УРОК

Тема: Тверді і самозмішувальні мастильні матеріали.

Тверді шаруваті мастила (ТШМ) — кристалічні речовини, що мають мастильні властивості: графіт, дисульфіди молібдену і вольфраму, нітрид бору, броміди олова і кадмію, сульфат срібла, йодиди вісмуту, нікелю і кадмію, селеніди і телуриди вольфраму і титану та ін.

Усі ТШМ мають шарувату структуру, яка характеризується тим, що атоми, які лежать в одній площині (одному шарі), знаходяться ближче один до одного, ніж у різних шарах. Це обумовлює різну міцність зв’язків між атомами в різних напрямках, у результаті чого під впливом зовнішніх сил відбувається ковзання (зсув) одних шарів атомів відносно інших. Ця властивість є необхідною, але недостатньою. Необхідною є також добра адгезія ТШМ до матеріалу поверхні тертя.

Зносостійкість твердих мастил оцінюється за їх схильністю до стирання. Величина стирання визначається часом роботи вузла тертя за заданих умов до стирання покриття з твердого мастила.

Тверде мастило може бути використане як домішка, що суттєво підвищує ефективність мастил. Більшість твердих мастил є нерозчинними у вуглеводах, тому їх вводять у моторне мастило у вигляді колоїдних дисперсій. У результаті збільшується ресурс вузлів тертя і знижується ймовірність задиру в умовах «мастильного голодування».

М’які метали (свинець, індій, олово, кадмій, мідь, срібло, золото й ін.) мають низьку міцність на зріз і завдяки цьому можуть застосовуватися як мастило, яке наноситься у вигляді тонких плівок на міцніші основи. Поведінка плівок цих металів багато в чому є схожою з мастилами.

Деякі полімерні матеріали (фторопласт-4, капрон, нейлон, поліетилен, поліамід та ін.) мають мастильні властивості. Їх наносять на поверхні тертя у вигляді плівок різної товщини абмастилокористовують як пресовані вкладені. Застосування мастил на основі полімерних матеріалів унаслідок їх низької термічної стійкості й малого коефіцієнта теплопровідності є обмеженим.

Перспективною галуззю використання твердого мащення є композиційні мастильні матеріали (КММ), які являють собою комбінацію окремих видів твердого мащення, що забезпечує оптимальне поєднання їх мастильних властивостей, механічної міцності й оброблюваності. Матриця КММ може виготовлятися з полімерних, металевих або керамічних матеріалів.

Пластичні мастила (ПМ) — особливий клас мастильних матеріалів, які одержують загущенням мінеральних, рослинних або синтетичних мастил.

Відповідно до ГОСТ 23258—78 усі пластичні мастила поділяють на чотири групи: антифрикційні, консерваційні, ущільнювальні й канатні (табл.).

Табл.  Загальна класифікація пластичних мастил

Найбільша група мастил — антифрикційні — поділяється на підгрупи, які позначаються індексами:

• С — загального призначення для помірних температур (до 70 °С);
• О — для підвищених температур (до 110 °С);
• М — багатоцільові, працездатні при температурі –30 °С… +130 °С за умов підвищенмастилологості;
• Ж — термостійкі, працездатні до температури 150 °С і вище;
• Н — морозостійкі, працездатні за температури нижче –40 °С;
• И — протизадирні та протиспрацювальні, які працюють у підшипниках кочення з контактними напругами понад 2500 МПа, а в підшипниках ковзання — понад 150 МПа;
• П — приладові
• Д — припрацьовувальні, що містять дисульфід молібдену й інші добавки;
• X — хімічно стійкі.

У позначеннях марок мастил указується на тип загусника, діапазон робочих температур, консистенцію. Наприклад, літієве мастило «Литол-24» позначається МЛи4/13=3. Літера М означає, що мастило багатоцільове, Ли — загущене літієвим милом. Робочий діапазон температур цього мастила перебуває в межах від –40 °С до +130 °С (числа 40 і 130 зменшені в десять разів). Цифра 3 характеризує консистенцію мастила (межа пенетрації 220—250). Проте таке маркування мастил ГОСТ 23858—79 передбачається лише для нормативно-технічної документації. Основними вузлами тертя, де застосовуються антифрикційні мастила, є підшипники кочення і ковзання, шарніри і різноманітні площини, що зазнають тертя, зубчасті і ланцюгові передачі, багато інших механічних систем і конструкцій.

