Антифрикционная металлоплакирующая смазка

Антифрикционная металлоплакирующая смазка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I»)827538 О П И С Л Н И Е

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.08.78 (21) 2673722/23-04 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 30.07.81 (51) М.Кл.э С 10 М 5j02

Государстееииый комитет по делам изобретеиий и открьннй (53) УДК 621.892.8 (088.8) (72) Авторы изобретен и я

Г. В. Старикова, Д. И. Белый и В. H. Стариков

Гомельский Государственный университет и Гомельский филиал

Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института (71) Заявители (54) АНТИФРИКЦИОННАЯ

МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩАЯ СМАЗКА

Изобретение относится к технологии масел, используемых для уменьшения износа трущихся поверхностей.

В современной технике широко,используется большое число различного состава консистентных смазок и масел, обладающих высокими антифрикционными характеристиками.

Известны смазки с добавленсием различных наполнителей, в том числе порошков металлов (1).

Наибольшее распространение нашли обладающие рядом ценных преимуществ металлоплакирующие смазки.

Известна металлоплакирующая смазка на основе пластичной мыльной смазки, например ЦИАТИМ-201 или ЦИАТИМ-203, содержащая 5 — б0 вес. % порошкообразного металла, например олова, свинца, меди, цинка (2).

Однако, повышая противозадирные свойства смазки в целом и износостойкость пар трения, данная смазка обеспечивает это повышение в незначительной степени; например линейная, интенсивность износа пар трения с применением известной смазки равна 4,8 10 " —:5,2. 10 — е, а с применением только смазки основы — 5,72 10 —, т. е. линейная интенсивность износа уменьшилась на 17 — 9%. Таким образом, износостойкость пар трения с применением известной смазки повысилась:на 10 — 20% по сравнению с применением смазки

ЦИАТИМ-201, т. е. повышение это незначительное. Это обусловлено тем, что относительно невелика пластичность частиц металлоплакирующей присадки на основе антифрикционных металлов, содержащихся в известной смазке. Кроме того, частицы меди и сплавов на ее основе имеют свойство наклепываться на трущихся поверхностях, а это повышает их твердость и уменьшает пластичные свойства. Это, в свою очередь, приводит к тому, что при работе в тяжелых режимах происходит частичное отслоение плакирующей пленки, приводящее к схватыванию и задиру поверхностей, т. е.

- к уменьшению износостойкости трущихся

20 пар, Во-вторых, недостатком известной смазки является то, что плакирующая присадка добавляется в большом количестве (до

60 вес. %), что удорожает стоимость смазки, так как в состав присадки могут Входить дорогостоящие (дефицитные) металлические компоненты, а их получение (диспергирова ние) связано со значительными трудовыми и энергетическими затразо тами.

827538

Целью изобретения является повышение противозадирных свойств смаз f! и изностойкости пар трения.

Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная металлоплакирующая 5 смазка на основе пластичной мыльной смазки, содержащая порошкообразную металлическую добавку, согласно изобретению, в качестве порошкообразной металлической добавки содержит 5 — -20 вес.,o сплава висмут — свинец — олово при содер>кании компонентов в сплаве, вес., :

Олово

Свинец

В.исмут

14 — 20

30 — Зб 15

Остальное.

Величина зерна в частицах порошка сплава должна составлять от 0,5 до

1,5 лк!!. Температура сверхпластпчности 20 используемого сплава составляет величину

0,5 —,0,75 Т. пл. сплава (Т. пл. — температура плавления сплава, равная 90 С).

Благодаря высокой пластичности введенного в смазку сплава Bi — Pb — SI! в про- 25 цессе работы на трущихся поверхностях происходит образова!!Ие ненаклепывающихся, высокопласти !ных, однородных по своей структуре пленок, наличие которых обусловливает значительное (больше, чем на порядок) пони>кение интенсивности изIoca трущихся поверхностей.

Пластичные свойства предлагаемого сплава значительно превышают пластичные свойства антифрикционных металлов 35 в известной смазке.

При Одноосном растяжении Относител! . нос удлинение для сплава Bi — Pb — SII

6)100 /о. Для самь|х пластичных присадок из известных относительное удлинение б не 40 превышает 80 /о. Однако структурная сверхпластичность металлоплакирующей присадки в значительной степени зависит от величины зерна в частицах порошка.

