Применение антифрикционных покрытий для деталей кривошипно-шатунного механизма автомобильных двигателей

Порядок нанесения АФП

Для нанесения антифрикционных покрытий используются следующие методы:

• Распыление
• Погружение
• Ручной инструмент (кисть, щетка, валик)
• Трафаретная печать

Выбор того или иного метода обуславливается формой, размером, весом, конструкционным материалом и количеством деталей. Нужно также учитывать требования к пленке, а также конфигурацию и расположение покрываемых поверхностей скольжения.

Перед применением АФП нужно тщательно перемешать до однородного состояния. Вручную на это может потребоваться до 30-40 минут. При необходимости получения слоя покрытия толщиной менее 5 мкм материал можно разбавить растворителем и тщательно перемешать.

Количество готового к применению АФП рассчитывается с учетом его «жизнеспособности» (указана в технической документации), и площади, которую возможно обработать за это время.

При работе с антифрикционными покрытиями важно строго соблюдать технику безопасности. Наиболее удобным и эффективным способом нанесения АФП является распыление

Данный метод достаточно прост и результативен, а также не требует применения дополнительных инструментов

Наиболее удобным и эффективным способом нанесения АФП является распыление. Данный метод достаточно прост и результативен, а также не требует применения дополнительных инструментов.

Компания «Моделирование и инжиниринг» производит антифрикционные покрытия в аэрозольных упаковках. MODENGY 1001, MODENGY 1002, MODENGY для деталей ДВС уже широко применяются в различных отраслях, где требуется эффективное управление трением и повышение ресурса деталей.

Материалы MODENGY наносятся на очищенные и обезжиренные поверхности с расстояния 15-20 см. Предварительно требуется тщательно встряхнуть баллон и наносить состав тонким равномерным слоем. Толщина одного слоя составляет 8-12 мм.

Обработанные детали при комнатной температуре на 5-10 минут, пока они не станут сухими на ощупь и матовыми на вид. При необходимости можно нанести еще один слой покрытия.

Для полной полимеризации MODENGY 1001 потребуется 25 минут, MODENGY 1002 отверждается за 120 минут, MODENGY для деталей ДВС – 12 часов.

Антифрикционное покрытие MODENGY 1001 – инновационная замена традиционных смазок

Одним из ярких примеров инноваций в области сухих смазок с оптимальным соотношением цена-качество стало гибридное антифрикционное покрытие MODENGY 1001 в аэрозольной упаковке, разработанное компанией «Моделирование и инжиниринг».

Преимущества MODENGY 1001:

• Отверждается без термического воздействия
• Работает при экстремально низких (до -180 °С) и очень высоких (до +450 °С) температурах
• Выдерживает огромные нагрузки
• Не смывается водой
• Не боится радиации
• Может работать в условиях вакуума
• Сухая смазка не вызывает налипания абразивных частиц, поэтому детали, смазанные этим покрытием, эффективно работают в пыльной среде

Отличия фрикционных и антифрикционных материалов

Рассмотрение данных материалов в одном контексте обусловлено тем, что их функция связана с общей характеристикой работы механизмов – коэффициентом трения. Но если антифрикционные элементы и добавки отвечают за понижение данного значения, то фрикционные – напротив, повышают его. При этом, например, порошковые сплавы с повышенным коэффициентом трения обеспечивают сопротивление износу и механическую прочность целевой рабочей группы. Для достижения таких качеств в состав фрикционного сырья вносятся тугоплавкие оксиды, карбиды бора, кремния и др. В отличие от антифрикционных элементов, фрикционные нередко представляют собой и полноценные функциональные органы в механизмах. Это, в частности, могут быть тормоза и муфты.

Обеспечивая задачи повышения трения, они параллельно выполняют и конкретные технические задачи. В то же время и фрикционные, и антифрикционные материалы перед эксплуатацией проходят тщательные лабораторные испытания. Те же сплавы для тормозов проходят натурные и стендовые тесты, в ходе которых определяется целесообразность их применения на практике. Наиболее технологичные фрикционные материалы из полимеров сегодня изготавливаются разными методами. Так, для механизмов тормозной группы применяется техника прессования – на формах изготавливаются колодки, пластины и секторы. Ленточные материалы производят по тканой технике, а накладки – путем вальцевания.

Принцип работы

Фрикционные передачи состоят из 2 тел вращения: ведомого и ведущего катков, насаженных на валы. Передача вращательного движения производится посредством силы трения, появляющейся на площадках контакта рабочих тел под действием сил прижатия. Прижатие катков производится следующими способами:

1. Посредством гидроцилиндров. Используется во время больших нагрузок.
2. Собственным весом машины или ее узла.
3. При помощи комплексных рычажных механизмов.
4. С использованием центробежной силы. Применяется во время перемещения фрикционных звеньев в планетарных системах.

