Сухая смазка – что это такое?
- Что представляют собой сухие смазки?
- Преимущества сухих смазок
- Немного истории
- Антифрикционные твердосмазочные покрытия – инновация в области сухих смазок
- Покрытие MODENGY 1001
- Преимущества MODENGY 1001
- Примеры применений MODENGY 1001
- Сухие адаптивные смазочные материалы
Смазочные материалы бывают жидкими, пластичными и твердыми.
В отличие от жидких и пластичных, твердые смазочные материалы сохраняют свою форму и объем в определенном диапазоне нагрузок и температур. Они не содержат в своем составе жидкостей, поэтому называются также сухими смазками.
Рассмотрим подробнее структуру, преимущества и недостатки сухих смазок.
Что представляют собой сухие смазки?
Некоторые сухие смазки (например, графит, дисульфид молибдена) имеют природное происхождение. Они известны и используются уже много веков.
К сухим смазкам также относятся:
- Некоторые металлы (например медь, цинк, олово)
- Политетрафторэтилен (фторопласт)
- Нитрид бора
- Сульфиды, фосфаты, оксиды, фториды металлов
- Полиамид
- Специальные полимеры
- Другие вещества, которые под механическим воздействием образуют на контактирующих поверхностях слой покрытия в виде тонкой пленки
Механизм действия большинства сухих смазок основан на слоистой структуре их частиц. Их атомные слои легко смещаются друг относительно друга, зато выдерживают высокую нагрузку в перпендикулярном направлении.
Сухие смазки используются самостоятельно, в виде порошков, могут образовывать пленочные покрытия, выступать в качестве наполнителей и добавок в пастах, дисперсиях, маслах, пластичных смазках, работать в матрице других твердосмазочных материалов.
| Коэффициент трения сухих смазок может достигать рекордно низких значений до 0,02. У большинства таких материалов он находится в интервале 0,05-0,15. Интервал температур возможного применения материалов на основе твердосмазочных композиций составляет от -250 до +1400 °С и более. |
Важным условием эффективности сухих смазок является мелкодисперсность частиц порошка. Чем меньший размер имеют частицы, тем лучше проявляются смазочные свойства состава.
Преимущества сухих смазок
Основным преимуществом сухих смазок, по сравнению с жидкими и пластичными материалами, является их способность работать в более тяжелых условиях. Сухие смазки:
- Работают как при экстремально низких, так и экстремально высоких температурах
- Выдерживают более высокие нагрузки
- Не вытекают из узлов трения
- Не способствуют налипанию пыли и абразивов
- Обладают инертностью по отношению к пластиками
- Обладают стойкостью к вакууму, радиации
Немного истории
С помощью твердых смазок решается большое число технологических и производственных задач.
С развитием атомной энергетики и космических технологий в области трибологии стали появляться задачи, которые не удавалось решить с применением традиционных материалов. Например, в космосе узлы трения должны работать в вакууме при жестком излучении и температурах от -150 °С до +180 °С. В таких условиях обычные смазки замерзают и испаряются. Происходит схватывание контактных поверхностей и заклинивание механизма. С этим было связано большое количество отказов космического оборудования.
С целью решения указанных проблем были развернуты масштабные исследования. В поле изучения попали сухие смазки.
Большой термостойкостью обладает дисульфид вольфрама WS2. В вакууме он способен работать до +1300 °С. Дисульфид вольфрама образует очень стойкую к агрессивным средам смазочную пленку огромной несущей способностью. Однако из-за очень высокой стоимости широкого распространения эта сухая смазка не получила.
Распространенный в то время графит для работы в космосе не подходил. Обладая на земле великолепными показателями, в условиях вакуума и сухой атмосферы коэффициент трения его увеличивается на порядок и составляет уже 0,3-0,4. Это очень большое значение.
Ценной находкой для исследователей оказался дисульфид молибдена. В противоположность графиту, он плохо работает во влажной среде. При реакции дисульфида молибдена и воды образуются оксид молибдена, который имеет большую твердость и выступает в качестве абразива. Однако в условиях космоса влага отсутствует и не оказывает своего отрицательного воздействия. К тому же в условиях вакуума дисульфид молибдена сохраняет свои смазывающие свойства при температурах до +800 °С и показывает коэффициент трения по стали порядка 0,02-0,04. Таким образом, дисульфид молибдена стал одной из самых востребованных сухих смазок для использования в космической технике.
Дальнейшие исследования показали, что дисульфид молибдена и графит оказывают друг на друга синергетический эффект. Это означает, что рабочие свойства смеси этих компонентов усиливаются в присутствии друг друга в строго определенных пропорциях.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия – инновация в области сухих смазок
В последние годы на рынке появляется все больше смазочных материалов, в которых в той или иной мере реализована технология сухой смазки.
