Смазочная жидкость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е «>891756

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ к двтовскомю свидетельств (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) 3 »«î 03. 01. 80 (21) 2890614/23 04 (51)М, Кл.

С 10 М 3/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

3Ьеударствснный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23. 12. 81. Бюллетень №47

Дата опубликования описания 25.12.81 (53) УДК 621. .892(088.8) (72) Автор изобретения

В.Г. Мельников (71) Заявитель

Ивановский химико-технологический инсти (54) СМАЗОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ

Известна металлоплакирующая плас тичная смазка на основе ЦИАТИМ-201 или ЦИАТИМ-203, в которую вводят

60 вес.Ж мелкодисперсных порошков олова, свинца, меди, ц инка или порошков сплавов на основе этих металлов 31).

Недостатки такой смазки — возгораемость при соприкосновении с открытым огнем, невозможность применения в погружных подшипниках, работающих в растворах электролитов, например в щелочах.

Одним из путей снижения износа подшипников скольжения, работающих в негорючих смазочных жидкостях, на15 пример на основе воды, является создание в зоне трения условий для проявления эффекта избирательного переноса, выражающегося в образовании на рабочих поверхностях тонкой пленки

20 меди, имеющей значительную механическую прочность на сжатие и низкое сопротивление тангенциальному сдвигу.

Изобретение относится к негорючим смазочным жидкостям, а точнее к металлоплакирующим смазочным жидкостям, применяемым в узлах трения со взаимным перемещением стальных поверхносS тей, и может быть использовано в узлах трения химической, пищевой, текстильной отраслях промышленности, в узлах трения прокатных станов и подводных аппаратов, в качестве смазоч1О но-охлаждающей жидкости при обработке металлов.

Известна также смазочно-охлаждаюцая жидкость, 53-ная водная эмульсия на основе эмульсола ЭГТ с добавкой сульфата меди (15-20 г/л) и олеиновой кислоты (0,5 об.Ф). Образующаяся в процессе работы пленка на сверлах из быстрорежущей .стали Р6М5 в 2-3 раза повышает стой кость их при сверлении заготовок из нержавеющей, стали 12 18Н10Т $2).

Недостатком такой жидкости является невозможность воспроизведения условий сверления металла в зоне трения подшипников скольжения, Известна смазочная композиция на основе воды с добавкой 5-201 сернокислой меди. в качестве металлоплакирующей присадки. Для интенсификации процесса плакирования в смазку вводится дополнительно серная кислота (3)

К недостаткам этой смазки относятся низкая износостойкость (0,150,41 мкм/км) и высокий коэффициент трения (0,108-0,125) материалов в такой жидкости, невысокая нагрузочная способность (нагрузка до заедания) до 1 МПа, а также высокая коррозионная активность смазочной жидкости, вследствие чего в ней могут работать только нержавеющие стали, что сужает диапазон применения известной смазочной жидкости.

Цель изобретения — повышение износостойкости трущихся поверхностей, противозадирных свойств и снижение коэффициента трения деталей, а также возможность плакиронания медью поверхностей трения углеродистых, легированных и нержавеющих сталей.

Поставленная цель достигается тем, что смазочная жидкость, содержащая воду и металлоплакирующую присадку, в качестве последней содержит медь и дополнительно содержит гидроокись щелочного металла и стекло при следующем соотношении компонентов, мас.3:

Медь 2-5

Стекло 4-10

Гидроокись щелочного металла 5-40

Вода Остальное

Медь и стекло вводят н жидкость в виде порошков крупностью до &О мкм и предварительно обрабатывают в растворах поверхностно-активных веществ.

Водные растворы щелочей, указан ных концентраций (5-40 мас.3), «наиболее часто применяются в технике (в линиях мерсеризации тканей, в: производстве соды, каустика, бумаги).

Меньшие концентрации щелочей (менее

5 мас.Ф), мало отличаясь по свойствам от воды, не могут обеспечить нормальную работу стальных пар трения при нагрузках выше 1,5-2,0 МПа. Более высокие концентрации (свыше

40 мас,3) значительно реже применяются в технике, обладают высокой корроG

4$

55 зионной активностью и при длительной эксплуатации могут привести к охрупчиванию стальных деталей (нала и подшипника) или коррозионному растрескиванию этих деталей.

Суммарное количество порошков меди и стекла в указанных выше соотношениях является оптимальным для получения металлоплакирующей смазочной жидкости.

Содержание меди н смазочной жидкости ограничивают 2-5 мас.4. Меньшее количество меди (ниже 2 мас.Й) не создает сплошной антифрикционной пленки на трущихся поверхностях и не обеспечивает сверхнизкого трения, большее количество меди (более 5 мас.3) приводит к образованию толстой и рыхлой пленки меди на поверхностях трения, легко отделяющейся при изнашинании, намазынанию меди на контртело (нал) и схватыванию трущихся поверхностей.

