Федеральне агентство з освіти
Пермський державний технічний університет
Теорія тертя і зносу
Реферат:
"Тверді мастильні матеріали "
Викладач: Дегтярьов А.І.
Перм
Зміст
Введення
1. Тверді шаруваті мастила
1.1. Властивості ТСС
2. Загальні відомості про пластичних мастилах
2.1. Властивості пластичних мастил
2.2. Асортимент пластичних мастил
Список літератури
Введення
Забезпечення ефективного граничного і змішаного режиму змащення механізмів (особливо при таких умовах експлуатації як ударні навантаження, переривчасті рухи, пресова посадка) неможливо без застосування твердих мастильних матеріалів. Останні здатні працювати в значно ширшому діапазоні температур, ніж "рідкі" мастила.
До їх достоїнств також відноситься працездатність при кімнатних температурах (на відміну від хімічно реакційних технологій) і інертність по відношенню до пластикам (ПТФЕ, поліетилен і поліамід), використовуваним в конструкціях сучасних машин і деталей. Дисульфід молібдену і сульфіди інших металів, фосфати, оксиди, фториди металів, а також самі метали, графіт, нітрид бору та їх суміші широко застосовуються в Як компоненти твердих мастил. Тверді мастильні матеріали застосовні в вигляді порошку, пасти, присадки/добавки до пластичним змащенням, масляної дисперсії, і у вигляді пігменту в складі антифрикційного покриття.
1. Тверді шаруваті мастила
Характерна особливість твердих і пластичних мастильних матеріалів полягає в тому, що ці матеріали знаходяться в агрегатному стані, що виключає, при дотриманні заданих умов експлуатації, їх витікання з вузла тертя. Завдяки цьому можливо змазування негерметизованих вузлів тертя, відсутня необхідність в безперервному підводі мастильного матеріалу, а отже, і в наявності призначених для цього систем і агрегатів. Це забезпечує отримання наступних в порівнянні з маслами переваг:
-зменшення витрати мастильних матеріалів;
-спрощення конструкції, а отже, підвищення надійності і зниження металомісткості механізму;
-зменшення експлуатаційних витрат.
До основних (в порівнянні з маслами) недоліків, характерним в різного ступеня для більшості мастил, відносять: відсутність відводу теплоти від поверхонь тертя, гіршу фізичну і хімічну стабільність, а також велику різницю у величинах коефіцієнтів тертя спокою і руху.
Тверді шаруваті мастила (ТСС) - кристалічні речовини, що володіють мастильними властивостями: графіт, дисульфіди молібдену і вольфраму, нітрид бору, броміди олова та кадмію, сульфат срібла, іодіди вісмуту, нікелю та кадмію, фталоціанін, селенідом і теллуріди вольфраму, титану і ін
Всі ТСС володіють шаруватою структурою, яка характеризується тим, що атоми, що лежать в одній площині (одному шарі), знаходяться один до одного ближче, ніж в різних шарах. Наприклад, в гратах графіту відстань між атомами вуглецю в шарі одно 1,42 х 10 м-10, між шарами - 3,44 • 10-10 м. Це обумовлює різну міцність зв'язків між атомами в різних напрямках, в результаті чого під впливом зовнішніх сил відбувається ковзання (зрушення) одних шарів кристалів щодо інших (зменшення опору зсуву сприяє накопичення на поверхнях кристалів адсорбованих продуктів). Ця властивість є необхідною, але недостатньою. Потрібна також гарна адгезія ТСС до матеріалу поверхні тертя, тому дисульфід титану і багато алюмосилікати (слюда, тальк та ін), володіючи яскраво вираженою шаруватою структурою, не відрізняються мастильними властивостями, так як мають погані адгезіонниг властивості з металами. На якість і властивості ТСС впливають неоднорідності зв'язків між атомами кристалічної решітки, величина роботи, що витрачається на розщеплення кристала по поверхнях ковзання, ступінь адгезії до металевих поверхонь і т.п.
1.1 Властивості ТСС
Розглянемо властивості деяких найбільш поширених ТСС.