Основне призначення консерваційних мастил (вазелін ВТВ-1, К-17, ПВК та ін.) — запобігання корозії металевих виробів під час їх зберігання, транспортування й експлуатації. Ущільнювальні мастила (газокранове, лейнерне, мастило Рамзая й ін.) застосовують для герметизації різноманітного обладнання, ущільнення нерухомих і рухомих нарізних, фланцевих, пресових та інших з’єднань з метою оптимізації їхньої рухомості чи розбирання, їх широко застосовують у вакуумній техніці, для монтажу нафтової та газової арматури та ін. Мастило канатне 39у застосовують для мащення стальних канатів, які експлуатуються при температурі від –25 °С до +50 °С.

За температурою краплепадіння пластичні мастила поділяють на низькмастилкі (t_КП < 65 °С), середньмастилкі (65 °С < t_КП < 100 °С) і тугмастилкі (t_КП > 100 °С). Прикладами низькмастилких мастил можуть бути консерваційні мастила ПВК і К-17, середньмастилких — солідол Ж, солідол С і графітне мастило УСсА, тугмастилких — Литол-24, Фиол-1, ШРБ-4 та ін.

За фізичною структурою ПМ являють собою дисперсні (колоїдні) мікронеоднорідні системи, що складаються з дисперсного середовища і дисперсної фази.

Дисперсним середовищем служать рідкі речовини (мастила), які мають гарні мастильні й антикорозійні властивості.

Дисперсною фазою є тверді речовини, основним призначенням яких є підтримання стабільності системи й обмеження рухомості дисперсного середовища — його згущення. Речовина, яка утворює дисперсну фазу, називається згущувачем. Дія згущувача полягає в тому, щмастилоін створює в об’ємі мащення структурний каркас, у внутрішніх комірках якого рідина утримується силами взаємодії між молекулами дисперсної фази і дисперсного середовища.

Залежнмастилоід характеру й міцності каркасу, який створює згущувач, розрізняють консистентні, напіврідкі (сметаноподібні) і рідкі ПМ. Найбільшого поширення набули консистентні мастила.

У ПМ вводять різні присадки і наповнювачі, які призначені для регулювання їх структур і поліпшення експлуатаційних показників. Як присадки до ПМ зазвичай використовують ті самі присадки, що й у мастилах.

Залежнмастилоід виду згущувача розрізняють мильні, вуглеводневі, органічні та неорганічні ПМ.

У мильних ПМ як згущувач використовують природні жири чи синтетичні жирні кислоти. Мильні згущувачі використовують переважно для виготовлення антифрикційних ПМ.

Розрізняють кальцієві, натрієві, літієві, барієві та деякі інші ПМ.

Органічні ПМ отримують шляхом введення в мастила згущувачів на основі органічних речовин. До органічних ПМ належать фталоціанінові, полімерні і фтмастилоглецеві ПМ.

Неорганічні ПМ отримують згущенням мастил неорганічними матеріалами, більшість із яких є твердими мащеннями. Наприклад, графіт, дисульфан молібдену, слюда, силікагель, сульфіди тощо.

Мікрокапсульні мащення являють собою набір окремих дрібних (розміром від декількох мікрометрів до 1—2 мм) часток — капсул. Капсула складається з мастильної речовини, щмастилміщена в досить міцну полімерну оболонку. При певному механічному чи термічному впливі оболонка капсули руйнується, мастило, яке вивільнилося, виділяється на поверхні тертя.

Застосування твердих і пластичних мастил забезпечує такі переваги порівняно з рідкими:

• зменшення витрат мастильних матеріалів;
• спрощення конструкції, підвищення надійності та зниження металоємності механізму;
• зменшення експлуатаційних витрат.

До основних недоліків належать:

• відсутність відведення теплоти від поверхні тертя;
• гірша фізична та хімічна стабільність;
• значна різниця у величинах коефіцієнтів тертя спокою і руху.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1. Що таке ТШМ?
2. Які речовини мають мастильні властивості?
3. За яким параметром оцінюється зносостійкість твердих мастил?
4. Які полімерні матеріали мають мастильні властивості?
5. Що є перспективною галуззю використання твердого мащення?
6. Що таке пластичні мастила?
7. Наведіть приклад марки антифрикційного пластичного мастила.
8. Назвіть основне призначення консерваційних мастил.
9. Що таке мікрокапсульні мащення?