автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Повышение износостойкости металлических пар в синтетических смазочных материалах трибомодификацией поверхностей трения

кандидата технических наук
Соболь, Дмитрий Александрович
город
Москва
год
2008
специальность ВАК РФ
05.02.04
Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Повышение износостойкости металлических пар в синтетических смазочных материалах трибомодификацией поверхностей трения»

Автореферат диссертации по теме "Повышение износостойкости металлических пар в синтетических смазочных материалах трибомодификацией поверхностей трения"

На правах рукописи

003455046

СОБОЛЬ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОИКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПАР В СИНТЕТИЧЕСКИХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ ТРИБОМОДИФИКАЦИЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ

Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2008 г. О 5 ЛЕК 2008

003455046

Работа выполнена на кафедре Износостойкости машин и оборудования и технологии конструкционных материалов Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пичугин В.Ф.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Буяновский И.А.

кандидат технических наук, доцент Нестеров Н.Б.

Ведущая организация: ЗАО «Институт прикладной

нанотехнологии»

Защита состоится «23» /2^ 2008г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Д 212.200.07 в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, д.65, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.

сК

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах заверенные печатью, просим направлять по адресу: 117917, г. Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65 Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, Ученый совет.

Автореферат разослан «» ^ 2008 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, 1 А кандидат технических наук 1

Гинзбург Э.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема повышения срока службы трибосопряжений машин и оборудования имеет большое значение, так как наряду с расходами на ремонт и техническое обслуживание, возрастает потребность в конструкционных и смазочных материалах на восстановление подвижных сопряжений и обеспечение их работоспособности.

Увеличение срока службы подвижных сопряжений обеспечивается созданием современных конструкций, применением новых материалов, химико-термической обработкой деталей, нанесением защитных покрытий и т.д. Большое значение в деле повышения износостойкости имеет использование новых триботехнологий, металлсодержащих смазочных материалов, разработанных на основе достижений триботехники.

Большой вклад в изучение проблем трения и изнашивания трибосопряжений и разработку методов повышения износостойкости машин и оборудования внесли отечественные ученые: Буше H.A., Гаркунов Д.Н., Горячева И.Г., Дроздов Ю.Н., Колесников В.И., Крагельский И.В., Матвеевский P.M., Михин Н.М., Семенов А.П., Сорокин Г.М., Хрущев М.М., Чичинадзе A.B. и др.

Контактное взаимодействие трибосопряжений оказывает влияние на состояние пластически деформированного поверхностного слоя, вызывая структурные изменения. В условиях физико-химического взаимодействия смазочного материала с поверхностью металла при трении одним из направлений повышения износостойкости подвижных сопряжений является трибомодификация поверхностей трения защитными металлсодержащими пленками.

Синтетические смазочные материалы находят широкое применение в узлах трения различных приборов, механизмов и машин, которые работают в тяжелых условиях эксплуатации, в качестве гидротормозных жидкостей, компонентов пластичных смазочных материалов, смазочно-охлаждающих технологических сред, входят в состав морозостойких смазочных материалов.

Однако, несмотря на выполненные исследования в области изучения механизма избирательного переноса при трении и разработки триботехнологий на его основе, в технической литературе практически отсутствуют данные о повышении износостойкости подвижных сопряжений в синтетических смазочных материалах формированием металлсодержащих защитных пленок.

Цель работы. Целью научно-исследовательской работы является повышение износостойкости стальных пар, работающих в синтетических смазочных материалах и снижение в них потерь на трение за счет

трибомодификации поверхностных слоев подвижных сопряжений формированием металлсодержащих пленок.

Основные задачи исследования:

- Выполнение экспериментальных исследований по выбору антифрикционного металла в составе синтетических смазочных материалов для трибомодификации поверхностного слоя стальных пар.

- Исследование основных закономерностей процессов трения и изнашивания подвижных сопряжений, как в режиме трения скольжения, так и качения.

- Изучение изменений микрогеометрии поверхностного слоя трибосопряжений, работавших в синтетических смазочных материалах с различными физико-химическими свойствами.

- С привлечением современных методов анализа металлов изучение состава, строения и толщин защитных пленок на поверхностях трения, работавших в синтетических смазочных материалах.

- Разработка практических рекомендаций по повышению износостойкости подвижных сопряжений за счет трибомодификации поверхностных слоев.

Научная новизна:

- Установлено снижение коэффициента трения металлических пар с повышением удельной нагрузки (4+20 МПа) при изнашивании подвижных сопряжений в диэфирном синтетическом масле ДОС за счет насыщения поверхностных слоев стальных пар аморфным углеродом, под которым находится зона карбидов железа.

- Исследованиями по влиянию соединений алюминия, меди и олова в составе синтетических смазочных материалов на процессы трения и изнашивания подвижных сопряжений показано, что наиболее эффективным для повышения износостойкости металлических пар является трибомодификация поверхностных слоев с использованием соединений олова.

- Реализована возможность трибомодификации поверхностей трения подвижных сопряжений в синтетических смазочных материалах формированием защитной оловосодержащей пленки, которая обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение износостойкости трибосопряжений в широком диапазоне удельных нагрузок, скоростей скольжения, вязкости смазочных материалов, твердости образцов, а также увеличение контактной выносливости тел качения.

- С привлечением современных методов анапйза металлов изучен элементный состав, строение и толщина защитных пленок, формирующихся на поверхностях трения подвижных сопряжений, работавших в синтетических смазочных материалах.

Практическая ценность:

- Показано, что диэфирное синтетическое масло ДОС по антифрикционным и противоизносным свойствам превосходит смазочный материал на основе сложных эфиров многоатомных спиртов.

- Установлено, что наличие соединений олова в синтетических смазочных материалах обеспечивает более низкие триботехнические характеристики подвижных сопряжений по сравнению с соединениями алюминия и меди.

- Предложена металлсодержащая смазочная композиция к синтетическим смазочным материалам, которая обеспечивает формирование на поверхностях трения подвижных сопряжений оловосодержащей защитной пленки и способствует снижению коэффициента трения, повышению износостойкости металлических пар по сравнению с базовыми маслами.

- Разработаны практические рекомендации по оптимальным эксплуатационным режимам, твердости подвижных сопряжений, вязкости смазочного материала, обеспечивающих трибомодификацию поверхностей трения, работающих в синтетических смазочных материалах, которые приняты рядом организаций для использования в практической работе.

Методы исследования. Трибологические испытания смазочных материалов в режиме трения скольжения выполнялись на машине СМЦ-2, в режиме трения качения на 4-х шариковой машине «Plint».

Изменения характеристик микрогеометрии поверхностных слоев трибосопряжений с использованием профилографа-профилометра, приборов «Тейлеронд» и «Цензор».

Изучение элементного состава, строения и толщин защитных пленок на поверхностях трения с привлечением рентгеноспектрального, послойного Оже-спектрального анализа и метода рентгенофотоэлектронной спектроскопии (ЭСХА).

Апробация работы. Основные результаты научно-исследовательской работы были представлены на научных конференциях и семинарах:

1. 58-я межвузовская студенческая научная конференция, Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2004 г.

2. 59-я межвузовская студенческая научная конференция, Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2005 г.

3. 8-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2007 г.

4. Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы трибологии», Самара, 2007г.

5. 8-я международная научно-техническая конференция по динамике технологических систем, Ростов-на-Дону, 2007г.

6. Заседание кафедры износостойкости машин и оборудования и технологии конструкционных материалов, Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2008г.

7. Научно-техническая конференция «Трибология-машиностроению», Москва, ИМАШ РАН, 2008г.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 8-ми печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, а также включает приложение и список литературы из 94-х наименований. Объем работы составляет 160 страниц, 68 рисунков, 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен анализ исследований новых направлений в триботехнике и их использования в повышении износостойкости подвижных сопряжений машин и оборудования, а также снижения в них потерь на трение.

