Использование смазок Molykote для пружин

Чтобы пружина работала правильно, не теряла в эффективности и не изнашивалась преждевременно, а также для защиты от коррозии, нужно использовать специальные смазочные материалы.

Лидером среди смазок для пружин являются продукты Molykote.

Несколько слов о пружинах

Пружины используются в различных технических сферах как накопители энергии. Главное требование к ним — это способность гасить внешние нагрузки за счёт упругой деформации.

Таким образом, пружины могут использоваться для амортизации движущихся масс, поглощения ударов или как средство для накопления физической силы (например, возвратные пружины или пружины в механических тормозных системах).

Благодаря своим свойствам, пружины также подходят для измерения силы. Именно поэтому они используются в пружинно-массовых системах и устройствах.

Пружины бывают разных типов:

• Внутрицилиндровые пружины
• Кольцевые пружины
• Плоские или пластинчатые пружины
• Цилиндрические винтовые пружины

Проблемы с трением возникают в основном, когда металлические поверхности трутся друг о друга, то есть когда части пружины соприкасаются.

Учитывая, что пружины воспринимают силу за счёт упругой деформации, можно сказать, что относительное движение поверхностей неизбежно. Особенно это касается кольцевых пружин, которые работают как буферы. Здесь значительное количество механической энергии теряется в виде тепла из-за трения.

В таких случаях использование смазки становится необходимым, и это также помогает замедлить коррозию.

Пример использования: кольцевая пружина поглощает ударные нагрузки в бурильном молотке. (Фото предоставлено компанией HiltiGmhB, Мюнхен, Германия).

Типы трения в пружинах

К разным типам пружин есть свои требования, в зависимости от характера контакта и давления.

Например, внутрицилиндровая или дисковая пружина может иметь разные свойства трения в зависимости от порядка расположения цилиндров или дисков.

Важно учитывать дополнительное трение, возникающее от направляющих, если внутрицилиндровые пружины используются как «пружинные столбики» (например, направляющий болт или трубка).

Для внутрицилиндровых пружин выделяют четыре типа трения (см. рис. 1):

Рис. 1. а) 1 – внутреннее трение, 2 – трение о направляющие, 3 – радиальное трение на конечных пластах, б) 4 – трение между двумя пружинами с параллельным наслоением

• Внутреннее трение. Происходит из-за упругой деформации пружины, и его трудно контролировать с помощью трибологических средств.
• Трение о направляющие. Возникает при продольном скольжении пружины.
• Трение вследствие параллельного наслоения. Происходит, когда несколько элементов пружины расположены друг над другом.
• Трение на конечных пластах. Составляющие пружины совершают круговые движения и могут вызывать интенсивное трение.

На все виды трения, возникающего в различных точках, можно оказать влияние с помощью правильного выбора смазочного материала.

Для этого подходят консистентные смазки, пасты или антифрикционные покрытия. В случае паст и антифрикционных покрытий, хороший эффект достигается за счёт высокого содержания твёрдых смазочных веществ.

Преимущества использования смазок Molykote для защиты пружин

Исследования показывают, что различия в силе трения между дисками одной пружины могут приводить к колебаниям, вызывающим разные упругие деформации.

Основная причина заключается в дополнительном трении на концах дисков, что вызывает относительное смещение пружин.

Это смещение воздействует на соседние пружины, что может привести к большему относительному смещению и постепенно сгладиться за счёт инерции.

Как раз в области максимальной деформации пружины обычно происходят первые разрывы.

Чтобы уменьшить разброс упругого растяжения, необходимо минимизировать трение на концах с помощью эффективных методов смазки.

Смазки Molykote с минимальным коэффициентом трения отлично подходят для ситуаций со смешанным трением, что часто наблюдается при небольших относительных смещениях. На рис. 2 показаны характеристики трения различных смазочных материалов для пружин.

Рис. 2. Коэффициенты трения ζ=ΔFg/ΔFu, определенные по разности сил на смазанной и несмазанной поверхностях. Чем меньший индекс трения, тем ниже коэффициент трения.

Одним из преимуществ антифрикционных покрытий является то, что они хорошо фиксируются на поверхности и обеспечивают долговременное смазывание на весь срок службы.

Польза смазок Molykote для снижения потерь на трение

Потери от трения ведут к повышению температуры и износу материала.

Поэтому важно применять смазочный материал для того, чтобы:

• Снизить трение
• Обеспечить постоянное трение во всех точках контакта, создавая однородную нагрузку на пружину

Использование смазок Molykote для предотвращения коррозии

Подбор правильной смазки Molykote обеспечивает отличную защиту от коррозии и коррозионного фактора, который может повредить стальные пружины, например, 50 CrV 4 (Рис. 3 и Рис. 4).

Рис. 3. Защита от коррозии с помощью смазок Molykote для пружин (тест в солевом тумане по спецификации DIN 50 021 на образцах из 50 CrV 4)

Рис. 4. Предотвращение коррозионного истирания (трибокоррозия) на основах теста коррозийного истирания.

Используя нержавеющую сталь, правильно подобранная смазка может также снизить вероятность образования трещин от нагрузки.

Температурные диапазоны смазок для пружин

Температурные диапазоны смазок для пружин показаны на Рис. 5.

