся поверхностей включает размещение между трущимися поверхностями состава из минерального порошка и органического связующего . Новым в изобретении является то, что в качестве минерального порошка используют диспергированный минерал, способный к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями частиц абразива. Соотношение компонентов смеси следующее, минерал, способный к образованию абразивных частиц 0.1 - 10 мас%. органическое связующее - остальное. Кроме того, в качестве минерала , способного к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями абразивных частиц , может быть использован диспергированный антигорит. Техническим результатом, достигнутым изобретением, является ускорение формирования оптимальной шероховатости трущихся поверхностей за счет участия в процессе трения образовавшихся абразивных частиц, количество которых обеспечивает снижение износа узпа 1 зп .
пч) RU пц 2001323 l (51) Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а..,-,,:
К ПАТЕНТУ (21) 5035994/27 (22) 06.04.92 (46) 15.10.93 Бюп Мя 37-38 (71) Товарищество с ограниченной ответственностью "Механтрибо" (72) Моралев АА; Афонькин С.Е; Курочкин СА.; Зимин АВ.; Лиференко АВ. (73) Товарищество с ограниченной ответственностью "Механтрибо" (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ТРУЩИХСЯ ПО8ЕРХНОСТЕЙ (57) Сущность изобретения: способ модифицирования трущихся поверхностей включает размещение между трущимися поверхностями состава из минерального порошка и органического связующего. Новым в изобретении является то, что в качестве минерального порошка используют диспергированный минерал, способный к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями частиц абразива. Соотношение компонентов смеси следующее: минерал, способный к образованию абразивных частиц 0.1 — 10 мас%, органическое связующее — остальное. Кроме того, в качестве минерала, способного к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями абразивных частиц. может быть исгюльзован диспергированный антигорит. Техническим результатом. достигнутым изобретением, является ускорение формирования оптимальной шероховатости трущихся поверхностей за счет участия в процессе трения образовавшихся абразивных частиц. количество которых обеспечивает снижение износа узпэ тре -I í 1 зп ф-пы.
2001323
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения.
Повышение износостойкости узлов трения улучшает характеристики надежности и долговечности современных машин и механизмов, Известно. что введение между трущимися поверхностями смеси из абразивных частиц с диаметром частиц d < 5 мкм и связующего снижает интенсивность изнашивания поверхностей за счет нивелирования поверхностей трения, улучшения теплопередачи между поверхностями, снижения электростатической напряженности.
Однако использование известных способов обладает рядом недостатков: — возмо>кно наличие крупных цельных частиц абразива, что приводит к резкому увеличению износа; — при одновременном введении большого числа абразивных частиц становится более вероятной коагуляция этих частиц, вызванная наличием большого числа свободных связей. что приводит к образованию крупных частиц; — невозможно поддерживать оптимальное содержание абразивного порошка ме>кду трущимися поверхностями, что приводит при избытке частиц абразива к интенсивному изнашиванию поверхностей. а при низком содержании абразивных частиц — к снижению эффективности их воздействия; — различное количество абразивных частиц, которое необходимо на этапе приработки и в процессе эксплуатации узла. Это делает обязательным удаление излишних абразивных частиц из узла трения после приработки для предотвращения интенсивного изнашивания в условиях эксплуатации, Известна присадка кдизельномутопливу АЛП-2. Присадка представляет собой
3 .:;ь-ный раствор органополиалюмооксана в дизельном масле ДС-8 или ДС-11. Приработка деталей ускоряется эа счет абразивного действия продуктов сгорания присадки. При сгорании топлива присадка выпадает в камере сгорания и на стенках гильзы цилиндров в виде белого порошка (оксида алюминия), служащего притирочной пас гай, При реализации этого способа абразивные частицы вводятся в зону трения постепенно, но оптимизации процесса изнашивания не происходит, так как количество образовавшегося абразивного порошка зависит от процентного содер>кания присадки АЛП-2 в дизельном топливе и не зависит от состояния поверхностей трения.
Кроме того, недостатками является то, что: — присадка действует не на все сопряжения двигателя; — присадка вызывает повышенный износ топливной аппаратуры и обладает высокой коррозионной агрессивностью из-за наличия меркаптановой серы; — использование присадки вызывает отложения на распылителях, ухудшает производительность форсунок, нарушает процесс сгорания топлива, вызывая падение мощности дизеля.