Проведен обзор опубликованных работ по металлсодержащим смазочным материалам, которые рекомендованы для повышения износостойкости и снижения потерь на трение в подвижных сопряжениях машин и оборудования. Особое внимание уделено рассмотрению предложенных составов и металлов, которые используются для формирования на поверхностях трения трибосопряжений металлсодержащих защитных пленок.

Рассмотрены сведения об использовании смазочных материалов в процессе финишной безабразивной обработки поверхностей трения стальных и чугунных деталей, а также методов и средств для безразборного восстановления технических характеристик трибосопряжений. Выполнен анализ имеющихся сведений по трибомодификации поверхностей трения металлических пар при изнашивании в смазочных материалах с различными физико-химическими свойствами.

На основании критического рассмотрения данных технической литературы по трибомодификации поверхностей трения подвижных сопряжений определена цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена описанию методики проведения лабораторных исследований процессов трения и изнашивания металлических пар в синтетических смазочных материалах. При выполнении экспериментальных исследований были использованы пары трения, изготовленные из стали 40ХН и ШХ-15. В качестве синтетических смазочных материалов приняты диэфирное масло ДОС и синтетическое масло на основе сложных эфиров многоатомных спиртов Б-ЗВ.

Изучение основных закономерностей процессов трения и изнашивания подвижных сопряжений в смазочных материалах проводилось на модернизированной машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик.

Оценка влияния синтетических смазочных материалов на контактную выносливость тел качения выполнялась на четырехшариковой машине «Plint» (США), а в качестве критерия противоизносных свойств смазочных материалов принято число циклов нагружений до усталостных разрушений на дорожке качения верхнего шара, которое фиксировалось автоматически.

Исследование изменений характеристик микрогеометрии подвижных сопряжений проводилось с использованием профилографа-профилометра завода «Калибр», а также приборов «Тейлеронд» и «Цензор» (Англия).

Изучение поверхностных слоев образцов, изношенных в синтетических смазочных материалах, состава и характера распределения элементов в зоне трения выполнялось на сканирующем электронном микроскопе Carl Zeiss Leo-430i с рентгеноспектральным микроанализатором Oxford Instruments с энергодисперсионным детектором.

Элементный состав, строение и толщины защитных пленок на поверхностях трения металлических пар, изношенных в смазочных материалах определяли послойно на Оже-спектрометре фирмы «Riber» MAS-2, а также методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии на установке ESCALab 5 (Varum Generators).

В третьей главе представлены результаты лабораторных исследований процессов трения и изнашивания металлических пар в

синтетических смазочных материалах, как в режиме трения скольжения, так и качения.

Для трибомодификации поверхностей трения формированием металлсодержащих пленок нами были взяты соединения меди, а также олова и алюминия, так как в технической литературе было показано, что свойство меди обеспечивать низкий коэффициент трения и высокую износостойкость подвижных сопряжений не является исключительной способностью элемента. В таблице 1 приведены экспериментальные данные сравнительных испытаний влияния антифрикционных металлов в составе синтетических смазочных материалов на процессы трения и изнашивания пары колодка-ролик.

Изменение триботехнических характеристик подвижных сопряжений от свойств металла в синтетических смазочных материалах

Таблица 1

№, п/п Смазочный материал Коэффициент трения Интенсивность изнашивания,-10"9

1. Синтетическое масло Б-ЗВ 0,090 67,1

2. Б-ЗВ+медь 0,017 85,8

3. Б-ЗВ+алюминий 0,043 93,6

4. Б-ЗВ+олово 0,008 23,1

5. Синтетическое масло ДОС 0,058 34,3

6. ДОС+медь 0,097 108,7

7. ДОС+алюминий 0,068 87,4

8. ДОС+олово 0,006 20,3

Эксперименты, проведенные при удельной нагрузке 10 МПа, скорости скольжения 1м/с на пути трения 2000 м показали, что коэффициент трения и интенсивность изнашивания пары колодка-ролик, работавших в базовом синтетическом масле ДОС в 1,5-4,8 раза ниже, чем при работе узла трения в базовом масле Б-ЗВ. Введение в синтетическое масло Б-ЗВ смазочной композиции, в состав которой входит медь, способствует значительному снижению коэффициента трения пары колодка-ролик. Однако интенсивность изнашивания трибосопряжения, работавшего в медьсодержащем масле Б-ЗВ несколько выше, чем в базовом смазочном материале. Введение в масло Б-ЗВ 1% от объема алюминийсодержащей смазочной композиции обеспечило снижение коэффициента трения, а интенсивность изнашивания подвижных сопряжений увеличилась по сравнению с работой узла трения в базовом масле Б-ЗВ в 1,4 раза. Как видно из данных представленных в табл. 1 наиболее эффективно введение в масло Б-ЗВ оловосодержащей композиции. Наличие в масле Б-ЗВ 1% от объема

оловосодержащей смазочной композиции способствует снижению коэффициента трения пары колодка-ролик до значения 0,008. На поверхностях трения трибосопряжения визуально отмечалось наличие серой пленки, которая обеспечивает повышение износостойкости в три раза по сравнению с работой пары в базовом смазочном материале.

Введение в синтетическое масло ДОС 1% от объема смазочных композиций, содержащих в своем составе алюминий и медь, ведет к повышению как коэффициента трения металлических пар, так и интенсивности изнашивания узла трения. Наличие в масле ДОС оловосодержащей смазочной композиции на порядок снижает коэффициент трения пары колодка-ролик, а также повышает износостойкость подвижных сопряжений в 1,6 раза по сравнению с их работой в базовом смазочном материале, а на поверхностях трения визуально отмечалось наличие серой пленки.

Экспериментальные исследования по влиянию антифрикционных металлов в составе синтетических смазочных материалов на контактную выносливость тел качения проводились на 4-х шариковой машине «Р1шЬ> при нагрузке на шпиндель 4000Н и частоте вращения верхнего шара 10000 об/мин.

На рис. 1а представлены результаты исследований по влиянию соединений алюминия, меди и олова на контактную выносливость шаров из стали 111Х-15 в синтетическом сложноэфирном масле Б-ЗВ. Как показали эксперименты, работоспособность узла трения качения в базовом масле Б-ЗВ составила 96 тыс. циклов нагружений до наступления усталостных выкрашиваний на дорожке качения верхнего шара, которые фиксировались автоматически датчиком вибраций испытательной установки. Введение в масло Б-ЗВ 1% от объема смазочной композиции, содержащей соединение меди, способствовало повышению числа циклов нагружений до появления питтинга на дорожке качения верхнего шара и составило 120 тыс. циклов. Однако, на поверхностях трения шаров наличие медьсодержащей пленки визуально не отмечалось. Наличие в масле Б-ЗВ смазочной композиции, содержащей соединение алюминия, также ведет к повышению износостойкости узла трения качения. Если работоспособность узла трения качения в базовом масле Б-ЗВ характеризовалась 96 тыс. циклов нагружений до начала усталостных выкрашиваний на дорожке качения верхнего шара, то при наличии соединений алюминия в синтетическом масле число циклов нагружений увеличилось почти на 30%.

п*10

150

100 -

50-

Б-ЗВ

Б-ЗВ+Э1

Б-ЗВ+СИ

Б-ЗВ+А1

гтЮ3

150

Рис. I. Влияние синтетических смазочных материалов на выносливость тел качения

а. синтетическое масло Б-ЗВ.

б. диэфирное масло ДОС.

