Сложность выбора смазок для космического оборудования

Сложность выбора смазок для космического оборудования

С момента первого выхода человека в космос возник целый комплекс задач, которые не могут быть решены обычными жидкими и пластичными смазочными составами.

Трение между материалами в космосе происходит в вакууме при экстремально низких или высоких температурах и под влиянием радиации. В таких условиях стандартные смазки быстро разрушаются, испаряются или даже замерзают, в результате чего металлические детали могут схватываться. Это может привести к поломке оборудования.

Хорошим решением проблемы трения в космосе стало использование твердых смазочных веществ. Однако не все они подходят. Например, коэффициент трения графита в вакууме высокий из-за недостатка влаги.

Оптимальным выбором стал дисульфид молибдена. Он работает при высоких температурах, а коэффициент трения в вакууме с сталью составляет примерно 0,03. Этот материал также отличается высокой несущей способностью и устойчив к радиации. Вдобавок он более доступен, чем некоторые другие высокотемпературные твердые смазки.

С развитием технологий твердой смазки были созданы покрытие на основе этого вещества.

Твердосмазочные покрытия формируют тонкий слой на деталях с высокодисперсными частицами твердой смазки, прочно сцепленным с поверхностью.

Для проверки эффективности этих покрытий в космических условиях проведены серию экспериментов.

Испытания покрытий с дисульфидом молибдена на вакуумном стенде

Для исследований трения в условиях, аналогичных космическим, использовался вакуумный стенд. Эксперименты проводились по международному стандарту ASTM G133 по схеме «шар-диск», где пара трения была «сталь-сталь».

Условия испытаний: вакуум, давление ниже 10^–4, температура +250 ℃.

Также для сравнения проводились испытания в воздухе.

Рис. 1. Трибологический вакуумный стенд «ВС-01»

Испытано 5 видов покрытий, разработанных и произведенных российской компанией «Моденжи».

В ходе испытаний фиксировались и сравнивались средние значения коэффициента трения в двух условиях, результаты были представлены на графике.

Рис. 2. Средние значения коэффициента трения в вакууме и на воздухе при температурах +250 °C и +20 °C соответственно

*по результатам одного опыта, требуются повторные испытания

Наименьший коэффициент трения во всех условиях тестирования показало покрытие на основе дисульфида молибдена и политетрафторэтилена (тефлона). Оно представлено под маркой Modengy 1014. В вакууме его значение составляет 0,029.

Максимальный коэффициент трения в вакууме обнаружен у Modengy 1002. Остальные образцы продемонстрировали хорошие результаты – от 0,03 до 0,05.

Все образцы, кроме Modengy 1002, показали увеличение коэффициента трения в вакууме. Это связано с негативным влиянием влаги из воздуха на твердосмазочное вещество. Для более точного определения средних значений для Modengy 1002 потребуется повторное тестирование, так как на графике представлены результаты одного испытания.

Результаты испытаний на триботехническом вакуумном стенде будут использованы для разработки новых программ в области освоения космоса и термоядерного синтеза.