Поэтому при нарушении ограничения f;a 45 содержание компонент в сплаве в момент

:<ристаллизацип происходит рост зерна отдельных компонентов, обусловливающий неоднородность структуры сплава и, сле,,овательно, понижение его пластичности. 50

Оптимальным процентным содержанием металлоплакирующей присадки является

5 — 20 вес. о/о. Дальнейшее увеличение про .(ентного содержания присадки к улучшению свойств смазки не ведет, а иптенсив- 55 юсть износа становится того >ке порядка, что и у известных смазок.

Д!!сперсность (размер) частиц порошка сплава составляет 4 — 10 мкя. Возможно использование и более дисперсного порошка, 60 однако известными методами диспергирования размера частиц до 4 мкл достичь практически нельзя. Использование порошка с размером частиц более 10 лкл неже. !ят< пьf-fn тяк кяк пои том » ui». . ï 65 увеличивается время приработки труш;!хся поверхностей.

Предлагаем ый порошок сверхпластичного сплава Bi — Pb — SII можно вводить в любую известную мыльную смазку, важно лишь, чтобы температурный интервал сверхпластичностн не превышал максимальной температуры предела работоспособности гыбранной смазки.

Самым мелким зерном (в пределах

0,5 !!к,!!) в структуре из сплавов системы висмут — свинец — олово (следовательно, и максимальными показателямп пластичности) обладает сплав эвтектнческой концентрации, т. е. содержащий 50 вес. /, висму.— та, 33 вес. /о свинца и 17 вес. Оо олова.

Устгнов..".ено, что при изменении содержания одной или двух компонент сплава на величину в пределах +3 вес. о/, от эвтектической концентрации величина зеэ-! на в структуре увеличивается в 2 — 2,5 раза, тем не менее сплав остается достаточно высокопластичным. Однако отклонение содержания компонент сплава от эвтектического состава более чем на +3 вес. о/о приводит к резкому снижению пластичности сплава.

Для определения основных рабочих характеристик, которые приобретает смаз;<а при введении в нее наполнителя в сравнении с известными смазками используют базовую смазку ЦИАТИМ-201, состоящую из приборного масла (МВП), загущенного

10ор литиевого мыла стеариновой кислоты с 0,3 /, дифениламина, на основе которой были приготовлены различные составы смазок.

Сплав взят при эвтектическом содержании коыпонентов. Температурнь!й предел работоспособности смазки ЦИАТИМ-201 составляет — б0 — 90 С. Приготовление указанных смазок состоит в механическом псремешивании базовой смазки при комнатной температуре с порошком наполнителя дисперсностью 4 — 10 як,!!, получаемого методом ультразвукового распыления из расплава материала.

Смазки испытывают при всех равных условиях. Испытание указанных смазок проводят на машине трения типа Амслер (МИ-1) при трении пары латунь ЛЬЗ-сталь 9ХС. Перед испытанием образцы прирабатывают при удельной нагрузке

10 кгс слР в среде испытуемой смазки на протяжении 1 ч. В ходе эксперимента по обычной методике определяют линейную интенсивность износа пары при удельной нагрузке 30 кгс/с,и2 при скорости скольжения 0,73 мlс в течение 20 ч для каждой смазки.

Полученные данные сведены в табл. 1.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что при добавлении в смазку порошка сверхпластичного эвтектического сплава

Bi — Pb — SII наблюдается значительное

ОГ1 TTL Trro (roar U a err . 1 ir

827538

Таблица 1

Линейная интенсивность износа, 5

/а 10о

Смазки

5,72

ЦИ АТИ.!1-201

5,2

4,2

4,6

5,6

ЦИАТИМ 201 5оо С н

ЦИАТИМ 201 20оо Сн

ЦИАТИМ-201+ 10 С«

ЦHATHЧ-201+6)о о Сн

4,8

3,0

3,4

5,0

ЦИ АТ И Ъ! -201+5 Я S n

ЦИАТИМ-201+2<1% Sn

ЦИАТИМ 201 40о Sn

ЦИАТИМ-201+60;о Sn

3,12

0,45 и,62

0,9!