Наибольшее число циклов нагружений до усталостных разрушений на дорожке качения верхнего шара отмечается при работе 4-ех шарикого узла трения в синтетическом

масле Б-ЗВ с 1% от объема оловосодержащей смазочной композиции и составило 132,3 тыс. циклов.

Результаты исследований по влиянию соединений алюминия, меди и олова в диэфирном масле ДОС на контактную выносливость тел качения представлены на рис. 1.6. Можно отметить, что диэфирное масло ДОС по противоизносным свойствам превосходит масло на основе сложных эфиров многоатомных спиртов Б-ЗВ. Число циклов нагружений до начала усталостных разрушений на дорожке качения верхнего шара в масле ДОС составило 121,5 тыс. циклов, т.е. почти в 1,3 раза выше, чем в масле Б-ЗВ. Введение в синтетическое масло ДОС смазочных композиций, содержащих соединения алюминия и меди мало влияют на контактную выносливость тел качения. Из данных, представленных на рис. 1.6. можно отметить, что наличие в масле ДОС 1% от объема оловосодержащей композиции обеспечивает наиболее эффективное противоизносное действие из исследованных в работе антифрикционных металлов в составе диэфирного масла. Так, число циклов нагружений до усталостных разрушений на дорожке качения верхнего шара при работе узла трения в масле ДОС с оловосодержащей смазочной композицией составило 157,5 тыс. циклов. Введение оловосодержащей смазочной композиции в синтетические смазочные материалы Б-ЗВ и ДОС способствует повышению контактной выносливости тел качения в 1,3... 1,6 раза по сравнению с работой узла трения качения в базовых маслах.

На рис. 2 представлены данные по влиянию удельной нагрузки на коэффициент трения пары колодка-ролик в синтетических смазочных материалах. С повышением удельной нагрузки от 4 до 24 МПа при работе узла трения в масле Б-ЗВ коэффициент трения возрастает. При изнашивании металлических пар в базовом синтетическом масле ДОС коэффициент трения в диапазоне удельных нагрузок 4-К20 МПа снижается, а при нагрузке 24 МПа начинает резко возрастать. Введение в синтетические масла Б-ЗВ и ДОС 1% от объема оловосодержащей смазочной композиции обеспечивает значительное снижение коэффициента трения по сравнению с его значениями при работе трибосопряжений в базовых смазочных материалов.

Эксперименты показали, что во всех исследованных в работе смазочных материалах увеличение удельной нагрузки при работе пары колодка-ролик ведет к повышению интенсивности изнашивания трибосопряжения. При удельной нагрузке 4 МПа интенсивность изнашивания металлических пар в синтетических смазочных материалах мало различается по величине. Повышение удельной нагрузки в диапазоне 4-^-24 МПа ведет к

увеличению интенсивности изнашивания подвижных сопряжений в базовом масле Б-ЗВ почти в 10 раз.

0,14

0,12

0,1

0,08

0,06

0,04

0,02

0

О 4 8 12 16 20 24

Р, МПа

Рис. 2. Изменение коэффициента трения пары колодка-ролик от удельной нагрузки в смазочных материалах

1. Синтетическое масло Б-ЗВ. 2. Синтетическое масло ДОС. 1. Б-ЗВ + оловосодержащая композиция. 4. ДОС+ оловосодержащая композиция.

Работа пары колодка-ролик в базовом масле ДОС характеризуется повышением интенсивности изнашивания узла трения с величины 18,2-10"9 до

1 /

1 /\ 1

\ 1

2 х \ < >

< >

/ 3

значения 63-Ю'9 в диапазоне удельных нагрузок 4-^24 МПа. Необходимо отметить, что при изнашивании пары сталь-сталь в базовом масле Б-ЗВ отмечается износ как ролика, так и колодки в исследованном диапазоне изменения удельной нагрузки. При изнашивании трибосопряжения в базовом масле ДОС основной вклад в интенсивность изнашивания пары в диапазоне удельных нагрузок 4-^20 МПа вносит износ колодки, так как масса ролика на пути трения 2000 м увеличивалась.

Можно предположить, что в процессе взаимодействия триады трения в масле ДОС в результате механо-физико-химических процессов на контакте и в смазочном материале обеспечивается формирование на поверхностях трения антифрикционных защитных пленок или насыщение поверхностного слоя образцов элементами разложения смазочного материала. Эти процессы с повышением удельной нагрузки интенсифицируются, а основной вклад в интенсивность изнашивания пары колодка-ролик вносит начальный период работы трибосопряжения. Видимо, формирование модифицированных слоев при работе узла трения в диэфирном масле ДОС обеспечивает снижение коэффициента трения в диапазоне удельных нагрузок 4-^-20 МПа. Однако превышение удельной нагрузки 20 МПа ведет к резкому увеличению коэффициента трения и интенсивности изнашивания. Введение оловосодержащей смазочной композиции в синтетические масла Б-ЗВ и ДОС обеспечивает повышение износостойкости подвижных сопряжений до 2-Ы раз в исследованном диапазоне изменения удельных нагрузок.

В научно-исследовательской работе изучалось влияние скорости относительного перемещения на изменение интенсивности изнашивания, коэффициента трения металлических пар в синтетических смазочных материалах, а также влияние оловосодержащей смазочной композиции на триботехнические характеристики подвижных сопряжений. Эксперименты показали, что в диапазоне изменения скорости скольжения 0,5-^4 м/с при удельной нагрузке 10 МПа и пути трения 2000 м зависимости изменения коэффициента трения и интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в синтетических смазочных материалах имеют одинаковый характер. Повышение скорости скольжения от 0,5 до 1,5 м/с во всех исследованных смазочных материалах ведет к снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания подвижных сопряжений, что, видимо, связано с гидродинамическим эффектом. Во второй зоне изменения скоростей скольжения 1,5-^2,5 м/с отмечается участок нормального режима работы трибосопряжения, когда коэффициент трения и интенсивность изнашивания пары колодка-ролик мало изменяются. Это свидетельствует о том, что процессы разрушения и образования защитных пленок находятся в' динамическом равновесии. Дальнейшее увеличение скорости скольжения ведет к увеличению оцениваемых триботехнических характеристик. В

зависимости от антифрикционных и противоизносных свойств синтетических смазочных материалов участки изменения коэффициента трения и интенсивности изнашивания от скорости скольжения для базовых масел имеют существенное различие. Синтетическое масло ДОС в исследованном диапазоне изменения скоростей скольжения обеспечивает более низкие триботехнические характеристики подвижных сопряжений по сравнению с маслом Б-ЗВ. Введение в синтетические смазочные материалы оловосодержащей композиции обеспечивает значительное снижение коэффициента трения и повышает износостойкость пары колодка ролик в 2 и более раз по сравнению с работой узла трения в базовых смазочных материалах.

Для оценки влияния оловосодержащей композиции к смазочным материалам различной вязкости на процессы трения и изнашивания трибосопряжений нами взяты вакуумные масла, в состав которых входят узкие нафтено-парафиновые фракции. Вакуумные масла практически не содержат ароматических углеводородов, но различаются по динамической вязкости в диапазоне 0,01^-0,07 Нс/м2 ведет к снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания подвижных сопряжений в 3 раза. Введение в вакуумные масла 1% от объема оловосодержащей смазочной композиции ведет к снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в 2-КЗ раза по сравнению с триботехническими характеристиками подвижных сопряжений, работавших в базовых вакуумных маслах.

