Преимущества твердых смазок для механизмов

Введение в сухие смазки

Добиться надежной работы механизмов в условиях граничного и смешанного смазывания невозможно (особенно при ударных нагрузках, прерывистом движении и так далее), если не использовать твердые смазочные материалы – сухие смазки.

Что такое сухие смазки? Чем они отличаются от других материалов? Каковы их основные преимущества?

На эти вопросы мы постараемся ответить в этой статье.

Твердые смазки могут использоваться в гораздо более широком температурном диапазоне по сравнению с жидкими и пластичными смазками. Они эффективны при комнатной температуре, в экстремальных морозах и при высоких температурах.

Среди их множества достоинств – нейтральность к пластмассам (ПТФЭ, полиэтилен, полиамид), которые применяются во многих современных механизмах и узлах станков и машин.

Работа твердых смазочных материалов

Твердые смазки показывают отличные результаты в условиях экстремальных нагрузок и низкой частоты вращения деталей.

При использовании жидкой или пластичной смазки детали гидростатического подшипника при высокой нагрузке и низкой частоте вращения сталкиваются шероховатостями, что приводит к случайным зацеплениям и мягкому износу.

В условиях граничного трения выступы и углубления постоянно соприкасаются, что приводит к значительному износу и даже к заклиниванию.

Таким образом, при низких скоростях вращения жидкие и пластичные смазки не обеспечивают достаточного разделения трущихся поверхностей, и с увеличением нагрузок это становится еще более сложной задачей. Даже при сборке жидкие смазки часто не могут обеспечить необходимое разделение поверхностей. Они могут испаряться под воздействием высоких температур и со временем терять свои свойства, что также может привести к заклиниванию.

В таких условиях применение твердых сухих смазок оказывается весьма эффективным. Они образуют прочный смазочный слой, который сохраняет свою целостность под воздействием высоких нагрузок при низких скоростях и минимизирует трение.

В ряде случаев эффективной альтернативы сухим смазкам среди традиционных материалов не существует. Твердые смазочные материалы также способны предотвратить фреттинг-коррозию или обеспечить легкий демонтаж резьбовых соединений даже после работы в условиях высоких температур.

Колебания с микроперемещениями приводят к сильной коррозии соприкасающихся деталей (фреттинг-коррозии). Эффективно предотвратить ее могут только твердые смазочные материалы – сухие смазки.

На иллюстрации показан заклинивший и обломанный при демонтаже болт, который смазывался жидкой смазкой.

Какие материалы используют в качестве сухих смазок

Все больше материалов используются в качестве сухих смазок, и, безусловно, в будущем будут найдены еще более новые варианты. В то же время, некоторые из ныне используемых материалов могут быть исключены из-за соображений безопасности и охраны окружающей среды.

Материалы сухих смазок:

• Простые химические вещества. К ним относятся молибден, цинк, олово, свинец, вольфрам, сурьма и графит (природный и синтетический)
• Порошки таких металлов, как медь, олово и никель
• Фториды и хлориды кальция и других металлов
• Оксиды циркония и некоторых других металлов
• Полимеры, такие как полиэтилен, политетрафторэтилен и полиамиды

Наиболее распространенными сухими смазками являются дисульфид молибдена и графит. Эти материалы усиливают антифрикционные свойства друг друга в определенных пропорциях.

Графит – материал со схожей слоистой структурой. Тем не менее, он не обладает такой хорошей адгезией к металлическим поверхностям, как дисульфид молибдена, поскольку его молекулы неполярны и проявляют свойства твердого смазочного материала лишь в присутствии влаги. Эту проблему можно решить путем внедрения поляризующих агентов в слоистую структуру графита, создавая так называемый поляризованный графит.

Высокая адгезия поляризованного графита к металлическим поверхностям и его термическая стабильность делают его одной из наиболее перспективных сухих смазок.

Сухие смазки могут использоваться самостоятельно в виде порошков либо выступать компонентами различных смазочных материалов в виде присадок, добавок и наполнителей.