Наиболее близким по технической сущНости и достигаемому результату является способ, при реализации которого из .: оеделенного количества природного исгертого кварца и синтетического солидола образуют смесь, подвергают ее механоактивации, Готовую смесь вводят в зону трения и производят приработку. B процессе приработки на трущихся поверхностях формируются сервовитные пленки, что уменьшает коэффициент трения между трущимися поверхностями.
Однако описанный способ включает предварительную механоактивацию смеси, что предусматривает дополнительное оборудование для этой операции, увеличивает трудозатрат и энергозатрат, Кроме того, частицы вводятся в зону трения одновременно, что повышает вероятность коагуляции частиц.
Оптимизации процесса изнашивания не происходит, так как содержание истертого кварца в смеси не зависит от состояния трущихся поверхностей.
При использовании этого способа необходимо строго контролировать размеры частиц кварца, так как частицы размером более 5 мкм могут вызвать значительное изнашивание.
Задачей предлагаемого изобретения является модифицирование трущихся поверхностей для повышения их износостойкости.
Техническим результатом, достигнутым изобретением является ускорение формирования оптимальной шероховатости трущихся поверхностей за счет участия в процессе трения образовавшихся абразивных частиц, количество которых обеспечивает минимальный износ узла трения.
Поставленная задача реализуется тем, что между трущимися поверхностями размещают состав из минерального порошка и органического связующего.
Новым в предлагаемом способе является то. что в качестве минерального порошка используют диспер ированный минерал, 2001323
20
45
50 гладкости уменьшается значение когезион- ан ного компонента, потому что уменьшается ко способный образовывать частицы абразива в условиях трения. При этом соотношение компонентов в составе: минерал, способный к образованию абразивных частиц — 0,1-10 мас.%, органическое свяэующе — остальное.
В качестве минерала. способного образовывать частицы абразива в условиях трения, может быть использован антигорит.
В процессе трения площадь фактического контакта поверхностей состоит иэ множества микроконтактов, расположенных в местах наиболее полного сближения поверхностей. При вэаил1одействии микроконтактов в течение очень короткого времени (10 -10 с) к площадке контакта подводится большая энергия. Частица минерального порошка, попавшая в зону контакта, испытывает необратимую пластическую деформацию. Работа необратимой пластической деформации при этом на 60-90% превращается в теплоту, Так как время взаимодействия очень небольшое, объемы, подвергаемые воздействию, малые, то температура вводится не как статически определенная величина, а как мера локальной концентрации кинетической энергии.
Во время взаимодействия наблюдается освобождение из кристаллических решеток заряженных и незаряженных частиц, В зоне микроконтакта нарушается максвеллооское распределение по энергиям и взаимодействие частиц носит случайный характер, что делает возможными химические реакции, запрещенные термодинамикой.
S таких условиях становится возможным образование частиц абразива.
Например, антигорит (твердость по Моосу 3 — 4) получается в результате процесса серпентинизации оливина;
2Mg2SiO< + 2 Н20 + СОр =- >
М9зЗаО (ОН) + MgСОз
В условиях трения становится возможной обратная реакция с образованием из антигорита оливина, который является абраэивогл (твердость по Моосу 7).
Образовавшиеся в процессе трения частицы имеют очень малый размер (соизмеримый с пятном микроконтакта).
Сопротивление трения при взаимном перемещении поверхностей складывается из адгезионного и когеэионного сопротивлений. Известно, что значение сопротивления трения с увеличением гладкости поверхности уменьшается, но при очень малой шероховатости начинает резко возрастать. Это связано с 1еи, что с увеличением количество неровностей, которые деформируются или срезаются, но постепвнно начинает возрастать фактическая площадь контакта N происходит удаление с поверхности адсорбционных слоев, что приводит к усилению адгеэионного взаимодействия, так как начинают действовать силы сцепления металлической связи.
Малые частицы абразива. участвуя в трении, с одной стороны, нивелируют поверхности, уменьшая когезионную составляющую, с другой стороны, препятствуют выглаживанию поверхностей и, дискретно разделяя поверхности, предотвращают увеличению адгезионной составляющей, Со временем часть абразивных частиц уходит из зоны трения или впрессовывается в трущиеся поверхности, что приводит к увеличению сопротивления трения.