Проведены экспериментальные исследования по влиянию синтетических смазочных материалов на изменение коэффициента трения и интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в диапазоне соотношений твердости образцов от НЯС 22/22 до 49/49. Соотношение изменения твердости колодки и ролика оказывает большое влияние на триботехнические характеристики при работе узла трения в базовых синтетических маслах ДОС и Б-ЗВ. Так повышение твердости образцов при скорости скольжения 1 м/с и удельной нагрузке 8 МПа на пути трения 2000 м ведет к снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания подвижных сопряжений в 1,5+2 раза. Необходимо отметить, что коэффициент трения и интенсивность изнашивания подвижных сопряжений в исследованном диапазоне изменения соотношений твердости образцов, работавших в диэфирном масле ДОС, имеют более низкие значения по сравнению с триботехническими характеристиками металлических пар, изношенных в масле Б-ЗВ. Исследования по влиянию соотношений твердости образцов на процессы трения и изнашивания трибосопряжений в синтетических смазочных материалах с 1% от объема оловосодержащей композиции показали, что трибомодификация поверхностных слоев пары колодка-ролик способствует

снижению коэффициента трения и повышению износостойкости подвижных сопряжений в 2 и более раз по сравнению с оцениваемыми характеристиками узлов трения, работавших в базовых смазочных материалах.

В четвертой главе выполнен комплекс исследований по изучению взаимодействия триады трения в синтетических смазочных материалах. Оценка изменений микрогеометрии поверхностей трения колодки и ролика показала, что среднее арифметическое отклонение неровностей профиля у образцов, работавших в маслах с оловосодержащей смазочной композицией, имеет меньшее значение, чем величина Яа поверхностных слоев металлических пар, изношенных в базовых синтетических маслах.

Результаты исследований характеристик микрогеометрии зоны трения тел качения, работавших в синтетических смазочных материалах, свидетельствуют о том, что величины шероховатости и волнистости поверхностного слоя шаров, изношенных в маслах ДОС и Б-ЗВ с 1% оловосодержащей композицией ниже, по сравнению с Яа и образцов, изношенных в базовых смазочных материалах.

Для изучения элементного состава защитных пленок, сформировавшихся на поверхностях трения подвижных сопряжений при изнашивании металлических пар в синтетических смазочных материалах, нами выполнены рентгеноспектральные исследования зоны трения образцов. В таблице 2 представлены данные о концентрационном содержании некоторых элементов в зоне трения образцов-колодок, изношенных в синтетических смазочных материалах. Рассмотрение полученных результатов рентгеноспектральных исследований позволяет отметить, что в зоне трения стального образца, изношенного в масле Б-ЗВ имеется сера, которая распределена неравномерно. Введение в масло Б-ЗВ оловосодержащей композиции ведет к снижению концентрационного содержания серы и формированию в зоне трения образца олова. Концентрационное содержание олова на поверхности трения стального образца, работавшего в масле ДОС с оловосодержащей композицией выше, чем у образца, изношенного в масле Б-ЗВ с оловосодержащей композицией при удельной нагрузке ЮМПа и скорости скольжения 1 м/с на пути трения 2000 м.

Рентгеноспектральные исследования дорожек качения шаров, изношенных в синтетических смазочных материалах, показали, что в зоне трения шаров, работавших в масле Б-ЗВ, имеется сера. Введение в масло Б-ЗВ оловосодержащей смазочной композиции ведет к снижению концентрационного содержания серы и формированию олова на дорожке качения шара. Эксперименты свидетельствуют о том, что концентрационное содержание олова в зоне трения шара, изношенного в масле ДОС с оловосодержащей композицией в два раза выше, чем на дорожке тела качения, работавшего в масле Б-ЗВ с оловосодержащей композицией.

Изучение состава, строения и толщины образующихся защитных пленок при взаимодействии подвижных сопряжений в синтетическом масле ДОС выполнялось с привлечением послойного Оже-спектрального исследования. В состав защитной пленки, сформировавшейся в зоне трения, наряду с углеродом и кислородом входит хлор и азот. Необходимо отметить, что железо в составе защитной пленки не связано с кислородом, а толщина пленки на стальном образце, изношенном в масле ДОС, порядка 200 нм.

Количественное содержание некоторых элементов в зоне трения образцов - колодок, изношенных в синтетических смазочных материалах

Таблица 2

№ Смазочный Элементы, (°/ о)

п/п материал Б Бп Сг С1 Ре

1. Масло Б-ЗВ 1,82 6.76 5.77 0,02 0,06 1,36 1,17 1,07 0,10 96,70 92,01 93,16

среднее 4,78 0,027 1,20 0,03 93,96

2. Масло ДОС 0,18 0,07 0,02 0,08 1,40 1,33 1,17 0,03 0,03 0,03 98,36 98,57 98,70

среднее 0,09 0,027 1,30 0,03 98,54

3. Масло Б-ЗВ с оловосодержаще й присадкой 0,34 3,63 4,66 0,36 0,17 1,18 1,30 1,28 0,60 0,07 0,19 97,51 95,00 93,70

среднее 2,88 0,18 1,25 0,29 95,40

4. Масло ДОС с оловосодержаще й присадкой 0,05 0,10 0,11 0,35 0,39 0,74 1,07 1,17 1,10 0,42 0,31 0,41 98,11 98,02 97,64

среднее 0,09 0,49 1,11 0,38 97,92

На рис. 3 приведены Оже-спектры углерода с зоны трения стального образца, работавшего в масле ДОС. До ионного травления поверхностного слоя образца форма спектра соответствует исключительно аморфной фазе, на глубине примерно 20 нм она становится характерной для карбида железа. Таким образом, можно отметить, что в процессе взаимодействия подвижных сопряжений в диэфирном масле ДОС происходит насыщение поверхностного слоя металлических пар углеродом с образованием зоны карбидов железа толщиной примерно 50 нм и формирование в этой зоне пленки аморфного

углерода толщиной порядка 20 нм. Видимо такая пленка выполняет функции твердого смазочного материала при трении.

.о к о о

X со

5;

о

X

си (X

х

225.0 237.5 250.0 262,5 275,0 287,5 300.0 кинетическая энергия (эВ)

Рис. 3. Оже-спектры углерода с зоны трения стального образца, изношенного в дюфирном синтетическом масле ДОС

1. до травления поверхностного слоя ионами аргона,

2. после удаления слоя толщиной 70 нм.

В научно-исследовательской работе изучались зоны трения металлических образцов, изношенных как в базовых синтетических ' смазочных материалах, так и в маслах с оловосодержащей смазочной композицией методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии.

Эксперименты показали, что в зоне трения стального образца, работавшего в диэфирном масле ДОС, имеется углерод в составе карбидов железа. Пленка, сформировавшаяся на поверхности трения (толщина примерно 200 нм), состоит из углерода, кислорода, железа, а также имеются гидроксильные группы. Защитная пленка, образовавшаяся в зоне трения стального образца, изношенного в масле Б-ЗВ, состоит из углерода, кислорода, серы, гидроксильных групп, а также железа, как в окисленном, так и металлическом состоянии. Толщина пленки на поверхности стального образца, работавшего в масле Б-ЗВ порядка 150-175 нм.

Введение в синтетическое масло Б-ЗВ оловосодержащей смазочной композиции обеспечивает образование в зоне трения стального образца защитной пленки толщиной 600-800 нм, в состав которой входит углерод, кислород, гидроксильные группы, железо как в окисленном, так и в металлическом состоянии. Кроме того, имеется сера, которая находится в соединении с железом, а также олово в соединении с кислородом.

Исследование зоны трения стального образца, работавшего в диэфирном масле ДОС с оловосодержащей смазочной композицией, методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии свидетельствует о том, что в поверхностном слое зоны трения карбиды железа отсутствуют. Оловосодержащая пленка в зоне трения имеет толщину примерно 800 нм, состоит из углерода, железа, как в окисленном, так и металлическом состоянии, гидроксильных групп, олова, как в металлическом, так и в окисленном соединении, а также присутствует незначительное количество хлора. Необходимо отметить, что в зоне трения металлического образца, работавшего в масле ДОС с оловосодержащей композицией концентрационное содержание олова значительно выше, чем у образца, изношенного в масле Б-ЗВ.

