Патент на изобретение №2264440

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

(57) Реферат:

Использование: в узлах трения при формировании антифрикционных покрытий трущихся поверхностей. Сущность: композицию природных минералов, содержащую, %: антигорит 40-60, клинохлор 20-50, бурый алевролит 10-20, совместно с модификатором, в качестве которого используют природный минерал шунгит в количестве 1-5% от массы указанных природных минералов, измельчают в две стадии. Сначала измельчают до фракции 0,01-1,0 мм в мельнице в аргоновой среде с последующей магнитной сепарацией, а затем – до фракции менее 1,0 мкм в жидкостном дезинтеграторе в масляно-аргоновой среде. Соотношение технического масла к композиции минералов и модификатора в жидкостном дезинтеграторе выбирают из массового соотношения, равного 60-65:0,75-1,5, после чего полученную смесь отстаивают. Образовавшуюся над отстоем суспензию заливают в механизм с трущимися поверхностями совместно с чистым техническим маслом, при этом соотношение суспензии к чистому техническому маслу выбирают из массового соотношения, равного 18-22:0,75-1,5. Технический результат – получение сплошной, стойкой к разрушению антифрикционной пленки, снижение скорости изнашивания и пусковых моментов, уменьшение коэффициента трения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в узлах трения при формировании антифрикционных покрытий трущихся поверхностей.

Известен приводимый в качестве аналога способ формирования антифрикционного покрытия (сервовитной пленки) на трущихся поверхностях (пат. RU №2006707, F 16 C 33/14, от 03.07.92).

В способе-аналоге антифрикционное покрытие (сервовитную пленку) на трущихся поверхностях формируют, размещая между трущимися поверхностями смесь из абразивоподобного порошка и связующего.

В качестве абразивного порошка используют природный минерал серпентинит (серпентин). Перед введением смеси между трущимися рабочими поверхностями ее механактивируют.

Недостатком способа-аналога является то, что формируемая антифрикционная пленка имеет неравномерную толщину и, вследствие этого, недолговечна, особенно в условиях повышенных механических и температурных воздействий.

Это не позволяет обеспечить высокую износостойкость трущихся поверхностей.

Известен также приводимый в качестве второго аналога способ формирования сервовитной пленки на контактируемых и трущихся поверхностях, в котором оптимизирован фракционный состав применяемого природного минерала-серпентина и его количества по отношению к связующему компоненту – техническому (минеральному, моторному) маслу (пат. RU 2006708, F 16 C 3/14 от 22.12.92). Этот способ позволяет получать антифрикционную пленку с более высокими механическими свойствами и, как следствие, с более высоким ресурсом трущихся поверхностей. Однако и этот способ не позволяет получать износостойкую (сервовитную) пленку, отвечающую современным требованиям, предъявляемым к подобного вида изделиям, т.к. образующая износостойкая пленка достаточно хрупка и характеризуется несплошсностью, что приводит в конечном итоге к нестабильным результатам при эксплуатации изделий.

Известен приводимый в качестве прототипа способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих поверхностей, в котором для устранения недостатков способов-аналогов используется экспериментально подобранная смесь природных минералов со связующим. В способе-прототипе уточнены параметры вещества из природных минералов, а также режимы механактивации (пат. RU 2160856, F 16 C 33/14 от 18.04.2000).

Недостатком способа-прототипа является то, что композиция, выбранная для формирования антифрикционного покрытия, хотя и позволяет получить более высокие результаты по сравнению со способами аналогами, однако формирование антифрикционной пленки на трущихся поверхностях происходит медленно, что отрицательно влияет на эргономику процесса, его технико-экономические показатели. Кроме того, образующаяся на трущихся изделиях антифрикционная пленка обладает таким отрицательным качеством как хрупкость и несплошность.

Задачей предлагаемого изобретения является оптимизация минералогического состава смеси, образующей на трущихся поверхностях антифрикционную пленку, за счет экспериментального подбора ингредиентов и использования минерала-модификатора.

Получаемый в результате реализации поставленной задачи технический эффект – получение сплошной, стойкой к разрушению антифрикционной пленки, сокращение временных параметров ее формирования и повышение, тем самым, технико-экономических показателей процесса в целом.

