Для снижения трения в подвижных узлах любого оборудования требуется их своевременное смазывание. Выбор вида и способа смазки производится с учетом конструкции и условий эксплуатации пары трения.
Механизм действия традиционных жидких и пластичных смазочных материалов состоит в образовании разделительной смазочной пленки между движущимися поверхностями при определенном сочетании нагрузки и скорости, необходимом для установления гидродинамического или полужидкостного режима трения.
Однако реальные условия работы механизмов далеки от идеальных. Некоторые из механизмов (например, оборудование кирпичного производства) предназначены для постоянной эксплуатации в пыльной среде под воздействием высоких температур, нагрузок. Узлы большинства машин и оборудования в отдельные моменты времени или в течение всей эксплуатации также работают в режиме, при котором происходят локальные нарушения смазочной пленки, приводящие к повышенному трению, изнашиванию и образованию задиров. В таком режиме находятся не только тяжелонагруженные тихоходные узлы, но и все механизмы в моменты пуска, останова, реверсирования движения и в процессе приработки. Наиболее очевидным подтверждением этого факта является износ, который сопровождает работу всех машин.
В последние годы получил распространение новый вид смазочных материалов – антифрикционные покрытия. Они существенно снижают износ, значительно повышают надежность работы и ресурс узлов и механизмов.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) – это смазочные материалы, подобные краскам, но содержащие вместо красящего пигмента высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ, равномерно распределенных в смеси связующих веществ и растворителей.
Твердые сухие смазки обладают стабильным низким коэффициентом трения и обеспечивают хороший смазочный эффект.
В зависимости от того, какая несущая способность требуется от покрытия, в качестве сухих смазочных веществ применяют:
- Для высоких нагрузок – дисульфид молибдена MoS2 и/или поляризованный графит
- Для средних нагрузок – политетрафторэтилен (тефлон, PTFE, ПТФЭ) и/или другие полимеры
Связующие элементы обеспечивают адгезию к субстрату, химическую стойкость и защиту от коррозии. В качестве связующих используют эпоксидные смолы, титанаты, полиуретаны, акриловые, фенольные, полиамид-имидные и специальные компоненты.
При использовании органических связующих элементов термостойкость антифрикционных покрытий достигает +250 °С, а неорганические системы позволяют покрытиям работать при экстремально высоких температурах - вплоть до +600 °С.
Растворители предназначены для переноса и распределения твердых смазок и связующих на субстрате, а также для обеспечения нужной вязкости антифрикционного покрытия путем разбавления перед нанесением.
Для улучшения необходимых свойств, а также для модификации и придания антифрикционным покрытиям новых свойств в них добавляют присадки.
Антифрикционные покрытия наносятся на поверхность с помощью обычных технологий окрашивания, таких как распыление, трафаретная печать, окунание, нанесение кистью. После нанесения покрытия и сушки растворитель испаряется, а связующие вещества полимеризуются и обеспечивают надежное сцепление с основой. Выбор конкретного способа нанесения антифрикционных покрытий зависит от геометрии покрываемых деталей и желаемого результата с точки зрения равномерности и долговечности покрытий.
При нанесении покрытия на одну из деталей пары трения в процессе работы происходит частичный перенос твердых смазок на сопряженную поверхность. Таким образом, в процессе трения под нагрузкой формируются плотные и очень гладкие антифрикционные пленки, закрывающие неровности материала основы. В результате при работе пары трения скорость изнашивания покрытия сводится к минимуму.
Эти процессы иллюстрирует фотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа при увеличении 1000 раз. На левой части показано покрытие сразу после отверждения, а на правой – после приработки и формирования гладкой пленки из твердых смазок.
Преимущества антифрикционных покрытий перед другими видами смазочных материалов
Применение антифрикционных покрытий на сегодняшний день является самым перспективным способом решения многих проблем, связанных с потерями на трение в движущихся узлах.
В отличие от сухих смазок в виде натертых пленок частицы твердых веществ антифрикционных покрытий прочно удерживаются на поверхности с помощью связующего компонента.
По сравнению с применением традиционных смазочных материалов – пластичных и жидких смазок – антифрикционные покрытия имеют ряд преимуществ.
После нанесения антифрикционного покрытия образовавшаяся тонкая сухая смазочная пленка предотвращает налипание абразивной пыли и грязи на поверхность.
Благодаря тому, что твердые смазочные вещества удерживаются на поверхности связующими, антифрикционные покрытия в большинстве случаев обеспечивают смазку на весь срок службы. Сухие смазки в составе АТСП обладают исключительной термической стабильностью и химической инертностью, стойкостью к окислению и влаге. Они не стареют и не испаряются, способны эффективно работать в условиях радиации и вакуума даже после продолжительного простоя узла.
Толщина покрытия легко контролируется и может составлять от 5 до 20 мкм, что практически не влияет на исходную точность размеров детали. Возможно локальное нанесение антифрикционных покрытий на определенные участки поверхности. Обладая высокими противоизносными и антикоррозионными свойствами, АТСП могут заменить хромирование, цинкование и другие виды обработки.
Сравнение основных видов твердых смазок
Результаты испытаний антифрикционных покрытий MODENGY показали их способность снижать трение до минимальных значений (см. рисунок 1).
