Металлоплакирующий смазочный состав

 

Изобретение относится к составу металлоплакирующей смазочной композиции, предназначенной для использования в узлах трения различных машин и механизмов. Цель - повышение износостойкости пар трения. Металлоплакирующий смазочный состав содержит, мас.% ультрадисперсный порошок меди, полученный методом электрического взрыва проводников при удельном энерговводе электрической энергии во взрываемый проводник, равном 1,2 - 1,6, /0,06 - 1,4/ и смазочное масло /до 100/. Использование металлоплакирующего смазочного состава позволит снизить коэффициент трения в 2 раза и повысить интенсивность процесса плакирования в 3,5 раза. 2 табл.

Изобретение относится к составам металлоплакирующей смазочной композиции на основе нефтяных масел, предназначенным для использования в узлах трения различных машин и механизмов.

Известна смазка для пар трения, содержащая мыльную пластичную смазку, бензойный альдегид, глицерин, хлористую медь, хлористое олово и 5-28% порошка меди [1] К недостаткам известного смазочного состава относится значительный расход порошка меди 15-28% Кроме того, данный смазочный состав на основе смазки, например ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-203, ЦИАТИМ-221, загущенной добавки, имеет ограниченное использование, например не может использоваться в двигателях внутреннего сгорания.

Наиболее близким техническим решением к предложенному объекту является металлоплакирующиий смазочный состав [2] В качестве плакирующей присадки к смазочному маслу или глицерину применяются порошки меди или латуни, полученные диспергированием жидкого металла, химическим или электрохимическим восстановлением. Применение масла с порошком меди или латуни позволяет уменьшить износ и нанести медную пленку на поверхности пар трения.

Недостатком этого смазочного состава является недостаточная по толщине медная пленка: 1-2 мкм, что не позволяет восстанавливать механизмы с износом пар трения более 4 мкм.

Целью изобретения является повышение износостойкости пар трения.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый металлоплакирующий смазочный состав содержит смазочное масло и ультрадисперсный порошок меди, полученный методом электрического взрыва проводников при удельном энерговводе электрической энергии во взрываемый проводник, равном 1,2-1,6, при следующем соотношении компонентов, мас.

Описанный ультрадис- персный порошок меди 0,06-1,4 Смазочное масло До 100 Ультрадисперсный порошок меди (УДП), полученный с помощью электрического взрыва проводников, имеет сферическую форму частиц (d_ср 0,15 мкм).

Основной параметр при электровзрыве проводников это удельный энерговвод электрической энергии во взрываемый проводник. Величину удельного энерговвода удобно выразить в относительных единицах: в виде вводимой в проводник энергии (е) по отношению к энергии сублимации медного проводника (е_с). Соотношение е/е_с показывает, сколько энергий сублимации введено в проводник. Параметр е/е_с определяет скорость и уровень нагрева проводника, дисперсный состав, скорость разлета и охлаждения продуктов взрыва, структурные и другие характеристики УДП.

За счет введения 0,06-1,4 мас. УДП меди, полученного методом электрического взрыва, в состав смазки достигается быстрое "залечивание" микронеровностей поверхностей пар трения (притирка), и образуется слой меди достаточно толстая плакирующая сервоватная пленка, в результате чего происходит восстановление изношенных пар трения.

УДП меди, полученные с помощью электрического взрыва проводников, имеют ряд необычных свойств: частицы металлов представляют собой практически идеальные шары, а сами порошки обладают избыточной запасенной энергией и склонны к самоспеканию. Такие свойства связаны с метастабильной структурой УДП, сформировавшихся в условиях сильного нагрева (10⁴К) и быстрого охлаждения (10⁹К¹/С) продуктов электровзрыва. Особые свойства электровзрывных УДП: сферическая форма частиц и метастабильная структура, вероятно, способствуют формированию в парах трения медных плакирующих пленок повышенной толщины.

Для иллюстрации изобретения готовят пять образцов металлоплакирующего смазочного состава на основе масла МС-20 с содержанием УДП меди 0,04; 0,06; 0,50; 1,40 и 1,50 мас. УДП меди получают методом электрического взрыва проволочек в среде аргона или водорода. Суспензии УДП меди в масле МС-20 готовят путем воздействия ультразвука (ультразвуковой диспергатор УЗДН-2Т).

В качестве прототипа используют состав на основе масла МС-20 и порошка меди ПМС-1, полученного распылением расплава меди. Среднечисловой размер частиц 40 мкм.

Испытания проводят на машине трения СМТ-1 по системе: вал (контртело) накладка (испытываемое тело). В качестве материала для контртела и испытываемого тела используют сталь 45. Скорость скольжения в экспериментах постоянна и составляет 3,05 м/с.

Результаты испытаний металлоплакирующих смазочных составов приведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 видно, что предложенный металлоплакирующий смазочный состав, при содержании УДП меди 0,06-1,4 мас. имеет коэффициент трения в 2 раза ниже, чем состав-прототип, а процесс плакирования протекает интенсивнее в 3,5 раза.

Для сравнительной оценки триботехнических характеристик УДП меди, полученных в различных условиях электровзрыва, готовят смазочные составы с 0,5 мас. УДП меди. Измерение триботехнических характеристик этих смазочных составов проводят при удельной нагрузке 80 МПа (условия испытаний те же). Результаты представлены в табл. 2.

Как видно из данных табл. 2, при е/е_с < <1,2 резко повышается коэффициент трения и удельный износ (снижается эффект плакирования). Это объясняется влиянием введенной энергии в проводник на структуру и свойства УДП меди: при е/е_с < 1,2 УДП меди отличаются от меди ПМС-1 размерами, однако по триботехническим характеристикам различие не велико. При е/е_с ≥ 1,2 за счет формирования в условиях взрыва особой (энергонасыщенной) структуры УДП меди. Предложенный металлоплакирующий смазочный состав имеет коэффициент трения в 2 раза ниже и удельный износ в 6 раз меньше, чем состав-прототип. От величины е/е_с, согласно полученным данным, существенно зависит и толщина металлоплакирующей пленки меди: при е/е_с ≥ 1,2 происходит резкий рост толщины металлоплакирующей пленки меди более чем в 3 раза.

Использование металлоплакирующего смазочного состава позволит восстанавливать более изношенные пары трения. Это расширяет возможности состава и делает перспективным применение предложенного состава для ремонта без разборки.

Формула изобретения

МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩИЙ СМАЗОЧНЫЙ СОСТАВ, содержащий смазочное масло и порошок меди, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости пар трения, состав в качестве порошка меди содержит ультрадисперсный порошок меди, полученный методом электрического взрыва проводников при удельном энерговводе электрической энергии во взрываемый проводник, равном 1,2 - 1,6, при следующем соотношении кмопонентов, мас.%: Указанный ультрадисперсный порошок меди - 0,06 - 1,4 Смазочное масло - До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2