Многочисленные виды фрикционных механизмов отличаются назначением, характером изменения передаточного значения и конструкцией. Наибольшее применение в промышленности из них нашли фрикционные вариаторы. Они изготавливаются в виде отдельных агрегатов для привода машин и характеризуются переменным передаточным отношением. Выделяют следующие разновидности фрикционных вариаторов:

1. Лобовые: имеют упрощенную конструкцию и применяются универсально токарно-винторезных станках. Из-за низкой точности изготовления рабочих тел они быстро изнашиваются, что снижает КПД.
2. Торовые: оснащены дисками конусовидной формы и чашками в виде круглого тора. Данные механизмы обеспечивают равенство контактных напряжений и позволяют увеличить КПД и износоустойчивость инструмента.
3. Ременные: передача движения производится с применением закрытого кольцевого ремня с разными видами сечения (трапециевидным, круглым, прямоугольным, клиновым). Натяжение ремня производится при помощи приводных моторов, шкива, пружины или груза, выступающего в качестве противовеса.
4. Дисковые: смена скоростных характеристик производится посредством вращения двух дисков (фрикционов), расположенных на валах. Данный вид вариаторов не требует дополнительного обслуживания и функционирует при наличии синтетической смазки. Он не издает лишних шумов и плавно изменяет скорость вращения в заданном порядке.

Выбор определенного типа вариатора зависит от условий его работы: величины передаваемой мощности, требуемого диапазона регулирования, и минимальной частоты вращения валов. Эти характеристики указываются при изображении фрикционного механизма на кинематических схемах.

Особенности бронзовых антифрикционных сплавов

Физико-химические свойства бронзы органично сочетаются с требованиями для антифрикционных сплавов. Данный металл, в частности, обеспечивает достаточные показатели удельного давления, возможность эксплуатации в условиях ударных нагрузок, высокую скорость вращения подшипника и т. д. Но также выбор бронзы для тех или иных функций будет зависеть от ее марки. Тот же формат эксплуатации вкладышей при ударных нагрузках приемлем для марки БрОС30, но не рекомендуется для БрАЖ. Есть и различия в классе бронзовых материалов по механическим свойствам. Данная группа качеств будет зависеть от характера сопряжения с закаленными валами и от использования цапфы, которая может иметь дополнительное упрочнение. И вновь нельзя говорить о монолитности структуры сплава.

Бронзовые изделия могут также включать олово, латунь, свинец. При этом, если все перечисленные металлы могут использоваться в качестве основы баббита, антифрикционные материалы на основе меди применяются крайне редко. В данном случае медный компонент чаще выступает как та же добавка с коэффициентом содержания 2-3%. Оптимальными считаются оловяно-свинцовые комбинации включений. Они обеспечивают достаточные показатели сплава как антифрикционного компонента, хотя и проигрывают другим составам в отношении механической прочности. Комбинированные бронзовые материалы используют в изготовлении монолитных подшипников для электродвигателей, турбин, компрессорных установок и других агрегатов, которые работают при высоком давлении и малой скорости скольжения.

Обезжиривание

Даже если ранее производилось предварительное удаление коррозии кислотой, последующее обезжиривание способствует более равномерному и прочному нанесению покрытия.

Данная технологическая операция может производиться органическими нежирными растворителями, например, нефрасом, растворителями Molykote 7415 или Molykote L13  вручную, а также с помощью ультразвуковых очистителей.
Растворители не должны оставлять остатков после испарения. Операцию промывки производят несколько раз до полного удаления следов жира с поверхности. При этом для очередной промывки необходимо использовать свежий растворитель.
После обезжиривания детали высушиваются на воздухе. Трогать обработанные поверхности руками нельзя.
Из соображений экологичности и безопасности персонала предпочтительно использовать органические растворители с низким содержанием ароматических соединений.

Положительные и отрицательные качества

Использование антифрикционных присадок имеет множество преимуществ, позволяющих улучшить работу систем автомобиля без физического вмешательства с разборкой устройства:

• за счёт снижения трения контактирующих поверхностей достигается увеличение ресурса элементов механизмов,
• действие добавки особенно заметно на моторах с большим пробегом, средство существенно продлевает срок службы агрегата, восстанавливает геометрию износившихся деталей,
• снижается вероятность резкого отказа двигателя во время движения автомобиля и необходимости срочного ремонта,
• устраняются посторонние шумы в процессе работы,
• при правильном применении антифрикционная присадка в моторное масло обеспечивает сокращение расхода топлива и смазочного состава,
• в некоторых случаях введение спецсредства заменяет капремонт механизмов,
• уменьшается токсичность выхлопных газов.