2,41

256

Таблица 2

Дисперсность нанолнителя, мкм

Линейная интенсивность износа, lh ° 108 45

Смазка

ЦИ АТ ИМ-291+

+20% Сн

5 — 10

10 — 20

60 — 100

4,52

4,2

4,8 — 5,0

:ЦИАТИМ-201+

+20% Sn

5 — 10

10 — 20

60 — 100

3,0 — 3,21

3,3

3,6 — 4,0 ЦИАТИМ-20! ++5

5 — !0

10- 20

60 — 100

0,45

0,68

3,15

ЦИАТИМ-201+1% Bi — РЬ вЂ” Sn

ЦИАТИМ-201+5% Bi — Pb — Sn

ЦИАТИМ-201+10 Bi — РЬ вЂ” Sn

ЦИАТИМ-231+20о Bi — Pb — Sn .ЦИАТИМ-20! +30 Bi — Pb — Sn

ЦИАТИМ-201+40% Bi — РЬ вЂ” Sn тенсивности износа по сравнению со смаз- 25 ками известного технического решения. Из табличных данных также видно, что интервал оптимального процентного содержания присадки в предлагаемой смазке леж<ит в пределах от 5 до 20 вес. %, в то время как 30 для известной смазки — в пределах 20—

400/.

Для определения влияния дисперсности используемого наполнителя на интенсивность износа испытывают по указанной выше методике смазки, оптимальный процент .содержания наполнителя в которых соот:ветствует минимальному значению интенсивности износа (см. табл. 2).

Как видно кз табл. 2, увеличение размера частиц от 5 до 60 мкм в известной

<смазке к значительному изменению интен- 60

<сивности износа <не приводит, в то время, как для предлагаемой смазки это изменение существенно, а минимальной интенсивности <износа соответствует дисперсность 07 ,5 до 1О мкм. 66

Практически не влияет на линейную интенсивность износа пары трения и величина зерна в частицах порошка наполнителя известной смазки, в то время как в предлагаемой смазке величина зерна в частицах наполнителя зависит от процентного содер. жания компонент сверхпластичного сплава (см. табл. 3) и при его отклонении от оптимального на более чем <-3% приводит к увеличению интенсивности износа в 5 — 10 раз.

Для определения эксплуатационных характеристик предлагаемой смазки ЦИАТИМ-201 + 5% Bi — Pb — Sn проводят испы тания пары трения латунь Л63 — сталь

9ХС в среде различных смазок и при различных нагрузках. После часовой приработ. ки при удельной нагрузке 10 кгс. слР нагрузку увеличивают через каждые 20 л!ин на 10 кгс слР. Испытание ведут 20 л!ин при каждой нагрузке с целью стабилизации процесса трения. В ходе эксперимента определяют коэффициент трения и температуру в зоне трения. Определение линейной интенсивности износа проводят для каждой нагрузки по указанной, выше методике. Испытания проводят до достижения нагрузки заедания. Определение температуры в зоне трения проводят методом комбинированной термопары. Данные испытаний сведены в табл. 4.

Как видно из таблицы, при добавлении в основную смазку 5% сплава примерно в

2 раза расширяется рабочий диапазон удельных нагрузок узла трения по сравнению с известной смазкой и в 3 раза по сравнению с базовой смазкой ЦИАТИМ201. Резко уменьшается коэффициент трения и при удельных нагрузках 1ОО кгс/сл!з он равен 0,02, т. е. в четыре раза меньше минималыного значения коэффициента трения для смазки ЦИАТИМ-201 + 5% Sn, в шесть раз меньше, чем для смазки ЦИАТИМ 201 + 5% <Си и в 8 раз меньше, чем для Ц ИАТИ<М-2О1.

Температурный режим в зоне трения при работе узла со смазкой Ц<ИАТИМ201 + 5 /, Bi — Pb — Sn, как видно из таблицы, становится более стабильным при удельной нагрузке свыше ЗО кгс/слР, в то время как для известных смазок с увеличением нагрузки температура возрастает по экспоненте, что приводит к протеканию в смазке деструкционных процессов, отрицательно сказывающихся на ее долговечности и приводящих к работе пары трения с задиром.