При содержании порошка стекла в смазочной жидкости менее 4 мас.3 не наблюдается образование сплошной пленки на трущихся поверхностях и плакирования поверхностей трения, при содержании порошка стекла более 10 мас.3 частицы стекла выполняют роль абразивного материала и резко увеличивают износ сопряженных поверхностей.

Выбор крупности порошков меди и стекла обусловлен равномерным распределением этих ингредиентов в смазочной жидкости и образованием качественного медного слоя из стальных поверхностей за короткое время, Порошки меди и стекла крупностью свыше

60 мкм оседают на дно смазочной ванны, а при перемешивании смазочной жидкости такие порошки долгое время не могут образовать медного слоя на трущихся поверхностях (начальная стадия избирательного переноса длится более 20 ч). Наиболее оптимальной следует считать крупность порошков меди и стекла 20-40 мкм, при этом начальная стадия избирательного переноса длится не более 2-3 ч. Более тонкие порошки, не уменьшая времени начальной стадии избирательного переноса, менее предпочтительны из-за их высокой стоимости.

Порошки меди и стекла крупностью до бО мкм плохо смачиваются водными растворами щелочей, причем чем выше концентрация растворов, тем хуже смачивание. Для придания гидрофильных

891756 6 нием порошков по объему смазочной жид кости, При трении вкладыша подшипника иэ стали 45 по стальному валу из стали

40Х в предлагаемой металлоплакирующей смазочной жидкости (состав, мас,3: медь 3, стекло 7, едкий натр

20, вода до 100), через 80 мин наступил установившийся режим избирательного переноса, в результате чего коэффициент трения снизился до 0,0010,002, а износа поверхностей обнаружить не удалось после 20 ч испытаний s этом режиме.

Пример 1, Была получена негорючая металлоплакирующая смазочная жидкдсть на основе воды, содержащая, мас.3: медь 2, стекло 4, гидроокись лития 5, воду до 100. Крупность по" рошков меди и стекла составляла 3040 мкм. Порошок стекла был получен размолом в шаровой мельнице отходов стекла марки ВВС, При трении в предлагаемой жидкости, удельной нагрузке

1,0 МПа и скорости скольжения 1 м/с избирательный перенос с образованием медной пленки на сопряженных поверхностях наступил через 3 ч, интенсивность изнашивания после этого составила 0,15 мкм/км, коэффициент трения

0,09. Образец был выполнен из стали

45 (улучшенной), вал — из стали 40Х (закаленной). Предельная нагрузка до схватывания в такой смазочной жидкости 4,5 ИПа. го

35 ео

50 воду. Крупность порошков меди и стекла составляла 20-40 мкм. Перед погруны в 0,13-ном водном растворе поверх55 свойств частицам порошков меди и стекла их обрабатывают в 0,.13-ном водном растворе поверхностно-активного вещества (моющие средства "Прогресс", "Новость" ), После обработки в растворе с поверхностно-активным веществом порошки, помещенные в растворы щелочей, быстро образуют суспензию с равномерным распределеПример 2. Была получена негорючая металлоплакирующая смазочная жидкость, содержащая, мас.Ф: медь 3, стекло 7, едкий натр 20, остальное жением в водный раствор едкого натра порошки меди и стекла были обработаностно-активного вещества (моющего средства "Прогресс" ). При трении образца из стали 45 по валу из стали

40Х в предлагаемой смазочной жидкосЪ ти при скорости скольжения 1 м/с и нагрузке 4 МПа интенсивность изнашивания составляла 0,04 мкм/км, коэффициент трения 0,002. Нагрузка до схватывания при этом составила 12 Mtla.

Пример 3. Была получена не5 горЮчая металлоплакирующая смазочная жидкость, содержащая, мас.3: медь 5, стекло 10, едкий натр 40, воду до 100,,Крупность порошков меди и стекла со ставляла 40-60 мкм. Перед погружением в водный раствор едкого натра порошки меди и стекла обрабатывали в

0,13-ном водном растворе поверхностноактивного вещества (моющего средства

"Прогресс" ). При нагрузке 2,0 МПа и скорости скольжения 1 м/с на валу из . стали 40Х (образец — сталь 45) анти,фрикционный медный слой образовался через 70 мин, интенсивность изнаши ввния после этого составляла

0,03 мкм/км, коэффициент трения

0,0015.

