Микроструктура пластичных смазок и их влияние на смазывание
Содержание статьи
Микроструктура волокнистых смазок
Волокнистые структуры пластичных смазок могут иметь разные длины: длинные, средние и короткие. Они формируются из микроструктур загустителей, которые можно рассмотреть под электронным микроскопом.
Разные системы загустителей имеют уникальные формы и размеры частиц (см. таблицу 1).
Под электронным микроскопом можно увидеть, что длинноволокнистые натриевые мыла имеют волокна длиной до 0,1 мм.
Смазки с короткими волокнами и гладкой текстурой (например, литиевые и кальциевые) характеризуются маленькими мыльными волокнами диаметром 0,2*10-3 мм и длиной 2*10-3 мм. Если же волокна или фибриллы меньше длины волны видимого света, смазка выглядит прозрачной (например, алюминиевые смазки).
Микроструктура загустителя
| Загуститель | Средний размер диаметр *длина, 10-12м | Микроскопический вид | Макроскопический вид |
|---|---|---|---|
| Натриевые мыла | 1*100 | Длинные волокна | Длинные волокна. Тягучие |
| Литиевые мыла | 0,2*25 | Длинные волокна | Средние волокна |
| Литиевые мыла | 0,2*2 | Короткие волокна | Короткие волокна |
| Натриевые мыла | 0,15*1,5 | Короткие волокна, короткие нити |
Короткие волокна, гладкие |
| Кальциевые мыла | 0,1*1 | Тонике нити, короткие кольца |
Короткие волокна, гладкие |
| Алюминиевые мыла | 0,1 | Сферические | Короткие волокна, гладкие |
| Бентониты | 0,1*0,5 | Пластиночки, структура типа карточный домик |
Короткие волокна, гладкие |
Механизм смазывания
Структура пластичных смазок непосредственно влияет на механизм смазывания.
Если смазка слишком мягкая (000 по классификации NLGI) и доля дисперсной фазы составляет 3 %, механизм смазывания в основном определяется маслом.
Хотя показатели мыла играют второстепенную роль, они все же способствуют повышению несущей способности, о чем свидетельствуют результаты тестов.
Если смазка представляет собой твердую брикетную форму и содержание мыла в ней превышает 50 %, ее смазывающие качества в значительной степени зависят от мыла.
Существуют также смазки средней консистенции – 1-3 по классификации NLGI (например, смазка для подшипников качения). В этом случае как масло, так и мыло оба вместе уменьшают трение и износ.
Загуститель выполняет роль специального резервуара, из которого постепенно выделяется масло.
Это может случиться из-за разрушения кристаллической структуры загустителя, в результате чего подача масла будет прекращена. Далее, мыло влияет на адгезию смазочного материала к поверхности металла, технические параметры скольжения и коэффициент трения.
Реологические свойства смазок
Изучение вязкости смазки и уровня текучести стало основой для научного исследования реологических свойств смазок. Определение этих параметров основывалось на гипотезе, что смазки можно рассматривать как простые пластичные тела. Были предприняты попытки показать, что они следуют уравнению деформации тела Бингам-Воларовича.
Тем не менее, начальные измерения продемонстрировали, что смазки обладают необычной вязкостью, а уровень текучести не совсем определен и изменяется в зависимости от времени нагрузки.
Недавние исследования подтверждают, что консистентные смазки по своей сути являются пластичными телами.
Чтобы полнее охарактеризовать их деформацию, необходимо учитывать 5 базовых параметров, помимо традиционных – вязкости и предельного напряжения на сдвиг, а именно – модуль упругости, период релаксации, характеристики последействия нагрузки и разгрузки.
Уровень этих параметров различен для каждого типа деформации. Это зависит от термической и механической обработки, которой подвергалась конкретная смазка.
Тщательное изучение всех параметров деформации позволяет более точно отобрать критерии, которые с минимальной погрешностью могут отразить деформацию в условиях конкретного использования смазок.
Информация о реологических свойствах смазок, а также взаимосвязь их состава и структуры с этими показателями фиксируются в двух основных параметрах – уровне пенетрации и температурном уровне каплепадения.
За вычетом вязкости масла, на сегодняшний день эти показатели являются практически единственными, характеризующими реологические качества смазок.