Пятая глава посвящена разработке практических рекомендаций по повышению износостойкости подвижных сопряжений трибомодификацией поверхностей трения в синтетических смазочных материалах.

Представлены рекомендации по оптимальным составам и концентрационному содержанию оловосодержащей композиции в синтетических смазочных материалах.

Установлены удельные нагрузки, скорости скольжения, вязкость смазочных материалов, а также твердость металлических пар, при которых обеспечивается повышение износостойкости и снижение потерь на трение за счет формирования на контактирующих поверхностях защитной оловосодержащей пленки.

Предложенный в научно-исследовательской работе состав оловосодержащей смазочной композиции и разработанные практические

рекомендации переданы ряду организаций для использования в производстве смазочных материалов.

ВЫВОДЫ

1. Установлено снижение коэффициента трения металлических пар с повышением удельной нагрузки (4+20 МПа) при изнашивании подвижных сопряжений в диэфирном синтетическом масле ДОС за счет насыщения поверхностных слоев стальных пар аморфным углеродом, под которым находится зона карбидов железа.

2. Исследованиями по влиянию соединений алюминия, меди и олова в составе синтетических смазочных материалов на процессы трения и изнашивания подвижных сопряжений показано, что для повышения износостойкости и снижения потерь на трение наиболее эффективным является трибомодификация поверхностных слоев с использованием соединений олова.

3. Реализована возможность трибомодификации поверхностей трения подвижных сопряжений в синтетических смазочных материалах формированием защитной оловосодержащей пленки, которая обеспечивает снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в 2+3 раза по сравнению с базовыми маслами в диапазоне удельных нагрузок 4+24 МПа и скоростей скольжения 0,5+4 м/с.

4. Изучение контактной выносливости тел качения свидетельствует о том, что введение в синтетические масла ДОС и Б-ЗВ оловосодержащей смазочной композиции обеспечивает повышение числа циклов нагружений до усталостных разрушений в 1,3+1,6 раза по сравнению с базовыми смазочными материалами.

5. Показано, что формирование оловосодержащей пленки на поверхности трения металлических пар ведет к повышению износостойкости и снижению коэффициента трения в 2 и более раз в диапазоне изменения вязкости смазочного материала (0,01+0,07) Н-с/м2 и твердостей подвижных сопряжений (22+49) НЯС.

6. С привлечением рентгеноспектрального, послойного Оже-спектрального и метода рентгенофотоэлектронной спектроскопии (ЭСХА) установлен элементный состав, строение и толщина защитных пленок на поверхностях трения трибосопряжений, работавших в синтетических смазочных материалах.

7. Разработаны практические рекомендации по оптимальным эксплуатационным режимам, твердости подвижных сопряжений, вязкости смазочного материала, обеспечивающих трибомодификацию поверхностей

трения в синтетических смазочных материалах, которые приняты рядом организаций для использования в практической работе.

Список публикаций по теме диссертационной работы

1. К вопросу повышения контактной выносливости тел качения трибомодификацией поверхностного слоя, (соавтор Парашутова Г.А.) Тезисы докладов «Нефть и газ 2004», 58-я межвузовская студенческая научная конференция. М.: Ларгот, 2004, с.28.

2. Исследование взаимодействия смазочных материалов с поверхностью металла при трении. Тезисы докладов «Нефть и газ 2005», 59-я межвузовская студенческая научная конференция. М.:РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2005, с.21.

3. Исследование трения и изнашивания металлических пар в синтетических смазочных материалах. Тезисы докладов 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2007, с.380.

4. Повышение износостойкости подвижных сопряжений трибомодификацией поверхностей трения в синтетических смазочных материалах. (Соавтор Пичугин В.Ф.). Сборник трудов международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии». М.: Машиностроение, т. 2,2007, с.297.

5. Трение и изнашивание металлических пар в среде синтетических смазочных материалов. (Соавтор Пичугин В.Ф.). Химия и технология топлив и масел, №1,2008, с.26-28.

6. Выбор металлсодержащих присадок для повышения смазочной способности синтетических масел. Трение и смазка в машинах и механизмах, №1,2008, с.24-26.

7. Трибомодификация поверхностей трения металлических пар в синтетических смазочных материалах (соавтор Щербинин В.М.). Управление качеством в нефтегазовом комплексе, №3, 2008, с. 54-57.

8. Особенности взаимодействия синтетических материалов с поверхностью металла при трении (соавтор Пичугин В.Ф.). Сборник аннотаций докладов научно-технической конференции «Трибология -машиностроению».М. ИМАШ РАН, 2008, с.21. ^

Подписано в печать Формат 60x90/16

Бумага офсетная. Печать офсетная .Уел . п. л. Тираж /00 экз- Заказ №

Издательский центр РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина 119991, Москва, Ленинский проспект,65 Тел.(495) 930-93-49

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Соболь, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

Цель исследования.

Задачи исследования.

Методы исследования.

Научная новизна.

Практическая ценность.

Апробация работы.

1. СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ДОСТИЖЕНИЙ ТРИБОТЕХНИКИ.

1.1. Металлсодержащие смазочные материалы.

1.2. Использование финишной безабразивной обработки для повышения износостойкости подвижных сопряжений.

1.3. Безразборное восстановление технических характеристик машин и оборудования.

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПАР В СИНТЕТИЧЕСКИХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ.

2.1. Выбор схемы и установки для лабораторных испытаний.

2.2. Выбор материалов и смазочных сред для исследования триботехнических характеристик подвижных сопряжений.

2.3. Обоснование выбора режимных параметров испытаний подвижных сопряжений.

2.4. Последовательность подготовки и проведения экспериментальных исследований на машине СМЦ-2.

2.5. Методика исследования контактной выносливости тел качения в синтетических смазочных материалах.

2.6. Методы изучения защитных металлсодержащих пленок на поверхностях трения.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПАР В СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ.

3.1. Влияние удельной нагрузки на процессы трения и изнашивания металлических пар.

3.2. Изменение коэффициента трения и интенсивности изнашивания подвижных сопряжений от скорости скольжения.

3.3. Изменение триботехнических характеристик пары колодка-ролик от вязкости смазочного материала.

3.4. Влияние твердости образцов на триботехнические характеристики пары колодка-ролик.

3.5. Исследование контактной выносливости тел качения в синтетических смазочных материалах.

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРИАДЫ ТРЕНИЯ В СИНТЕТИЧЕСКИХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ.

4.1. Влияние смазочного материала на изменение микрогеометрии поверхностного слоя подвижных сопряжений.

4.2. Рентгеноспектральные исследования зоны трения образцов, изношенных в синтетических смазочных материалах.

4.3. Послойные Оже-спектральные исследования поверхностей трения образцов, работавших в смазочных материалах.

4.4. Исследование элементного состава, толщины и строения защитных пленок методом рентгено-электронной спектроскопии.

ВЫВОДЫ.

Введение 2008 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Соболь, Дмитрий Александрович

Проблема повышения срока службы трибосопряжений машин и оборудования имеет большое значение, так как наряду с расходами на ремонт и техническое обслуживание, возрастает потребность в конструкционных и смазочных материалах на восстановление подвижных сопряжений и обеспечение их работоспособности.

Повышенный износ подвижных сопряжений нарушает герметичность рабочего пространства, нормальный режим смазки, приводит к потере кинематической точности механизмов и, как следствие, повышенной вибрации машин и ударам в трибосопряжениях.