Пример 4. Была получена негорючая металлоплакирующая смазочная жидкость состава, мас.Ф: медь 5, стекло 10, едкое кали 40, вода до о

100. Крупность порошков меди и стекла составляла 40-60 мкм. Перед погружением в водный раствор едкого кали порошки меди и стекла обрабатывали в 0,13-ном водном растворе моющего средства "Прогресс". При нагрузке

2 ИПа и скорости скольжения 1 м/с на валу из стали 40Х (образец сталь

45, антифрикционный медный слой образовался через 70 мин, интенсивность изнашивания после этого составила

0,08 мкм/км,коэффициент трения 0,003. .Нагрузка до схватывания в этой смазочной жидкости составляла 8 МПа.

Значительно лучшими свойствами обладает смазочная жидкость, которая содержит медь и стекло в виде омедненного. порошка стекла, получаемого химическим осаждением 20-50 меди на 5080 порошка стекла. При этом каждая частица порошка стекла покрыта слоем" меди, что приводит к более равномерному распределению меди и стекла в объеме смазочной жидкости.

Пример 5. Была получена ме" таллоплакирующая смазочная жидкость состава, мас.3 омедненный порошок стекла 10 (медь 3, стекло 7), едкий натр 20, вода до 100. При скорости скольжения 1 м/с и нагрузке 2 МПа избирательный перенос наступил через

50 мин, после чего коэффициент трения

891756

Известная жидкость по примерам

Характеристика жидкость

1 2 4 5

Диапазон нагрузок при эксплуатации, МПа

0-4

0-8

0-5

0-10

0-5

До 1

Диапазон скоростей скольжения, м/с

0,5-2 о,5-5 1-5

2-3

Время образования антифрикционного медного слоя мин

180-300

180 110

50

Интенсивность изнашивания, мкмlкм при P=0,1 МПа

P=1 0 МПа

Р=Z,O МПа

Р=4,0 МПа

0,368

Схватывание

Не работает

Не работает

О О

0,006 0

0,08 0

0,13 0,001

О О

0,15 0,007

10,6 0,04

О

0,003

0,03

0,09

Коэффициент трения

0,0015 при

Р=2МПа

0,09 при

= МПа

0i002 при

Р=4МПа

О, 112-0, 121

0,003 при

Р=2МПа при

Р=2МПа

P 1

Нагрузка до схватывания, Mila 4,5

12" 15

Класс шероховатости после наступления избирательного . переноса, 8в

8в-10а

1Оа

9а снизился до нуля,а износ стальных поверхностей не был обнаружен через

50 ч испытаний. Нагрузка до схватывания !2-15 МПа.

В качестве известного был использован состав, содержащий, мас.3:

Сернокислая медь 20

Серная кислота 5

Вода Остальное

Таким образом, предлагаемая смазочная жидкость обеспечивает повышение износостойкости (в 5- 10 раз), снижение коэффициента трения (e 50 60 раз) и нагрузки до схватывания (в 6-12 раз), быстроту образования металлоплакирующего медного слоя на

55 трущихся поверхностях {в 1,5-2 раза), Негорючесть предлагаемой смазоч-. ной жидкости и высокая нагрузка до схва взывания, обуславливающая протиБыли проведены испытания указанных по примерам l-5 смазочных жидкостей. Результаты испытания представ лены в таблице. возадирные свойства, позволяет избе" жать аварийных ситуаций и улучшить технику безопасности при обслуживании механизмов.

Стендовые испытания металлоплакирующей смазочной жидкости показали, что ориентировочный срок службы подшипников скольжения из углеродистой стали в такой смазочной жидкости составит 4-5 лет.

Предлагаемая смазочная жидкость может быть использована в узлах трения химической, пищевой, текстильной, нефтехимической промышленности, а также в узлах трения прокатных станов, подводных аппаратов, в качестве891756

9 формула изобретения

Составитель Е. Пономарева

Редактор В. Иванова Техред I. Кастелевич Корректор М. Пожо

Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 11150/38

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 смазочно-охлаждающей жидкости для выдавливания и протяжки металла, при механической обработке резанием и сверлением.

Смазочная жидкость, содержащая воду и металлоплакирующую присадку, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости трущихся поверхностей и противозадирных свойств жидкости, она дополнительно содержит стекло, гидроокись щелочного металла и в качестве метал.лоплакирующей присадки жидкость со, держит медь при следующем содержании компонентов, мас.3:

Медь

Стекло

Гидроокись щелочного металла 5-40

s Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 179409, кл. С 10 M 5/02, 1966.

>0 2. Избирательный перенос при трении. Сб. под ред. Д.Н. Гаркунова, М., "Наука", 1975, с. 84.

3. Повышение износостойкости на .основе избирательного переноса. Сб. под ред. Д.Н. Гаркунова. M., "Машино--.. строение", 1977, с. 180-181 (прототип).