shadow
Состав смазок и особенности их свойств

Состав смазок и особенности их свойств

Смазки | 63

По свойствам пластичные смазки занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми смазочными материалами. Они обладают достоинствами обеих групп этих смазочных материалов, но по своей природе и реологическим характеристикам существенно отличаются, например, от любого нефтяного и синтетического масла или графита и дисульфида молибдена. Смазки способны сопротивляться воздействию небольших нагрузок и ведут себя при этом как твердые тела. Например, в условиях обычных температур они сохраняют приданную им форму под воздействием собственной массы и не вытекают из мелкой опрокинутой тары, не сползают с наклонных и даже вертикальных поверхностей при нанесении на них смазок слоем умеренной толщины. Однако при увеличении нагрузки и достижении критического её значения, превышающего предел прочности (текучести) пластичной системы, смазки деформируются и начинают течь как обычные смазочные масла. Важной особенностью смазок является обратимость этого процесса — тиксотропные превращения. После снятия нагрузки течение смазок прекращается, и они приобретают свойства твердого тела. Большинство смазок теряют свойства твердого тела не только под действием критических нагрузок, но и при повышении температуры и достижении такого значения, прикотором сопротивление смазки критической нагрузке, т.е. предел прочности, становится равным нулю.

Пластичные смазки — мазе- или пастообразные смазочные материалы, получаемые введением твердых загустителей в жидкие нефтяные или синтетические масла и их смеси. В простейшем случае пластичные смазки можно рассматривать как двухкомпонентные системы, состоящие из масла (дисперсионной среды) и загустителя (дисперсной фазы). Кроме этих составляющих в смазках присутствуют другие компоненты. Например, в составе гидратированных кальциевых смазок присутствует вода как стабилизирующий компонент. В некоторых мыльных смазках содержатся глицерин, выделившийся при омылении жиров, продукты окисления масляной основы, образовавшиеся при термообработке смазки, а также свободные кислоты или щелочи. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав смазок вводят присадки различного функционального назначения и твердые добавки. Таким образом, смазки представляют собой сложные многокомпонентные системы, основные свойства которых определяются свойствами дисперсионной среды, дисперсной фазы, присадок и добавок.

В качестве дисперсионной среды смазок, на долю которой приходится 75-95 % объема смазки, используют различные смазочные масла и жидкости. Большинство смазок (около 97 %) готовят на нефтяных маслах. В смазках, работающих в специфических и экстремальных условиях, применяют синтетические масла — кремнийорганические жидкости, сложные эфиры, фтор- и фторхлоруглероды, синтетические углеводородные масла, полиалкиленгликоли, полифениловые эфиры. Широкое применение таких масел ограничено из-за их дефицитности и высокой стоимости. В отдельных случаях в качестве дисперсионной среды применяют растительные масла, например, касторовое масло.

Многие свойства смазок зависят от свойств дисперсионной среды. Природа, химический, групповой и фракционный составы дисперсионной среды существенно влияют на структурообразование и загущающий эффект дисперсной фазы, а, следовательно, — на реологические и эксплуатационные свойства смазок. От свойств дисперсионной среды зависят работоспособность смазок в определенных интервалах температур, силовых и скоростных нагрузок, их окисляемость, коллоидная стабильность, защитные свойства, устойчивость к агрессивным средам, радиации, а также набухаемость контактирующих со смазками изделий из резины и полимеров. Низкотемпературные свойства смазок (вязкость при отрицательных температурах, пусковой и установившийся крутящие моменты) зависят от вязкости дисперсионной среды при низких температурах, а испаряемость ? от молекулярной массы, фракционного состава, температуры вспышки дисперсионной среды и продолжительности температурного воздействия.

Нефтяные масла используют прежде всего в смазках общего назначения, работоспособных в интервале температур от -60 до 150 °С (на дистиллятных маслах от -60 до 130 °С и на остаточных маслах — от -30 до 150 °С). Для узлов трения, работающих при температурах ниже -60 °С и длительное время при температурах выше 150 °С, применяют смазки, изготовленные на синтетических маслах. На этих маслах можно получить смазки, работоспособные при температурах от -100 до 350 °С и выше.

Вторым по объему (5-25 %) компонентом смазки является загуститель. Температурные пределы применения смазок во многом определяются температурами плавления и разложения загустителя, его растворимостью в масле и концентрацией в смазке. От природы загустителя зависят антифрикционные и защитные свойства, водостойкость, коллоидная, механическая и антиокислительная стабильности смазок. Загустители оказывают наибольшее влияние на структуру и свойства пластичных смазок и подразделяются на органические и неорганические.

Дисперсной фазой могут служить соли высших жирных кислот (мыла); твёрдые углеводороды (парафин, церезин и т.п.); неорганические (высокодисперсный силикагель, бентониты, лиофильный графит и т.п.) и органические (сажа, пигменты, полимеры и т.п.) материалы, а также другие высокодисперсные вещества с хорошо развитой удельной поверхностью и способные к структурообразованию в неводных средах.

Загустители используют как в отдельности, так и в сочетании друг с другом. В случае смешанных загустителей каждый компонент выполняет свою функцию: так, мыла улучшают смазочную способность, твердые углеводороды повышают водостойкость, неорганические загустители расширяют температурный диапазон применения смазок.

В процессе приготовления смазки загуститель образует трехмерный структурный каркас, пронизывающий дисперсионную среду во всём её объеме. В ячейках трёхмерного структурного каркаса смазки 60-80 % удерживается за счет адсорбционных связей, а остальная часть — механически. Следовательно, смазки являются структурированными дисперсиями, образованными загустителями в смазочном масле. Их свойства как твердого тела обусловлены наличием структурного каркаса, особенности которого определяются природой, размерами, формой частиц дисперсной фазы и энергетическими связями между этими частицами.

Улучшение эксплуатационных свойств смазок достигается введением в них присадок и наполнителей. Присадки — поверхностно-активные вещества, растворимые в дисперсионной среде, оказывают существенное влияние на формирование структуры и реологические свойства смазок. Однако для улучшения свойств смазок в основном применяются те же присадки, что и для легирования масел, особенно редукторных и трансмиссионных. К ним относятся: антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные, противозадирные, антифрикционные, вязкостные и другие. Многие присадки являются полифункциональными. Эффективно также использование в пластичных смазках композиций присадок и наполнителей.

Наполнители — это высокодисперсные, нерастворимые в маслах вещества, не образующие в смазках коллоидной структуры, но улучшающие их эксплуатационные свойства . Обладают слабым загущающим действием, образуют самостоятельную фазу в смазках и способствуют упрочнению их граничных слоев. Высокая смазочная способность, химическая и термическая устойчивость — основные причины широкого использования наполнителей в качестве добавок к смазкам, работающих в тяжелонагруженных узлах трения и в других неблагоприятных условиях. Наиболее часто применяют наполнители с низким коэффициентом трения: графит, дисульфид молибдена, тальк, слюду, нитрит бора, сульфиды некоторых металлов, асбест, полимеры, оксиды и комплексные соединения металлов, металлические порошки и пудры.


Яндекс.Метрика