Увеличение срока службы машин и оборудования обеспечивается созданием современных конструкций, применением новых материалов, химико-термической обработкой деталей, нанесением защитных покрытий и т.д. Большое значение в деле повышения износостойкости имеет использование новых триботехнологий, металлсодержащих смазочных материалов, разработанных на основе достижения триботехники.

Большой вклад в изучение проблем трения и изнашивания трибосопряжений и разработку методов повышения износостойкости машин и оборудования внесли отечественные ученые Буше Н.А., Гаркунов Д.Н., Горячева И.Г., Дроздов Ю.Н., Колесников В.И., Крагельский И.В., Матвеевский P.M., Михин Н.М., Семенов А.П., Сорокин Г.М., Хрущев М.М., Чичинадзе А.В. и др.

Контактное взаимодействие трибосопряжений оказывает влияние на состояние пластически деформированного поверхностного слоя, вызывая структурные изменения. В условиях физико-химического взаимодействия смазочного материала с поверхностью металла при трении одним из направлений повышения износостойкости подвижных сопряжений является трибо-модификация поверхностей трения защитными металлсодержащими пленками.

Синтетические смазочные материалы находят широкое применение в узлах трения различных приборов, механизмов и машин, которые работают в тяжелых условиях эксплуатации, в качестве гидротормозных жидкостей, компонентов пластичных смазочных материалов, смазочно-охлаждающих технологических сред, входят в состав морозостойких смазочных материалов.

Однако, несмотря на выполненные исследования в области изучения механизма избирательного переноса при трении и разработки триботехноло-гий на его основе, в технической литературе практически отсутствуют данные о повышении износостойкости подвижных сопряжений в синтетических смазочных материалах (на основе ДОС и Б-ЗВ) формированием металлсодержащих защитных пленок. Выполнение таких исследований позволит более широко использовать трибомодификацию поверхностей трения подвижных сопряжений в различных условиях эксплуатации и областей техники для повышения срока службы машин и оборудования и снижения в них потерь на трение.

Цель исследования

Целью научно-исследовательской работы является повышение износостойкости стальных пар, работающих в синтетических смазочных материалах (ДОС и Б-ЗВ) и снижение в них потерь на трение за счет трибомодифи-кации поверхностных слоев подвижных сопряжений формированием металлсодержащих пленок.

Задачи исследования

В работе в соответствии с целью исследования ставятся и решаются следующие задачи:

1. Выполнение экспериментальных исследований по выбору антифрикционного металла в составе синтетических смазочных материалов на основе ДОС и Б-ЗВ для трибомодификации поверхностного слоя стальных пар.

2. Исследование основных закономерностей процессов трения и изнашивания подвижных сопряжений, как в режиме трения скольжения, так и качения.

3. Изучение изменений микрогеометрии поверхностного слоя три-босопряжений, работавших в синтетических смазочных материалах с различными физико-химическими свойствами.

4. Изучение состава, строения и толщин защитных пленок, полученных на поверхностях трения в предложенных средах с привлечением современных методов анализа металлов.

5. Разработка практических рекомендаций по повышению износостойкости подвижных сопряжений за счет трибомодификации поверхностных слоев.

Методы исследования

Трибологические испытания смазочных материалов в режиме трения скольжения выполнялись на машине СМЦ-2, в режиме трения качения на 4-х шариковой машине «Plint».

Изменения характеристик микрогеометрии поверхностных слоев три-босопряжений с использованием профилографа-профилометра, приборов «Тейлеронд» и «Цензор».

Изучение элементного состава, строения и толщин защитных пленок на поверхностях трения с привлечением рентгеноспектрального, послойного Оже-спектрального анализа и метода рентгено-электронной спектроскопии (ЭСХА)

Научная новизна

1. Установлено снижение коэффициента трения металлических пар с повышением удельной нагрузки (4-К20 МПа) при изнашивании подвижных сопряжений в диэфирном синтетическом масле ДОС за счет насыщения поверхностных слоев стальных пар аморфным углеродом, под которым находится зона карбидов железа.

2. Исследованиями по влиянию соединений алюминия, меди и олова в составе синтетических смазочных материалов на процессы трения и изнашивания подвижных сопряжений показано, что наиболее эффективным для повышения износостойкости металлических пар является трибомодифи-кация поверхностных слоев с использованием соединений олова.

3. Реализована возможность трибомодификации поверхностей трения подвижных сопряжений в синтетических смазочных материалах формированием защитной оловосодержащей пленки, которая обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение износостойкости трибосопряжений в широком диапазоне удельных нагрузок, скоростей скольжения, вязкости смазочных материалов, твердости образцов, а также увеличение контактной выносливости тел качения.

4. С привлечением современных методов анализа металлов изучен элементный состав, строение и толщина защитных пленок, формирующихся на поверхностях трения подвижных сопряжений, работавших в синтетических смазочных материалах.

Практическая ценность

1. Показано, что диэфирное синтетическое масло ДОС по антифрикционным и противоизносным свойствам превосходит смазочный материал на основе сложных эфиров многоатомных спиртов.

2. Установлено, что наличие соединений олова в синтетических смазочных материалах обеспечивает более низкие триботехнические характеристики подвижных сопряжений по сравнению с соединениями алюминия и меди.

3. Предложена металлсодержащая смазочная композиция к синтетическим смазочным материалам, которая обеспечивает формирование на поверхностях трения подвижных сопряжений оловосодержащей защитной пленки и способствует снижению коэффициента трения, повышению износостойкости металлических пар по сравнению с базовыми маслами.

4. Разработаны практические рекомендации по оптимальным эксплуатационным режимам, твердости подвижных сопряжений, вязкости смазочного материала, обеспечивающих трибомодификацию поверхностей трения, работающих в синтетических смазочных материалах, которые приняты рядом организаций для использования в практической работе.

Апробация работы

Основные результаты научно-исследовательской работы были представлены на научных конференциях и семинарах:

1. 58-я межвузовская студенческая научная конференция, Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2004 г.

2. 59-я межвузовская студенческая научная конференция, Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2005 г.

3. 8-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2007 г.

4. Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы трибологии», Самара, 2007г.

5. 8-я международная научно-техническая конференция по динамике технологических систем, Ростов-на-Дону, 2007г.

6. Заседание кафедры износостойкости машин и оборудования и технологии конструкционных материалов, Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2007 г.

7. Научно-техническая конференция «Трибология-машиностроению», Москва, ИМАШ РАН, 2008г.

Заключение диссертация на тему "Повышение износостойкости металлических пар в синтетических смазочных материалах трибомодификацией поверхностей трения"

выводы

1. Установлено снижение коэффициента трения металлических пар с повышением удельной нагрузки (4+-20 МПа) при изнашивании подвижных сопряжений в диэфирном синтетическом масле ДОС за счет насыщения поверхностных слоев стальных пар аморфным углеродом, под которым находится зона карбидов железа.

2. Исследованиями по влиянию соединений алюминия, меди и олова в составе синтетических смазочных материалов на процессы трения и изнашивания подвижных сопряжений показано, что для повышения износостойкости наиболее эффективным является трибомодификация поверхностных слоев с использованием соединений олова.

3. Реализована возможность трибомодификации поверхностей трения подвижных сопряжений в синтетических смазочных материалах формированием защитной оловосодержащей пленки, которая обеспечивает снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания пары вал-частичный вкладыш в 2-КЗ раза по сравнению с базовыми маслами в диапазоне удельных нагрузок 4-К24 МПа и скоростей скольжения 0,5-^4 м/с.

4. Изучение контактной выносливости тел качения свидетельствует о том, что введение в синтетические масла ДОС и Б-ЗВ оловосодержащей смазочной композиции обеспечивает повышение числа циклов нагружений до усталостных разрушений на 30-К35%.

