Общие сведения о графите
Графит – это минерал, являющийся одной из модификаций углерода. Данный химический элемент имеет ярко выраженную слоистую кристаллическую структуру с малой прочностью на сдвиг.
Она состоит из графеновых слоев, образованных шестиугольниками из атомов углерода. Они имеют чешуйчатое строение. Внутри них атомы удерживаются сильными химическими связями. Между собой слои связаны слабо и легко скользят.
Благодаря таким особенностям структуры графит полезен в качестве смазывающего вещества. После нанесения на детали в процессе трения графит формирует на металле тонкий прочный слой.
Этот слой работает наподобие смазочной масляной пленки и обладает высокой несущей способностью, малой прочностью на сдвиг.
Малые силы сдвига позволяют плоскостям графита легко скользить друг относительно друга, поэтому данный материал обеспечивает поверхностям очень низкий коэффициент трения.
Для смазывания графит используется в виде порошка.
Одной из особенностей графита является ухудшение смазочных характеристик в разряженной атмосфере. Это связано с тем, что для обеспечения легкого относительного скольжения между слоями в структуре графита должна находиться вода, которую чешуйки адсорбируют из воздуха.
Во влажной среде коэффициент трения графита очень низок – около 0,03, а в вакууме он повышается до 0,3.
«Графитка»: состав и характеристики графитной смазки
Порошок графита добавляется в уже готовые пластичные смазки для улучшения их эксплуатационных свойств.
Например, солидол с добавлением 10 процентов графита отличается от солидола без этого компонента повышенными противозадирными свойствами и электропроводностью. Добавление графита позволило расширить области применения смазочного материала.
Графитная смазка (в простонародье «графитка») изготавливается на основе минерального (реже – синтетического) базового масла с кальциевыми либо литиевыми загустителями. После этого добавляется порошок графита.
Чем мельче используемый порошок, тем более высокое качество смазки.
Графит грубого помола в смазке может приводить к повреждению поверхностей с малой шероховатостью.
«Графитка» применяется повсеместно. Благодаря отличным антифрикционным свойствам графита, стойкости к смыванию смазка используется как в закрытых, так и в открытых узлах техники.
Графитные смазочные материалы чаще всего используются в высоконагруженных узлах, в которых смазки без добавления твердосмазочных компонентов теряют работоспособность. Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладает графитная паста.
Графитная паста
Отдельной разновидностью антифрикционных материалов с графитом являются пасты. Они представляют собой порошок графита, распределенный в базовом масле.
Отличием от пластичной смазки является высокое содержание твердых смазочных компонентов – около половины состава, в смазке применяется до 10 процентов графита.
Области применения паст – узлы, работающие в таких условиях, в которых не могут функционировать обычные пластичные смазки. Это высокие температуры, сверхвысокие нагрузки, низкие скорости движения.
Широкий диапазон условий работы обусловлен повышенным содержание твердосмазочных веществ. При выгорании жидких компонентов паст при высоких температурах, выдавливании при высоких нагрузках, испарении после длительной эксплуатации твердая смазка остается в узле, продолжая защищать детали от износа.
Наиболее эффективно работают смазочные пасты, которые изготавливаются на основе комплекса твердых смазок. Синергетический эффект достигается при сочетании графита и дисульфида молибдена.
Например, изготовленная на основе дисульфида молибдена с графитом противозадирная паста MODENGY 4002 обладает очень высокой несущей способностью и используется для обеспечения минимального трения тяжелонагруженных тихоходных механизмов.
Материал характеризуется водостойкостью, повышенной стабильностью, способностью предотвращать скачкообразное движение, хорошей адгезией к металлическим поверхностям, термостойкостью до +450 °С и до +600 °С при ограниченном поступлении воздуха (графитные пластичные смазки работают до +120 °С из-за выгорания жидких компонентов при нагреве выше указанной температуры).
Кроме дисульфида молибдена к графиту часто добавляют медный порошок. Основным преимуществом применения этого мягкого металла является его высокая термостойкость до экстремальных температур – более +1000 °С. Медно-графитные пасты отличаются повышенной вязкостью, что позволяет наносить их на детали с большими зазорами.
Патами с таким составом часто обрабатывают резьбовые и другие соединения, эксплуатируемые при высоких нагрузках и очень высоких температурах для защиты от прикипания, коррозии и облегчения демонтажа.
Пасты являются особым типом смазочных материалов, которые применяются в тех условиях, где обычные смазки, даже с добавлением твердосмазочных порошков, не работают. Для нормальных условий эксплуатации использование паст менее целесообразно.