Товарные формы сухих смазок

Сухие смазки могут быть представлены следующими товарными формами:

• Порошки
• Дисперсии
• Пластичные смазки
• Пасты
• Антифрикционные покрытия

Порошки

Чистый дисульфид молибдена производится с различным средним размером частиц. Он хорошо заполировывается в поверхность со временем или под воздействием повышенной внешней нагрузки. Порошок дисульфида молибдена обычно используется там, где жидкость или покрытие нежелательны.

Смеси сухих смазок часто применяются в составе тормозных колодок автомобилей, обеспечивая высокое трение и малый износ. Обычно тормозные колодки состоят из волокон, смол, абразивов и наполнителей.

Дисперсии

Высококонцентрированные дисперсии твердых смазочных материалов применяются как добавки к маслам: редукторным, трансмиссионным для мотоциклов и дизельным. Дисперсии также используются в особых процессах формования металлов и в высокотемпературных цепных маслах.

Пластичные смазки

Твердые смазочные материалы добавляются к пластичным смазкам в количестве примерно 3%. Их преимущество перед химически реактивными присадками заключается в отсутствии необходимости обеспечения температуры реакции. Эти продукты применяются как в металлургии, так и в автомобилестроении, например в шаровых шарнирах.

Пасты

В пастах количество твердых смазочных материалов значительно выше, чем в пластичных смазках и может достигать 70%.

Пасты делятся на три категории в зависимости от области применения:

• Резьбовые – они обеспечивают коэффициент трения порядка 0,1 и позволяют разбирать оборудование после длительного простоя.
• Сборочные – предотвращают фреттинг-коррозию и обеспечивают низкий коэффициент трения.
• Смазочные (или «смазки-пасты») – предлагают долговременное смазывание с высокой адгезией и защитой от коррозии.

Инновационные антифрикционные покрытия

Среди наиболее инновационных материалов – сухие смазки в виде антифрикционных покрытий. Жидкая основа таких покрытий состоит из связующих смол и растворителей, а твердые смазочные частицы играют роль пигмента.

При нанесении покрытия растворитель испаряется, а связующие вещества полимеризуются, образуя прочную пленку.

Антифрикционные покрытия производят такие компании, как Dow, BECHEM, Modengy и другие.

Исследования показали, что некоторые сухие смазки могут усиливать эффекты друг друга. Например, смесь дисульфида молибдена и графита может обладать более высокими эксплуатационными характеристиками, чем каждый компонент по отдельности.

При работе твердых смазок в полимерной матрице их характеристики также могут улучшаться. Антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена становится устойчивым к влаге и защищает от агрессивного окружения.

Сухая смазка – антифрикционное покрытие Modengy 1001

В последние годы многие производители смазок начали разрабатывать составы, содержащие сухие смазки – масла, пластичные смазки, дисперсии и пасты. Сухие смазки выполняют роль присадок и добавок.

Сухая смазка Modengy 1001 легко наносится с использованием аэрозольного баллона. Для этого не требуются специальные навыки или оборудование.

Применение MODENGY 1001

Особая эффективность антифрикционного покрытия Modengy 1001 проявляется в условиях пыльной среды, при низких скоростях и высоких нагрузках.

Примеры применения MODENGY 1001:

• Конвейерные системы
• Металлургия
• Металло- и деревообрабатывающая промышленность
• Турбины
• Переработка полимеров
• Прессовое оборудование
• Трубопроводная арматура
• Автотехника (петли, замки, дроссельные заслонки и т.д.)

Использование технологии сухих смазок повышает надежность работы оборудования и снижает расход смазочных материалов. В некоторых случаях сухую смазку наносят один раз, и она функционирует в течение всего срока службы узла.

Сухая смазка эффективна не только при обычной эксплуатации. Она становится незаменимой в условиях, когда традиционные смазки оказываются неэффективными.