Рис. 1. Результаты испытаний АТСП на машине трения Falex LFW1 в соответствии с ASTM D2714
При применении покрытий на основе дисульфида молибдена коэффициент трения с ростом нагрузки снижается и стабилизируется на значении несколько сотых. Такое трение без применения антифрикционных покрытий возможно только в режиме жидкостной смазки, когда движущиеся поверхности полностью разделены слоем масла и не контактируют напрямую друг с другом.
Другие характеристики антифрикционных покрытий также значительно различаются в зависимости от имеющихся в составе сухих смазок.
Существенным недостатком графита, ограничивающим сферу его применения по сравнению с дисульфидом молибдена, является его недостаточная адгезия к металлическим поверхностям. Его молекулы неполярны и проявляют смазочные свойства лишь в присутствии влаги.
Этот недостаток можно устранить путем внедрения в слоистую структуру графита поляризующих агентов. Высокая адгезия поляризованного графита к металлическим поверхностям, наряду с термической стабильностью, делают его одним из наиболее перспективных инновационных смазочных материалов.
Поляризованный графит начала применять компания "Моденжи", создавшая уникальную линейку АТСП.
Типичные применения АТСП MODENGY
Линейка продуктов MODENGY включает антифрикционные покрытия на основе различных видов твердых смазок, в том числе дисульфида молибдена, графита, политетрафторэтилена (тефлона), а также специальных композиций.
Связующее вещество в составе покрытия определяет его защитные свойства, химическую стойкость, а также тип отверждения (температуру полимеризации).
Выбор конкретного материала производится с учетом конструкции узла трения, условий его работы и желаемого способа нанесения.
Антифрикционные покрытия MODENGY способны работать в широком температурном диапазоне, что позволяет предлагать решения для самых различных, в том числе экстремальных условий.
MODENGY 1005 на основе дисульфида молибдена характеризуется повышенной несущей способностью. Рабочие температуры: от -70 до +255 °С. Сферы применения:
- Подшипники скольжения
- Направляющие скольжения
- Шлицевые и шпоночные соединения
- Зубчатые передачи
- Другие узлы с парами трения металл-металл
- Подшипники скольжения
- Направляющие скольжения
- Шлицевые и шпоночные соединения
- Зубчатые передачи
- Другие узлы с парами трения металл-металл
- Подшипники скольжения
- Направляющие скольжения
- Зубчатые передачи
- Резьбовые соединения
- Шлицевые и шпоночные соединения
- Другие узлы с парами трения металл-металл
- Подшипники скольжения
- Направляющие скольжения
- Зубчатые передачи
- Резьбовые соединения
- Шлицевые и шпоночные соединения
- Другие узлы с парами трения металл-металл
MODENGY 1001 на основе дисульфида молибдена и графита выдерживает температуры от -180 до +440 °С. Наносится на:
- Подшипники скольжения
- Направляющие скольжения
- Открытые зубчатые передачи
- Закрытые зубчатые передачи
- Цепные передачи
- Шлицевые и шпоночные соединения
- Резьбовые соединения
- Гибкие валы в оболочках
- Сопряжения с посадками с натягом
- Регулировочные клинья
- Электрические контакты
- Ходовые винты
- Тросы управления в оболочках
- Другие узлы с парами трения металл-металл
- Подшипники скольжения
- Направляющие скольжения
- Зубчатые передачи
- Резьбовые соединения
- Шлицевые и шпоночные соединения
- Другие узлы с парами трения металл-металл
- Подшипники скольжения
- Резьбовые соединения
- Подвижные уплотнения
- Другие узлы с парами трения металл-пластик, металл-резина
- Уплотнительные устройства
- Направляющие скольжения
- Подшипники скольжения
- Гибкие валы
- Резьбовые соединения
- Зубчатые передачи
- Другие узлы с парами трения металл-пластик, пластик-пластик, кожа-пластик, кожа-металл, дерево-кожа, металл-резина, металл-металл
Дополняя пластичные смазки и масла, а часто полностью заменяя их, антифрикционные покрытия MODENGY надежно защищают от износа металлические и пластиковые поверхности в самых экстремальных условиях эксплуатации, часто используются в качестве аварийной смазки.
Производители автокомпонентов применяют антифрикционные покрытия MODENGY при массовом выпуске поршней, нанося их методом трафаретной печати.
Перед нанесением АТСП требуется тщательно очищать и обезжиривать поверхности - в целях лучшего сцепления покрытия с ними.
Качество и долговечность покрытий MODENGY гарантирует только их применение в комплексе со вспомогательными средствами для очищения и финишной подготовки поверхностей.
Для быстрой очистки и обезжиривания металлических деталей, рабочих поверхностей тормозных систем, цепных передач, фрикционных муфт, электрических контактов предназначен Очиститель металла MODENGY. Его многокомпонентная формула обеспечивает эффективное удаление загрязнений различной химической природы: нефтепродуктов, силиконовых масел, консервационных составов, адсорбированных пленок газов, влаги и др. Состав испаряется быстро и без остатка, не вызывает коррозии металлов.
В качестве финального шага перед нанесением АТСП специалисты настоятельно рекомендуют использовать Специальный очиститель - активатор MODENGY. Он обеспечивает дополнительное обезжиривание поверхностей и способствует высокой адгезии антифрикционного покрытия.
Пошаговую инструкцию по нанесению аэрозольного антифрикционного покрытия на примере MODENGY Для деталей ДВС смотрите ниже.