Вследствие того, что .процесс трения с использованием предлагаемой смазки характеризуется низкими значениями коэффициента трения и стабильной температурой в зоне трения в указанном диапазоне нагрузок, значительно уменьшается интенсивность износа и увеличиваются противо827538

Таблица 3

Величина зерна в частицах порошка, мкм

)!и»ейная »нте»сивность износа, 1/,. !Оа

Содержание компоне»т в сплаве висмут — свинец — олово

0,5 — 1,5

1,2 в 2,5

0,45

0,48 о

IQ о й" о

1 а

v !

»

И

Ж

1,5 — 2,50

0,50

1,25 — 2,5

0,55

1,45 — 2,5

0,54

0,50

1,2 — 2,0!,5 — 2,0

0,55

5 — 7,5

3,5!

6,5 — 8,0

3,6

8,5 — 12,5

6,24

8,0 — 13

6,12

Таблица 4

Линейная интенсивность износа, S, 10

Температура в зоне трения, Т С

Скорость скольжения V, л /с, Эксплуатационные характеристики смазки

Удельная нагрузка

Р, кгс/слР

Коэффициентт, и, Примечание

2,88

5,72

Схватывание

0,2

О,!9

71

Деструкция смазки

100

ЦИАТИМ-20!

0,73

Аналогичные результаты получены и при изготовлении смазок на

2,16

4,2

Схватывание

34

46

Деструкция смазки

0,15

0,13

0,17

100

ЦИАТИМ-201+

+20 % Сц

0,73 основе

ЦИАТИМ-203

ЛИТОЛ-24, О К Б-1 22-7

0,1

0,09

0,13

1,92

З,О

4,70

Схватывание

ЗО

100

34

36

94

Деструкция смазки

0,73

ЦИАТИМ-201-)+20 g Cn

0,10

0,06

0,03

0,02

0,29

0,45

О,! 4

0,05 и менее

100

34

ЦИ А Т ИЬ1-201-)+5%

Bi — Pb — Sn

0,73

Эвтектическая концентрация 50 вес. %, 33 вес %, 17 вес. %

Отклонение компоненты висмут на — 3 вес. "/о

47 вес. % висмута, 35 вес. % свинца, 18 вес. % олова

Отклонение компоненты висмут на + 3 вес.

% 53 вес. /о висмута, 31 вес.

% свинца, 16 вес. % олова

Отклонение компоненты свинец на — 3 вес.

52 вес. % висмута, 30 вес

% свинца, 18 вес. % олова

Отклонение компоненты свинец на + 3 вес %

47,5 вес. % висмута, 36 вес. % свинца, 16,5 вес. % олова

Отклонение компоненты олово на — 3 вес.

52 вес. % висмута, 34 вес, % свинца, 14 вес. /0 олова

Отклонение компоненты олово на + 3 вес.

48 вес. % висмута, 32 вес. % свинца, 20 вес. % олова

Отклонение компоненты висмут на — 5 вес. % 45 вес. % висмута, 36,5 вес. % свинца, 1,5 вес. % олова

Отклонение компоненты висмут на

+ 5 вес. % 55 вес. % висмута, 29,5 % свинца, 16,5 вес. % олова

Отклонение компоненты висмут на — 10 вес. % 40 вес. % висмута, 39,5 вес. % свинца, 20,5 вес % олова

Отклонение компоненты висмут на + 10 вес. % 60 вес. % висмута, 26 вес. % свинца, 14 вес. % олова

827538

Олово

Свинец

Висмут

14 — 20

30 — 36

Остальное.

Формула изобретения

Составитель Л. Русанова

Техред Л. Куклина

Корректор С. Файн

Редактор П Горькова

Заказ 573, 517 Изд. Хе 368 Тираж 553 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» задирные свойства, т. е. поставленная цель достигается.

Кроме того, применение предлагаемой смазки значительно расширяет рабочий диапазон удельных нагрузок для трущихся пар, а также ввиду низкого оптимального процентного содержания металлоплакирующей присадки позволяет почти в три раза удешевить стоимость смазки.

Антифрикционная металлоплакирующая смазка на основе пластичной мыльной смазки, содержащая порошкообразную металлическую добавку, о т л,и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения противозадирочных свойств смазки и износостойкости пар трения, в качестве порошкообразной металлической добавки смазка содержит

5 — 20 вес. о/, сплава висмут — свинец— олово при содержании компонентов в сплаве, вес. /0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 278938, кл. С 10 М 5/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 179409, кл. С 10 М 5 02, 19б2 (прототип).