5. Показано, что формирование оловосодержащей пленки на поверхности трения металлических пар ведет к повышению износостойкости и снижению коэффициента трения в 2 и более раз в диапазоне изменения вязкости смазочного материала (0,01-Ю,07) Н-с/м и твердостей подвижных сопряжений (22-49) HRC.

6. Установлен элементный состав, строение и толщина защитных пленок на поверхностях трения трибосопряжений, работавших в синтетических смазочных материалах привлечением рентгеноспектрального, послойного Оже-спектрального и метода рентгенофотоэлектронной спектроскопии (ЭСХА)

7. Разработаны практические рекомендации по оптимальным эксплуатационным режимам, твердости подвижных сопряжений, вязкости смазочного материала, обеспечивающих трибомодификацию поверхностей трения, работавших в синтетических смазочных материалах, которые приняты рядом организаций для использования в практической работе.

Библиография Соболь, Дмитрий Александрович, диссертация по теме Трение и износ в машинах

1. Антифрикционная смазка: ах. №255456, СССР МКП, С Ют, Кл. 23 cl/01. Бюл. изобр. (1969) №23. Шимановский В.Г., Матвеевский P.M., Шепер М.Н.

2. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М.: Гос. изд. Физ.-математ. литер., 1963, 472 с.

3. Бабель В.Г., Байрамкулов М.Д. Об использовании композиций, содержащих галогениды металлов переменной валентности и исследовании механизма их смазочного действия. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М. Машиностроение, 1987, вып.2, с. 7-Н9.

4. Бадыштова К.М., Берштадт Я.А., Богданов Ш.К. и др. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. М.: Химия, 1989, 432 с.

5. Балабанов В.И. Безразборное восстановление трущихся соединений. М.: МГАУ им. В .П. Горячкина, 1999, 72 с.

6. Балабанов В.И., Мамыкин С.М., Хрусталев Ю.А. и др. Специальная механическая обработка поверхностей катания колесной пары. Железные дороги мира. 6/97, 1997, с. 3+-5

7. Бейкер А., Беттеридж Д. Фотоэлектронная спектроскопия. М.: Мир, 1975, 200 с.

8. Болотин И.М., Милосердов П.Н., Суржа Б.И. Синтетические жирные кислоты и продукты на их основе. М.:ЦНИИТЭнефтехим., 1970, 77 с.

9. Буше Н.А., Копытко В.В. Совместимость трущихся поверхностей. М.: Наука, 1981, 127 с.

10. Виноградова И.Э. Противоизносные присадки к маслам. М.: Химия, 1972, 272 с.

11. Вольфович А.Н. Повышение износостойкости подвижных сопряжений трибомодификацией поверхностей трения. Диссер. на соиск. уч. степ. к.т.н. М, 1999, 235 с.

12. Гаркунов Д.Н. Эффект безызносности при трении. Водородное изнашивание металлов. М.: МСХА, 2004, 384 с.

13. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность. М.:МСХА, 2001,616 с.

14. Гаркунов Д.Н. Триботехника., М.: Машиностроение, 1985, 424 с.

15. Гаркунов Д.Н., Крагельский И.В., Поляков А.А. Изберательный перенос в узлах трения. М.: Транспорт, 1969, 104 с.

16. Гольдштейн Ш.И., Ньюбори Д.Е., Эхлин П. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Перевод с англ. М.: Мир, 1984, т. 1-303 е., т.2-348 с.

17. Грибенюк М.Н., Терегеря В.В. Повышение эффективности приработки двигателей путем применения металлорганических соединений Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып. 4 с. 97-105.

18. Григорьев М.А., Бунаков Б.М. Снижение трения и износа в агрегатах автомобилей за счет достижений триботехники. М.: ЦНИИТИ автомобильной промышленности, 1987, 49 с.

19. Гуляев А.П., Металловедение. М.: Металлургия, 1977, 647 с.

20. Денисова Н.Е., Гонтарь И.Н., Кившенко A.M. Опыт применения металлоплакирующей смазки в подшипниках текстильных машин. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып. 4, с. 29-34.

21. Динцесс А.И., Дружинина JI.B. Синтетические смазочные масла. М.: Гостоптехиздат, 1958, 351 с.

22. Дорофеев Ю.Н. Обработка деталей ППД с нанесением покрытий натиранием. Вестник машиностроения. 1984, №7, с. 55+56

23. Дроздов Ю.Н., Арчегов В.Г., Смирнов В.И. Противозадирная стойкость трущихся тел. М.: Наука, 1981, 138 с.

24. Дякин С.И., Филатова Т.П., Титов В.В. Исследования конструкционных и смазочных материалов на трение и изнашивание в тяжелонагру-женных шарнирах. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1988, вып. 3, с. 144+187.

25. Дякин С.И. Опыт повышения надежности и ресурса узлов трения с использованием металлоплакирующих смазочных материалов. Эффект бе-зызносности и триботехнологии, 1994, №3, №4, с. 3+9.

26. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980, 227 с.

27. Емелин В.И. Восстановление деталей и узлов машин. Красноярск, КГТУ, 2005, 376 с.

28. Заславский Ю.С. Трибология смазочных материалов. М.: Химия, 1991,312с.

29. Заславский Ю.С., Заславский Р.Н. Механизм действия противо-износных присадок к маслам. М.: Химия, 1978, 224 с.

30. Зигбан К., Кордлинг К., Фальман А. Электронная спектроскопия. М.: Мир, 1971,493 с.

31. Золотухин JI.B., Фришберг И.В., Харламов В.В. Влияние ультрадисперсных порошков сплавов металлов на стальные поверхности трения. Славянтрибо-5. Наземная и аэрокосмическая трибология 2000: пробл. и достиж. СПб: ВМПАвто-РГТА, 2000, с. 239+241.

32. Кальнер В.Д., Зильберман А.Г. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981, 215 с.

33. Козлов Л.К. Опыт применения избирательного переноса в узлах трения судовых машин и механизмов. Эффект безызносности и триботехно-логии, 1992, вып. 3-4, с. 22+27.

34. Комаров С.Н., Пичугин В.Ф., Комарова Н.Н., Мысина Н.Н. Повышение стойкости режущего инструмента при использовании СОТС на основе триэтаноламинового комплекса меди. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып.5, с. 179+187.

35. Комаров С.Н., Пичугин В.Ф., Комарова Н.Н. Триботехнические свойства водных медьсодержащих смазочно-охлаждающих технологических сред. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып. 4, с. 170+182.

36. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев.: Техника, 1970, 395 с.

37. Крагельский И.В., Алисин В.В. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. Кн.1, М.: Машиностроение, 1978, 400 с.

38. Крагельский И.В., Добычин Н.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977, 526 с.

39. Лазарев Э.М., Коротков Н.А., Гордеев А.С. Изучение низкотемпературных окисных пленок на некоторых конструкционных сталях методом Оже-электронной спектроскопии. Известия АН СССР, Металлы, М.: 1980 №4, с. 207+212.

40. Лаптева В.Г., Каплина В.Ф. Исследования износостойкости пар трения сталь-сталь при использовании медь и оловосодержащих присадок к смазочным маслам. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, вып.5, 1990, с. 58+65.

41. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение, 1980, 493с.

42. Литвинов В.Н., Михин Н.М., Мышкин Н.К. Физико-химическая механика избирательного переноса при трении. М.: Наука, 1979, 187 с.

43. Любарский И.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976, 176с.

44. Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов. М.: Наука, 1971,226 с.

45. Матвеевский P.M., Лашхи B.JL, Буяновский И.А. Фукс И.Г. Смазочные материалы. М.: Машиностроение, 1989, 224 с.