Графіт має антифрикційними властивостями в парі тертя зі сталлю, чавуном та хромом (Дещо гірше ці властивості з міддю і алюмінієм). У присутності повітря і води графітна мастило покращує свої показники
графіту притаманна здатність адсорбуватися на поверхнях тертя з утворенням міцної плівки, орієнтованої в напрямку ковзання. Наявність на поверхні металу плівки оксидів полегшує адсорбцію графіту, тому використання графіту особливо ефективно для металів, що утворюють міцну оксидну плівку (Хром, титан, в меншій мірі сталь).
Температурна межа працездатності графітним мастила дорівнює 600 С. Властива цьому матеріалу внаслідок наявності вільних електронів висока електротеплопроводность сприяє відведенню електростатичних зарядів і збереженню міцності змащувального шару. Коефіцієнт тертя графіту по сталі складає 0,04 - 0,08. Зі збільшенням навантаження і підвищенням температури коефіцієнт тертя зростає.
Дисульфід молібдену MоS2 - синювато-сірий порошок з металевим блиском, володіє хорошими адсорбційними властивостями по відношенню до більшості чорних і кольорових металів. Мастильна здатність MоS2 обумовлена ​​вираженим шаруватим будовою кристалів (відстань між атомами сірки, що знаходяться в різних шарах кристала, майже в 4 рази більше, ніж усередині шарів) і сильною поляризацією атомів сірки в процесі тертя. На відміну від графіту при збільшенні навантаження і температури коефіцієнт тертя MоS2 зменшується (середня величина 0,05 - 0,095).
Несуча здатність граничної змащувальної плівки дисульфіду молібдену вище, ніж у будь-яких змащувальних масел. При температурах вище 500 В° С MоS2 окислюється з виділенням SO2. Дисульфід молібдену володіє високою радіаційною стійкістю - при дозі до 5107 Гр не відмічено будь-яких змін у його властивостях. До недоліків M0S2 відноситься те, що він володіє високою хімічною активністю і відносно легко вступає в реакцію з водою і киснем. Внаслідок цього при контакті M0S2 з повітрям максимально допустиму температуру обмежують 450 В° С. Водень відновлює M0S2 до металу.
Дисульфід вольфраму WS2 в порівнянні з MоS2 володіє більшою термостійкістю (580 В° С), стійкістю до окисленню і в 3 рази більшою несучою здатністю. Хімічно інертний (крім фтору та його сполук), корозійно неагресивний, нетоксичний, його застосування обмежене високою вартістю. Використання WS2 в якості добавки до олив ускладнене його високою щільністю (р - 7,4 • 103 кг/м3), що ускладнює отримання однорідної суміші з маслом; рекомендується використовувати при температурах понад 450 В° С.
Нітрид кремнію має низький коефіцієнт тертя в парах зі сталевими деталями і деякими металокерамічними матеріалами. Володіє хорошими механічними характеристиками і високою термічною і термоокислительной стійкістю (до 1200 В° С). Завдяки поєднанню цих якостей нітрид кремнію розглядають як перспективний матеріал при виготовленні деталей циліндро-поршневої групи теплонапружених двигунів.
Нітрид бору володіє високою термічною і термоокислительной стійкістю (розкладається при температурі понад 1000 В° С).
Є відомості про перспективність використання в якості твердих шаруватих мастил інших речовин - Селенидов і теллуридов вольфраму і ніобію і т.п.
До твердих шаруватим змащенням відносяться також фталоціанін.
фталоціанін (міді C32H16N6C11, заліза C32H16N8Fe і пр.) - металовмісні поліциклічні органічні сполуки, що володіють великими плоскими молекулами зі слабкими міжмолекулярними зв'язками. Характерною особливістю цих речовин є те, що поряд з фізичною адсорбцією вони утворюють хемосорбірованние плівки на поверхнях металів. Фталоціанін мають гарну термічної (650 В° С) і радіаційною стійкістю, стабільні при контакті з повітрям і водою. При температурах до 300 В° С коефіцієнт тертя у них вище, ніж у графіту і дісульфіта молібдену, але знижується до 0,03 - 0,05 зі збільшенням температури до 500 В° С.
З фталоцианинов роблять захисний ...
