Войти
Сухие смазки или твердые смазки - это материалы, которые, несмотря на то, что находятся в твердой фазе, могут для уменьшения трения между двумя скользящими друг относительно друга поверхностями без необходимости использования жидкой масляной среды.
Двумя основными сухими смазочными материалами являются графит и дисульфид молибдена. Они обеспечивают смазку при температурах выше, чем работают в жидких и масляных смазках. Сухие смазки часто используются в замках или подшипниках с сухой смазкой. Такие материалы могут работать при температуре до 350 ° C (662 ° F) в окислительной среде и даже выше в восстановительной / неокисляющей среде (дисульфид молибдена до 1100 ° C, 2012 ° F). Низкое трение большинства сухих смазочных материалов объясняется слоистой структурой на молекулярном уровне со слабой связью между слоями. Такие слои могут скользить относительно друг друга с минимальной приложенной силой, что придает им низкие фрикционные свойства.
Однако одной слоистой кристаллической структуры не обязательно достаточно для смазки. Фактически, есть некоторые твердые вещества с неламеллярной структурой, которые хорошо работают в качестве сухих смазок в некоторых областях применения. К ним относятся некоторые мягкие металлы (индий, свинец, серебро, олово ), политетрафторэтилен, некоторые твердые оксиды., редкоземельные фториды и даже алмаз.
. Ограниченный интерес был проявлен к свойствам низкого трения слоев уплотненной оксидной глазури, сформированных при нескольких сотнях градусов Цельсия при металлическом скольжении. системы. Однако до практического использования еще много лет из-за их физически нестабильного характера.
Четыре наиболее часто используемых твердой смазки:
Графит и дисульфид молибдена являются преобладающими материалами, используемыми в качестве сухих смазок.
Смазывающая способность многих твердых тел объясняется ламеллярной структурой. Пластинки ориентированы параллельно поверхности в направлении движения и легко скользят друг по другу, что снижает трение и предотвращает контакт между скользящими компонентами даже при высоких нагрузках. Крупные частицы лучше всего работают на шероховатых поверхностях на низкой скорости, более мелкие частицы на более гладких поверхностях и на более высоких скоростях. Эти материалы могут быть добавлены в виде сухого порошка к жидким смазочным материалам для модификации или улучшения их свойств.
Другие компоненты, которые являются полезными твердыми смазочными материалами, включают нитрид бора, политетрафторэтилен (ПТФЭ), тальк, фторид кальция, фторид церия и дисульфид вольфрама.
Твердые смазочные материалы полезны в условиях, когда обычные смазочные материалы не подходят, например:
Графит структурно состоит из плоскостей полициклических атомов углерода, имеющих гексагональную ориентацию. Расстояние атомов углерода между плоскостями больше, и, следовательно, связь слабее.
Графит лучше всего подходит для смазки на воздухе. Водяной пар - необходимый компонент для графитовой смазки. Адсорбция воды снижает энергию связи между гексагональными плоскостями графита до более низкого уровня, чем энергия адгезии между подложкой и графитом. Поскольку для смазки необходим водяной пар, графит неэффективен в вакууме. Поскольку графит является электропроводным, он может способствовать гальванической коррозии. В окислительной атмосфере графит эффективен при постоянных высоких температурах до 450 ° C и может выдерживать гораздо более высокие температурные пики.
Графит можно разделить на две основные группы: природный и синтетический.
Для применений, где требуется лишь незначительная смазывающая способность и требуется более теплоизолирующее покрытие, будет выбран аморфный графит. (80% углерода).
MoS 2 добывается из некоторых богатых сульфидом отложений и очищается до чистоты, подходящей для смазочных материалов. Подобно графиту, MoS 2 имеет гексагональную кристаллическую структуру с присущим ему свойством легкого сдвига. Смазочные характеристики MoS 2 часто превышают характеристики графита и также эффективны в вакууме, тогда как графит - нет. Ограничение температуры MoS 2 при 400 ° C ограничивается окислением. Размер частиц и толщина пленки являются важными параметрами, которые следует согласовывать с шероховатостью поверхности основы. Крупные частицы могут привести к чрезмерному износу из-за абразивного износа, вызванного примесями в MoS 2, а мелкие частицы могут привести к ускоренному окислению.
