Твердая смазка: инновационная технология снижения трения и износа
Как развивалось производство твердой смазки
В начале XX века стали выполнять первые исследования с твердой смазкой. Технология заключалась в использовании частиц твердых смазочных компонентов, которые помогали предотвратить трение и истирание механизмов. До начала исследований для смазки различных деталей применяли составы на основе минеральных масел.С бурным развитием научных разработок и машиностроительного производства, полета человека в космос стало ясно, пластичные и жидкие смазки не эффективны. В экстремальной среде (вакуум, при высоких и низких температурных режимах, высоких нагрузках и т.д.) смазочные составы теряют свои свойства. Смазка выдавливается, разрушается или вымывается. В результате механизмы, обработанные таким смазочным составом, быстро «заклинивают» во время работы и ломаются.
Это стало важным поводом для разработки новой и эффективной смазки. Новый состав должен снижать трение сопряженных узлов. Поэтому эксперты обратили внимание на инновацию твердой смазки. Чтобы снизить коэффициент трения при соприкосновении деталей, стали применять порошковые материалы.
В чем особенности твердой смазки
Важный элемент смазочного материала — графит. Но начала испытаний важный компонент уже использовался в некоторых элементах электрической техники. Во время экспериментов, разработчики заметили, что коэффициент трения смазочного состава увеличивается при эксплуатации в необычных условиях, например, в вакууме. А чтобы добиться эффективного смазывания механизмов, требуется влага. Во влажной среде коэффициент трения графита варьируется от 0,03 до 0,05.Следующий компонент кристаллической структуры, который снижает трение и износ деталей — дисульфид молибдена. Важный компонент не теряет свойства при использовании в разраженном воздухе и при высоком температурном режиме. Коэффициент трения варьируется от 0,02 до 0,4. Нужно знать, что во влажных условиях, эксплуатационные свойства дисульфид молибдена ухудшаются. Благодаря устойчивости к экстремальной среде смазочный материал применяется для блоков космической техники.
Дисульфид вольфрама отличается устойчивостью к высоким температурам и несущей способностью по сравнению с дисульфидом молибдена. Составляющий элемент хорошо выдерживает воздействие агрессивных составов, сохраняет свойства в разряженном воздухе. Показатель коэффициента трения — менее 0,05. Но стоимость смазочного состава в несколько раз превышает другие компоненты.
Инновацию твердой смазки воплощают и некоторые полимеры, например, политетрафторэтилен. Составляющий компонент отличается уникальными эксплуатационными свойствами. На политетрафторэтилен не действуют агрессивные составы. Вещество сохраняет работоспособность при температурном режиме от -100°C до +250°C. Показатель коэффициента трения невысокий, составляет всего 0,02-0,05. У политетрафторэтилена очень низкая адгезия. Вещество выполняет не только смазочные функции, но выполняет и антиадгезионные. Составляющий компонент предотвращает прилипание материалов.
С определенными задачами хорошо выполняют мягкие металлы. Но нужно учитывать, что коэффициент трения составляющих элементов в несколько раз превышает показатели, выше указанных смазочных материалов. Например, показатель золота и серебра варьируется в диапазоне от 0,15 до 0,3. Значение коэффициента трения свинца и олова варьируется от 0,2 до 0,4.
Для гарантии определенной ресурсной смазки деталей и узлов порошкообразной формы твердых смазок оказалось недостаточной. Поэтому эксперты разработали новые составы, интегрирующую смазку в поверхности трения. В результате испытаний к порошкам стали добавлять органические или неорганические компоненты. Уровень составов — это матрица связующего элемента, в ячейках которого находятся дисперсные частицы твердых смазочных компонентов. Толщина защитной пленки, сформированной на деталях и узлах, составляет от 0,02 до 0,03 мм. Результатом разработки стало твердосмазочные покрытия, которые наносятся на предварительно подготовленную поверхность механизма методами окрашивания.
Специальные составы не твердые по сравнению с материалами, которые смазывают. Твердосмазочные элементы прочно сцепляются с поверхностью, а также обладают высоким сопротивлением сжатию и небольшим к сдвигу.
В чем достоинства твердосмазочных составов:
- коэффициент трения — от 0,03;
- смазка не налипает на детали благодаря сухой структур;
- сохранение физических и химических характеристик при использовании в экстремальных условиях;
- не выделяют вредные компоненты;
- высокие несущие показатели;
- продолжительный срок эксплуатации;
- устойчивость коррозии;
- небольшая толщина смазочного покрытия;
- смазочные и антипригарные характеристики.
Твердосмазочные покрытия применяют в машиностроительной сфере. Смазочный материал востребован на предприятиях авиастроения, в космическом и оборонном производстве и других сферах деятельности.