Решение поставленной задачи с достижением указанного технического эффекта обеспечивается тем, что в способе формирования антифрикционного покрытия трущихся поверхностей, включающем размещение между трущимися поверхностями смеси технического масла и вещества из предварительно измельченной композиции природных минералов, в качестве вещества, формирующего антифрикционное покрытие, используют композицию природных минералов, содержащую, %:

причем при приготовлении вещества, формирующего антифрикционное покрытие, применяют модификатор, а в качестве модификатора используют природный минерал шунгит в количестве 1÷5% от массы указанных природных минералов композиции, при этом композицию природных минералов совместно с модификатором предварительно измельчают в две стадии – сначала до фракции 0,01÷1,0 мм в мельнице в аргоновой среде с последующей магнитной сепарацией, а затем – до фракции менее 1,0 мкм в жидкостном дезинтеграторе, в масляно-аргоновой среде, причем соотношение технического масла к композиции минералов и модификатора в жидкостном дезинтеграторе выбирают из массового соотношения, равного (60÷65):(0,75÷1,5), после чего образовавшуюся смесь технического масла, композиции природных минералов и модификатора отстаивают, а образовавшуюся над отстоем суспензию заливают в механизм с трущимися поверхностями совместно с чистым техническим маслом, при этом соотношение суспензии к чистому техническому маслу выбирают из массового соотношения, равного (18÷22):(0,75÷1,5).

Исследования триботехнических свойств предлагаемой минералогической композиции в масле-носителе проводили в рамках заявленного состава ингредиентов композиции на опытно-промышленном стенде МТ-1 при давлении в паре трения от 10 до 300 кг/см² и скорости скольжения 4 м/с и на стенде ВПД при давлении от 100 до 1000 кг/см² при той же скорости скольжения. Пары трения в том и другом случае были изготовлены из сталей ХВГ (HRC 46-48) и стали Ст.45 (HRC 35).

Исследовали влияние предлагаемой композиции минералов, которая была внесена в жидкую консистентную смазку (литол-24), на коэффициент трения, нагрузку задира, скорость изнашивания, пусковой момент, температуру узла трения, а также состояние поверхности узлов и деталей после обработки предлагаемой композиции по сравнению с прототипом.

Исследования показали, что применение предлагаемой композиции минералов в жидкой и твердой смазке позволяет улучшить триботехнические свойства и повысить работоспособность узлов трения, а именно:

– снизить в 10-15 раз скорость изнашивания;

– уменьшить в 3-8 раз значение коэффициента трения;

– увеличить в 1,5-2 раза нагрузку задира;

– снизить в 5-7 раз пусковые моменты;

– уменьшить на 10-20°С температуру узлов трения.

Исследования поверхности деталей, определение морфологических типов частиц и гранулометрического состава сервовитной пленки проводили с применением электронного микроскопа JSM Т 330А фирмы “Jeol”. Элементный состав частиц сервовитной пленки поверхностей деталей определяли микрорентгеноспектральным анализом с использованием энергодисперсионного рентгеноспектрального анализатора AN|858 фирмы “Link”.

Установлено, что применение заявляемой минералогической композиции не только защищает поверхность трения от возникновения дефектов, царапин, задиров и т.п., но и залечивает их, внедряясь в дефекты, сглаживая их, восстанавливая изношенную поверхность. При этом контакт трущихся поверхностей происходит по внедрившимся частицам антифрикционного покрытия – сервовитной пленки.

Исследованиями также установлено, что при использовании предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом происходит снижение пусковых моментов. Этот факт наиболее важен, т.к. большинство узлов трения запускаются в работу под нагрузкой и снижение момента трения уменьшает вероятность схватывания поверхности металлов в момент пуска, предотвращая адгезионный износ трущихся поверхностей.

Формула изобретения

Способ формирования антифрикционного покрытия трущихся поверхностей, включающий размещение между трущимися поверхностями смеси технического масла и вещества из предварительно измельченной композиции природных минералов, отличающийся тем, что в качестве вещества, формирующего антифрикционное покрытие, используют композицию природных минералов, содержащую, %:

причем при приготовлении вещества, формирующего антифрикционное покрытие, применяют модификатор, а в качестве модификатора используют природный минерал шунгит в количестве 1-5% от массы указанных природных минералов композиции, при этом композицию природных минералов совместно с модификатором предварительно измельчают в две стадии – сначала до фракции 0,01-1,0 мм в мельнице в аргоновой среде с последующей магнитной сепарацией, а затем до фракции менее 1,0 мкм в жидкостном дезинтеграторе в масляно-аргоновой среде, причем соотношение технического масла к композиции минералов и модификатора в жидкостном дезинтеграторе выбирают из массового соотношения, равного 60-65:0,75-1,5, после чего образовавшуюся смесь технического масла, композиции природных минералов и модификатора отстаивают, а образовавшаяся над отстоем суспензию заливают в механизм с трущимися поверхностями совместно с чистым техническим маслом, при этом соотношение суспензии к чистому техническому маслу выбирают из массового соотношения, равного 18-22:0,75-1,5.