Одними самых перспективных видов сухих смазок стали антифрикционные твердосмазочные покрытия. Они отлично работают там, где традиционные смазки бессильны. В России эти материалы выпускаются под торговой маркой MODENGY.
Покрытия по структуре и способу применения напоминают обычные краски, только жидкая среда представляет собой смесь связующих смол и растворителей, а роль красящего пигмента выполняют частицы твердых смазок.
При нанесении на поверхность растворители испаряются, а связующие вещества полимеризуются, образуя матрицу с частицами твердых смазочных веществ.
В зависимости от типа связующего отверждение происходит при обычной температуре либо при выдержке с нагревом.
Покрытие MODENGY 1001
Одним из ярких примеров инноваций в области сухих смазок с оптимальным соотношением цена-качество стало антифрикционное покрытие MODENGY 1001 в аэрозольной упаковке, разработанное компанией "Моденжи".
Преимущества MODENGY 1001
- Не требует нагревания для отверждения
- Работает при экстремально низких (до -180 °С) и очень высоких (до +440 °С) температурах
- Выдерживает колоссальную нагрузку
- Не смывается водой
- Не боится радиации
- Может работать в условиях вакуума
- Сухой слой смазки не вызывает налипания абразивных частиц, поэтому детали, смазанные этим покрытием, эффективно работают в пыльной среде
Эта сухая смазка в аэрозольной упаковке предназначена для использования в промышленности и быту. Она изготовлена на основе дисульфида молибдена и графита с неорганическим связующим, которое определяет процесс отверждения при обычной температуре. Упаковка в виде аэрозольного баллона позволяет легко наносить эту сухую смазку ровным слоем без применения специального оборудования, и не обладая специальными навыками.
До отверждения антифрикционное покрытие MODENGY 1001 представляют собой дисперсию, а после полимеризации – композитную пленку, состоящую из мелкодисперсных частиц дисульфида молибдена и графита в слое титаната, обладающего также низким коэффициентом трения.
Расход антифрикционного покрытия минимален – оно образует на поверхности детали пленку толщиной всего около 20 микрон. При этом во многих случаях однократного нанесения сухой смазки MODENGY 1001 бывает достаточно на весь срок службы узла.
Следует помнить, что антифрикционное покрытие MODENGY 1001, как и большинство сухих смазок, имеет и некоторые ограничения:
- По сравнению с жидкими и пластичными материалами оно хуже отводит тепло из зоны трения
- Имеет не очень высокую проникающую способность, поэтому смазку достаточно сложно доставить в узкие зазоры между поверхностями трения
Примеры применений MODENGY 1001
Сухие смазки и композиции на их основе применяются преимущественно для обслуживания открытых узлов трения. При использовании сухих смазок отпадает необходимость в оснащении оборудования системами для подачи смазочного материала. Это обеспечивает получение следующих дополнительных преимуществ:
- Уменьшение расхода смазочных материалов
- Упрощение конструкции, а следовательно, повышение надежности и снижение металлоемкости механизма
- Уменьшение эксплуатационных расходов
Сухая смазка MODENGY 1001 может применяться в типовых узлах с парами трения металл-металл. Ею обрабатывают:
Особенно ярко преимущества сухой смазки проявляются при использовании в пыльной среде при низких скоростях движения и высоких нагрузках:
- В конвейерных системах
- В металлургии
- В дерево- и металлообрабатывающей промышленностях
- В турбинах
- В индустрии переработки полимеров
- В прессовом оборудовании
- В трубопроводной арматуре
- В автомобильной технике (петли, замки, дроссельная заслонка и т.д.)
Таким образом, можно выделить следующие преимущества сухих смазочных материалов:
- Применение технологий смазывания с использованием сухих смазок (например, MODENGY 1001) позволяет резко сократить расход смазочных материалов.
- В некоторых случаях сухая смазка наносится однократно на весь срок службы узла.
- Узлы трения с нанесенной сухой смазкой способны работать в таких тяжелых условиях, в которых жидкие и пластичные смазки неэффективны.
Сухие адаптивные смазочные материалы
Высокую проникающую способность имеет другой вид сухих смазок – сухие адаптивные смазочные материалы MODENGY A-MOLY и MODENGY A-FLON.
Они не имеют в своем составе связующих веществ, чем объясняется их способность мигрировать по поверхностям деталей и заполнять наиболее глубокие впадины.
MODENGY A-MOLY и MODENGY A-FLON распыляются на поверхности деталей из аэрозольных баллонов и не требуют нагрева для полимеризации.
Сухие адаптивные смазочные составы обладают широким диапазоном рабочих температур, низким коэффициентом трения (от 0,03), химической инертностью. Они не подвержены старению и характеризуются длительным сроком службы.
Применение данного вида сухой смазки актуально на ходовых винтах, прессовых посадках, подшипниках и направляющих скольжения, замках, цепных передачах и других парах трения металл-металл и полимер-полимер.