При увеличении сопротивления трения возрастает энергия, рассеиваемая между трущимися поверхностями, что приводит к усилению процесса образования абразивных частиц. При снижении сопротивления трения интенсивность образования абразивных частиц уменьшается, обеспечивая поддержание оптимального количества абразивных частиц между трущимися поверхностями.
Постепенное образование частиц абразива снижает вероятность их коагуляции и тем самым вероятность появления крупных частиц.
Авторами предлагаемого изобретения было установлено:
1. Содержание в смеси между трущимися поверхностями минерала более 10% приводит к увеличению изнашивания из-за коагуляции частиц минерала и ухудшения смазывания поверхностей.
2. При содержании минерала менее
0,1% его количества недостаточно для образования необходимого числа частиц абразива, которые способны повлиять на износостойкость поверхностей.
Технология модифицирования трущихся г1оиерхностей заключается в следующем: из необходимого количества порошка минерала, способного к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями частиц абразива, и органического связующего образуют смесь. Полученную сл1есь размещают между трущимися поверхностями, Технический результат изобретения подтверждается следующими конкретными примерами, Пример 1. Берут диспергиров нный тигорит (100% < 8 мкм, 50% < 3 мкм) в личестве 2 rp {2 ) и синтетический соли2001323
П име
Показатель
Чистый соли ол
16,2
1,8
23,1
Интенсивность износа, г/ч 10
Составитель В. Ситушкин
Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С. Лисина
Редактор
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Заказ 3123
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101 дол в количестве 98 гр (987), образуют смесь. Полученную смесь размещают между образцами машины трения СМЦ-2. Испытания проводят по схеме "вал-частичный вкладыш" при скорости 5 м/с, давлении 3
МПа, В качестве образца используют стальной (ст 45) цилиндр.
Пример 2. Смесь готовят по примеру
1, но соотношение компонентов в смеси: антигорит — 10 гр (10 -) солидол — 90 гр (90 (,).
Пример 3, Смесь готовят по примеру
1, но соотношение компонентов в смеси: антигорит — 0,1 гр (0.17ь), солидол — 99,9 гр (99,9 ), Время испытания на машине трения 3 ч. Результаты испытания по примерам 1-3 сведены в таблицу. Для сравнения представлены результаты испытания чистого солидола, Результаты испытаний показывают: интенсивность изнашивания образцов уменьФормула изобретения
1. СПОСОБ МОЛИФИЦИРОВАНИЯ ТРУЩИХСЯ ПОВеРхнОстеи, заключающийся В том, что между трущимися поверхностями размещают состав из минерального порошка и органического связующего, отличающийся тем, что в качестве минерального порошка используют диспергированный минерал, способный к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями часшается при введении в солидол диспергированного антигорита. (56) Венцель Е.С., Панев И.Г. Об оценке про5 тивоиэносных свойств масел по гранулометрическому составу загрязнений
/Долговечность трущихся деталей машин.
Сборник научных статей. Выпуск 4, М.: Машиностроение, 1990. с. 255.
10 Радин Ю.А., Суслов П.Г. Безыэносность деталей машин при трения. — Л.: Машиностроение, Ленинград.отд-ние, 1989. с, 118119.
Хайнике Г. Трибохимия /Пер, с англ, 15 M,Ã.Ãîäôåëüäà — М.: Мир, 1987, с. 75. 76,217., Костров И,Н. Минералогия. М.: Мир, 1971. с. 375.
Под ред. Хебды М., Чичинадзе А.В.
Справочник по триботехнике т.1, M. Маши20 ностроение, 1989, с.41.
Авторское свидетельство СССР
N1601426,,кл. F 16 С 33/14. 1990, тиц абразива, при следующем соо1ношении компонентов, мас., ;
Минерал, способный к образованию абразивных частиц 0,1 - 10,0
Органическое связующее Остальное
2, Способ по п.1, отличающийся тем, 25 что в качестве минерала. способного к образованию в процессе трения между тру трущимися поверхностями абразивных частиц, используют диспергированный антигорит.
