Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 15 ТЕХНОЛОГИЯ имеют малый размер (порядка 5…100 нм), и при на- ложении неоднородного магнитного поля образуют пространственную структуру. Наиболее известная для смазочных масел присадка, содержащая частицы магнетита (Fe 3 O 4 ) с окружающими их молекулами олеиновой кислоты (С 18 Н 34 О 2 ). Молекулы олеиновой кислоты адсорбируются на поверхности магнетита в результате процесса хемосорбции. Магнетит, вхо- дящий в мицеллу, характеризуется низким сопро- тивлением сдвигу и является пластической смазкой, уменьшающей коэффициент трения и интенсивность изнашивания поверхностей в местах их соприкосно- вения. Молекулы олеиновой кислоты, входящие в со- став мицелл, предотвращают их слипание и обеспе- чивают возможность их нахождения во взвешенном состоянии в жидкости. Магнитные жидкости на основе углеводородов нашли применение как герметизаторы для враща- ющихся валов, как демпфирующее устройство, как хорошие антифрикционные присадки и т. п. Опре- деленный интерес представляет применение таких жидкостей в качестве приработочных в узлах трения скольжения металлообрабатывающих станков и по- добных устройств. Авторами разработан метод получения анти- фрикционной присадки на основе нанокобальта, по- лучаемого химическим способом из солей кобальта путем восстановления в водных растворах и после- дующего перевода золей металла в органические сре- ды с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ) на основе нечетвертичных азотистых основа- ний. При этом получаются устойчивые коллоидные системы. Частицы кобальта покрыты слоем ПАВ, представляют собой мицеллы и обладают значитель- ной агрегативной устойчивостью в течение длитель- ного времени при различных механических и темпе- ратурных воздействиях. При этом кобальт обладает магнитными свойствами, поэтому полученную анти- фрикционную присадку можно отнести к магнитным жидкостям. Первые упоминания о возможности при- менения кобальта для легирования товарных масел при упрочнении плунжерных пар топливного насоса высокого давления после восстановления описаны в литературе [5]. Целью рассматриваемой работы являлось про- ведение сравнительного анализа трибологических свойств разработанной авторами антифрикционной присадки с наиболее известными присадками в усло- виях граничного трения. Все узлы трения условно можно разбить на две группы. К первой группе относятся узлы с контакт- ными давлениями до 5…10 МПа и небольшими ско- ростями скольжения, что способствует созданию не- благоприятных условий для перехода от граничного трения к гидродинамической смазке. Это могут быть подшипники или направляющие скольжения. Ко вто- рой группе относятся узлы с высокими контактными давлениями до 2 ГПа, в которых также создаются не- благоприятные условия для перехода от граничной к гидродинамической смазке. К таким узлам относят- ся шестеренчатые передачи и подшипники качения, в которых происходит линейный или точечный кон- такт деталей. Нами проведены сравнительные испытания при- садок только для первой группы узлов трения, пар трения скольжения, когда возможен значительный контакт поверхностей трения. Испытания присадок проводили на стандартной машине трения МИ-1М по схеме трения вал – колодка (рис. 1). При этом во всех экспериментах давление задавалось равным p = 9 МПа, что соответствовало нормальной силе N = 900 Н, а линейная окружная скорость вала (ско- рость скольжения) задавалась v = 1,5 м/с. Материалы парытрения: вал – чугунСЧ-24, колодка – чугунСЧ-24. Исходная шероховатость образцов Ra = 1,0…0,7 мкм. Рис. 1 . Схема испытаний на машине трения МИ-1М: 1 – оправка колодки; 2 – колодка; 3 – вал; 4 –испытываемое масло Для сравнительной оценки трибологических свойств разработанной присадки были приготовле- ны модельные композиции на основе масла М-8В (ГОСТ 10541-78) при различном содержании на- нокобальта. В качестве базового масло М-8В было выбрано из соображения наименьшего содержания различных присадок в масле, способных влиять на условия трения, а также масло М-8В является осно- вой для получения обкаточных масел. При испытани- ях на машине трения МИ-1М в непрерывном режиме снимались показания момента трения и температуры в зоне контакта. Связь между моментом трения М тр и коэффици- ентом трения можно выразить следующей зависимо- стью: М тр = 0,5 f N d, где f – коэффициент трения; N – нормальная сила в паре трения, Н; d – диаметр вала, м.