46. Металлоплакирующая смазка: а.с. №179409, СССР, МКП С Ют, Кл.23 с 1/02. Бюл. изобр. (1966), №21 (Гаркунов Д.Н., Лозовский В.Н., Шима-новский В.Г.)

47. Методы анализа поверхностей. Под ред. Зандеры A.M.: Мир, 1979,582 с.

48. Михин Н.М. Экспериментальное исследование адсорбционно-коррозионно-усталостной природы изнашивания. В кн.: Влияние среды на взаимодействие твердых тел при трении. Днепропетровск, 1981, с. 21—31.

49. Мишин М.А. Долговечность двигателей. Л.: Машиностроение, 1986, 288 с.

50. Мкртчян С.М. Модернизация машины трения СМЦ-2 для измерения малых величин моментов трения. М.: 1979, 5 е., ДП во ВИНИТИ, №558-579.

51. Нефедов В.И., Черепин В.Т. Физические методы исследования поверхности твердых тел. М.: Наука, 1983, 296 с.

52. Никулин С.А., Евсеев А.С. Повышение противозадирных свойств пары трения скольжения сталь-сталь путем модифицирования смазки антифрикционными добавками. Ж. «Трение и износ в машинах и механ.». М., 2008 г., №1. Изд-во Машиностроение.

53. Носихин П.И. Финишная антифрикционная безабразивная обработка отремонтированных гильз цилиндров двигателей. Эффект безызносно-сти и триботехнологии, 1997, №1,с. 49-53.

54. Панов В.В., Папок К.К. Смазочные масла современной техники. М.: Наука, 1965, 130 с.

55. Патент РФ №2019563. МКИ С10М. 169/04.Смазочная композиция «Ресурс-дизель». Войтович Я.Н., Прегман М.М., Виппер А.Г., 1994, №17.

56. Патент РФ №2214478, МКИ С23 С26/00 Способ повышения износостойкости резьбовых соединений. Балабанов В.И., Семин В.И. Бюл.№29, 2003

57. Патент РФ №2186875, МКИ С23 С26/00, 18/38. Состав для получения антифрикционных покрытий. Колчаев A.M., Нещадим И.Л., Савинков И.А. и др. Бюл. 22, 2002

58. Патент РФ №2069237, МКИ С23 С26/00, 18/38. Состав для получения антифрикционных покрытий на поверхности стальных изделий. Щербакова В.Д., Клячко И.И., Прокопенко А.К. и др. Бюл. №32, 1996

59. Патент РФ №2241783, МКИ С23 С26/00. Способ нанесения антифрикционных покрытий. Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И., Ковен-ский И.М. Бюл. №34, 2004

60. Пинегин С.В. Контактная прочность и сопротивление качению, М.: Машиностроение, 1969, 243 с.

61. Пинегин С.В. Трение качения в машинах и приборах. М.: Машиностроение, 1976, 264 с.

62. Пичугин В.Ф., Мкртчан С.М., Сказыткин А.Ф. Самоустанавливающееся приспособление для крепления образца колодки на машине трения СМЦ-2. Заводская лаборатория. 1978, т. 44, №9, с. 1142-1144.

63. Пичугин В.Ф. Роль поверхностных пленок в процессах трения и изнашивания. Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. М.: 2000, №1-2, с. 22-25.

64. Пичугин В.Ф., Колесников И.М. О механизме высокой износостойкости контактирующих поверхностей с металлсодержащими пленками, сформировавшимися в процессе трения. Поверхность. Физика, химия, механика, 1988, №7, с. 132-141.

65. Пичугин В.Ф. Влияние электронного строения металлов в смазочном материале на трение и изнашивание стальных пар. Эффект безызнос-ности и триботехнологии, 1993, №2, с. 58+66.

66. Пичугин В.Ф., Соболь Д.А. Трение и изнашивание металлических пар в среде синтетических смазочных материалов. Химия и технология топлив и масел, №1, 2008, с.26-28.

67. Польцер Г., Мюллер В., Рейнхольд Г.-И., Ланге И. Новые результаты по латунированию поверхностей трения стальных и чугунных деталей. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1987, вып. 2, с. 81-92.

68. Польцер Г., Майснер Ф. Основы трения и изнашивания. М.: Машиностроение, 1984, 253 с.

69. Польцер Г., Мюллер В., Ланде И., Кюнтшер И. Использование трения для нанесения покрытий на рабочие поверхности цилиндров двигателей. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1986, Вып. 1, с. 88+96.

70. Польцер Г., Фирковский А., Ланге И. и др. Финишная антифрикционная безабразивиная обработка (ФАБО) и избирательный перенос. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып. 5. с. 86+122

71. Погодаев Л. И., Кузьмин В.Н., Дудко П.П. Повышение надежности трибосопряжений. Санкт-Петербург МКС, 2001, 304 с.

72. Потапов Г. К., Балабанов В. И. Финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО) гильз цилндров и шеек коленчатых валов двигателей. Эффект безызносности и триботехнологии. 1994, №3, №4, с. 48+53.

73. Прокопенко А.К. Избирательный перенос в узлах трения машин бытового назначения М.: Легпромбытиздат, 1987, 104 с.

74. Радин Ю.А., Суслов П.Г., Безызносность деталей машин при трении. Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд. 1989, 229 с.

75. Розенберг Ю. А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М.: Машиностроение, 1970, 315 с.

76. Санин П.И. Химические аспекты граничной смазки «Трение и износ» 1980, т. 1, №1, с. 45-58.

77. Сафонов В.В., Цапцын В.И., Добринский Э.К. Получение и использование ультрадисперсных порошков металлов. Эффект безызносности и триботехнологии. 2003, №2, с. 22-24

78. Смазочная композиция: патент РФ. №2123030, МКИ125/00 (1998) Сафонов В.В., Добринский Э.К.; Семин А.Г.

79. Соболь Д.А Выбор металлсодержащих присадок для повышения смазочной способности синтетических масел. Трение и смазка в машинах и механизмах, №1, 2008, с.24-26

80. Сорокин Г.М., Виноградов В.Н. Механическое изнашивание сталей и сплавов. М.: Недра, 1996, 362 с.

81. Сорокин Г.М., Ефремов А.П., Саакян Л.С. Коррозионно-механическое изнашивание сталей и сплавов. М.: Нефть и газ, 2002, 424 с.

82. Сулима A.M., Евстигнеев М.И. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1974 , 250 с.

83. Терхунов А.Г. Метод финишной антифрикционной безабразивной обработки цилиндров и коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Трение, износ и смазочные материалы. Труды международной научной конференции. Ташкент, изд. АН УССР, 1985, т.5, с. 8-9.

84. Технология «РиМет». За рулем, 1998, №6 с. 177.

85. Трибополимеробразующие смазочные материалы. Сб. под ред. Заславского Ю.С. М.: Наука, 1979, 72 с.

86. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970, 251 с.

87. Чичинадзе А.В., Браун Э.Д., Буше Н.А., Буяновский И.А. и др. Основы трибологии. М.: Машиностроение, 2001, 664 с.

88. Чулков П.В., Чулков И.П. Смазочные масла для транспортной техники. М.: 2001, 384 с.

89. Эффект безызносности и триботехнологии. Под ред. Гаркуно-ва Д.Н. М.: Машиностроение, № 3-4, 1994, 88 с.

90. Coy R. С., Quinn Т. F. The use of physical methods of analysis to identity surfce layers formed by organosulfur compounds in wear tests. — ASLE Transactions, 1975, v. 18, №3, p. 163+174

91. Siriwardane H., Pringle O.A., Newkirk J.W., James W.J. Microstruc-ture of thin iron carbide films prepared in a glow discharge. This solid films 279 (1996) p. 155+161.