Рис. 5. Температурные диапазоны смазок Molykote для пружин

Применение смазок Molykote для пружин

Для смазывания пружин лучше всего подходят пасты, консистентные смазки и антифрикционные покрытия. Масла в этом случае менее распространены.

Масла быстро высыхают без постоянного пополнения в точках смазки, поэтому они не идеальны для пружин.

Преимущества консистентных смазок и паст заключаются в том, что они становятся текучими только под нагрузкой, благодаря чему долго остаются на месте.

Каждую пружину можно покрыть специальной консистентной смазкой или пастой перед сборкой.

Антифрикционные покрытия также полезны, так как после нанесения становятся долговечным смазочным слоем на весь срок службы механизма.

Внутрицилиндровые и кольцевые пружины можно экономно покрывать антифрикционными покрытиями методом напыления или центрифуги. Эти покрытия защищают от коррозии и коррозионного истирания, в том числе и для пластинчатых пружин. Методы напыления и окунания также подойдут.

Винтовые пружины, как в механизмах натяжения ремня безопасности или в оружейных магазинах, также можно эффективно обрабатывать антифрикционными покрытиями с использованием метода окунания.

Для деталей, которые могут подвергаться горячей сушки в печи, рекомендуются Molykote 7409 или Molykote 3484. Для других случаев подойдут антифрикционные покрытия воздушной сушки, такие как Molykote 3402-С или Molykote D-321R.

Твердосмазочное антифрикционное покрытие MODENGY 1001 — аналог Molykote D-321R и может быть использован в любых случаях.

У MODENGY 1001 аналогичные свойства, но цена значительно ниже.

Он доступен в аэрозольных баллончиках объемом 210 мл, в капсулах по 200 г, в банках по 600 г или ведрах по 4,5 кг.

Советы по ремонту и техобслуживанию

Разные типы пружин, такие как винтовые, дисковые, внутрицилиндровые и кольцевые, испытывают нагрузки различных типов и амплитуд.

Если поверхность повреждена, можно изучить причины и с помощью правильной смазки ограничить дальнейшие повреждения.

Коррозионное истирание может проявляться в виде точечной коррозии или повреждений из-за колебаний. Для снижения подобных эффектов можно использовать пасты Molykote D, DX или Molykote TP-42 (см. Рис. 4).

Коррозию, вызванную другими факторами, можно предотвратить с помощью соответствующей смазки из списка на Рис. 3.

Рекомендуется проводить предварительные испытания в условиях, близких к коррозионной среде.

Износ направляющих и пружинных механизмов можно уменьшить с использованием смазки с высоким показателем на четырёхшариковой машине (см. Рис. 6) и низким коэффициентом трения (см. Рис. 2).

Рис. 6. Показатели некоторых смазок MOLYKOTE для пружин при испытании на 4-шариковой машине (по спецификации DIN 51 350)

Рекомендуется использовать антифрикционные покрытия для долговременной смазки. В равной степени подойдут и пасты.

Сильный износ пружин между параллельными пластами можно снизить с помощью смазок с низким коэффициентом трения (см. Рис. 2). Следует учитывать все аспекты смазки и составлять график техобслуживания.

Методика

В случае пружин трение ведёт к потерям энергии, повышению температуры и началу износа. Чтобы контролировать износ, нужно минимизировать трение. Кроме того, при динамическом воздействии происходит разрыв пружин, который связан с различиями в относительном смещении элементов пружины.

«Упругий гистерезис», показанный на Рис. 7, считается мерой потерь энергии.

Рис. 7. Трение для внутрицилиндровых пружин.

Минимизация трения поможет снизить температуры и увеличить срок службы механизма. Также важно защищать металлические материалы от коррозии и коррозионного истирания.

Характеристика смещения под давлением не всегда подчиняется аналогичным функциям для нагрузки и снятия нагрузки. Это означает, что для смещения требуется большая сила, чем для его снятия.

Если после удаления нагрузки пружина возвращается в начальное положение, это значит, что произошла упругая деформация. Площадь гистерезиса показывает потери энергии, которые происходят по различным причинам из-за трения. Чем больше площадь гистереза, тем выше потери энергии, которые перерабатываются в тепло.

Минимизация трения

На Рис. 7 показан упругий гистерезис для пружин разных типов. На Рис. 8 указаны соответствующие значения для жёсткости пружин.

Рис. 8. Сила трения для пружин.

Площади гистерesis можно уменьшить с помощью эффективных смазок, как показано на Рис. 9. Это поможет минимизировать потери энергии.

Рис. 9. Измерение упругого гистерезиса на смазанной и несмазанной поверхностях.

Коэффициенты трения, приведенные на Рис. 2, могут использоваться для оценки эффективности смазки. Низкий коэффициент трения означает низкие потери мощности.

Для определения коэффициентов трения были сопоставлены разности сил несмазанной и смазанной поверхности. Эти различия чётко наблюдаются для разных смазок.

Это означает, что потери на трение по причинам:

• Трением от параллельного наслоения
• Трением на конечных пластах

могут быть снижены на 36 % с помощью Molykote PPE или на 41 % с использованием Molykote G-n Plus и TP-42. Также можно снизить трение на направляющих.

Защита от коррозии и коррозионного истирания

Для предотвращения коррозии и коррозионного истирания можно использовать смазки из списка на Рис. 3 и Рис. 4.