Гексагональный нитрид бора представляет собой керамическую порошковую смазку. Самая интересная особенность смазочного материала - его высокая термостойкость при рабочей температуре 1200 ° C в окислительной атмосфере. Кроме того, нитрид бора обладает высокой теплопроводностью. (Кубический нитрид бора очень твердый и используется в качестве абразива и режущего инструмента.)
Политетрафторэтилен (PTFE) широко используется в качестве присадки к смазочным маслам и консистентным смазкам. Благодаря низкой поверхностной энергии ПТФЭ могут быть получены стабильные нефлокулированные дисперсии ПТФЭ в масле или воде. В отличие от других обсуждаемых твердых смазочных материалов, ПТФЭ не имеет слоистой структуры. Макромолекулы ПТФЭ легко скользят друг по другу, подобно ламеллярным структурам. ПТФЭ демонстрирует один из самых низких коэффициентов статического и динамического трения до 0,04. Рабочие температуры ограничены примерно 260 ° C.
Чаще всего используется дисперсия твердой смазки в качестве присадки в масле, воде или консистентной смазке. Для деталей, недоступных для смазки после сборки, можно распылить сухую пленку смазки. После испарения растворителя покрытие затвердевает при комнатной температуре с образованием твердой смазки. Пасты представляют собой консистентные смазки, содержащие высокий процент твердых смазочных материалов, используемые для сборки и смазки высоконагруженных, медленно движущихся деталей. Черные пасты обычно содержат MoS 2. При высоких температурах выше 500 ° C пасты состоят на основе металлических порошков для защиты металлических деталей от окисления, необходимого для облегчения разборки резьбовых соединений и других узлов.
Сухой- галтовка порошка - эффективный метод нанесения. Склеивание может быть улучшено предварительным фосфатированием основания. Использование свободных порошков имеет свои ограничения, поскольку адгезия твердых частиц к субстрату обычно недостаточна для обеспечения какого-либо срока службы при непрерывном применении. Однако для улучшения условий приработки или в процессах обработки металлов давлением может быть достаточно короткой продолжительности улучшенных условий скольжения.
Антифрикционные (AF) покрытия являются «смазочные краски», состоящие из мелких частиц смазывающих пигментов, таких как молидисульфид, политетрафторэтилен или графит, смешанных со связующим. После нанесения и надлежащего отверждения эти «скользкие» или сухие смазочные материалы сцепляются с металлической поверхностью и образуют темно-серую твердую пленку. Многие смазочные материалы с сухой пленкой содержат специальные ингибиторы ржавчины, которые обеспечивают исключительную защиту от коррозии. Большинство долговечных пленок относятся к клеевому типу, но они по-прежнему ограничены применениями, в которых расстояние скольжения не слишком велико. Покрытия AF применяются там, где возникает проблема истирания и истирания (например, шлицы, универсальные шарниры и подшипники со шпонкой), где рабочее давление превышает допустимую нагрузку обычных масел и смазок, там, где желательна плавная обкатка (поршень, распределительный вал), где желательна чистая работа (покрытия AF не собирают грязь и мусор, такие как смазки и масла), и где детали могут храниться в течение длительного времени.
Самосмазывающиеся композиты: твердые смазочные материалы, такие как PTFE, графит, MoS 2 и некоторые другие антифрикционные и противоизносные присадки, часто входят в состав полимеров и всех видов спеченных материалов. MoS 2, например, входит в состав материалов для подшипников скольжения, эластомерных уплотнительных колец, угольных щеток и т. Д. Твердые смазочные материалы входят в состав пластмасс для образования «самосмазывающихся» или термопластический композит с внутренней смазкой. Например, частицы ПТФЭ, смешанные с пластиком, образуют пленку ПТФЭ на сопрягаемой поверхности, что приводит к снижению трения и износа. MoS 2 в составе нейлона снижает износ, трение и прерывистое скольжение. Кроме того, он действует как зародышеобразователь, создавая очень мелкую кристаллическую структуру. В основном термопласты с графитовой смазкой используются в водных средах.
.