Несмотря на множество плюсов применения, существует и обратная сторона медали. К недостаткам можно отнести тот факт, что некоторые составляющие присадки могут быть несовместимыми с компонентами моторного или трансмиссионного масла, что способно вызвать конфликт химических веществ составов. Это может крайне негативно сказаться на элементах механизмов и даже спровоцировать выход из строя устройства. Длительное применение полимерных видов присадок становится причиной образования отложений, забивающих каналы фильтрующих элементов или поршневых колец, что приводит к их перегреву, увеличению расхода масла.

Среди высококачественных антифрикционных добавок, заливаемых в двигатель, можно отметить продукцию Ликви Моли, хорошо совместимую с разными моторными или трансмиссионными маслами. Но перед применением любого продукта следует изучить состав средств и совместимость с системами автомобиля.

Свойства антифрикционных материалов

Детали с антифрикционной функцией должны соответствовать широкому комплексу требований, определяющих их основные рабочие качества. В первую очередь материал должен быть совместимым и с сопряженной деталью, и с рабочей средой. В условиях совместимости до и после приработки материал обеспечивает необходимую степень понижения трения. Здесь же надо отметить прирабатываемость как таковую. Это свойство определяет способность элемента естественно корректировать геометрию поверхности под оптимальную форму, которая подходит для конкретного места эксплуатации. Иными словами, с детали стирается лишняя структура с микронеровностями, после чего приработка обеспечит условия работы с минимальными нагрузками.

Износостойкость – тоже немаловажное свойство, которым обладают данные материалы. Антифрикционные элементы должны иметь структуру, которая обеспечивает сопротивление разным видам изнашивания

В то же время деталь не должна быть чрезмерно жесткой и твердой, поскольку в этом случае увеличится риск заедания, что нежелательно для антифрикционного материала. Более того, технологи выделяют такое свойство, как поглощение твердотельных частиц. Дело в том, что трение в разной степени может способствовать выделению мелких элементов – нередко металлических. В свою очередь, антифрикционная поверхность обладает способностью «вдавливать» в себя такие частицы, устраняя их из рабочей области.

Разновидности антифрикционных присадок

На рынке автохимии антифрикционные присадки представлены в широком ассортименте, но все их можно разделить на основные группы:

• реметаллизаторы трения;
• тефлоновые присадки;
• полимерные;
• эпиламные;
• ремонтно-восстановительные составы.

Реметаллизаторы трения. При использовании таких составов на соприкасающихся деталях за счёт оседания металлических частичек образуется защитная плёнка, заполняющая неровности. Для поддержания слоя реметаллизатор должен применяться постоянно, потому что при замене масла защитное покрытие перестанет существовать. Кроме того, подводные камни кроются в невозможности отказа от присадки данного вида, если уже однажды механизм подвергся обработке. Даже недолгое отсутствие реметаллизатора часто приводит к заклиниванию двигателя вследствие трения поршневых колец по поверхности цилиндров.

Присадки, в составе которых имеется тефлон, называемый самым скользким материалом и обладающий прекрасными антифрикционными, а также антипригарными свойствами. Эффект достигается только при регулярном применении. Тефлон также является теплоизолятором, его наличие на стенках камеры сгорания способно привести к росту температур газа в цилиндре. Частицы материала провоцируют повышение ядовитых токсинов выхлопных газов.

Полимерные добавки носят кратковременный эффект защиты. Оно и понятно, ведь изначально данный вид присадок создавался для боевой техники, а цель длительной эксплуатации транспортного средства не преследовалась. Полимеры также засоряют масляные каналы, провоцируя повышение давления, а по окончании действия добавки велика вероятность повышения расхода топлива, а также износа элементов двигателя и уменьшения мощности механизмов.

Эпиламные присадки. Защитное покрытие на всех деталях механизма формируется под действием высоких контактных давлений и температур. Повреждённые участки элементов заполняются образовавшимися в результате реакции металлическими соединениями. После применения присадки поверхности деталей отличаются чистотой и прочностью.

Минеральные ремонтно-восстановительные составы создают стойкий металлокерамический слой при помощи распада минерала серпантивита в местах сильного трения. Минусом использования этих присадок может стать температурная нестабильность двигателя.

Наиболее популярны среди разнообразия спецсредств антифрикционные присадки таких производителей:

1. RVS Master. Торговая марка славится своими ремонтно-восстановительными составами, представляющими собой сложный комплекс соединений. Создаваемый металлокерамический слой на поверхности элементов механизмов обеспечивает устойчивую защиту. Применение присадки способно восстанавливать геометрические параметры деталей и существенно продлевать их ресурс.
2. Liqui Moly. Продукция немецкого производства отличается высоким качеством составов. Бренд уже немолодой и прочно зарекомендовавший себя с положительной стороны. Антифрикционная присадка на основе дисульфида молибдена, аналогичная первой произведённой добавке Ликви Моли, прошла долгий путь от основания компании до сегодняшнего дня. Сейчас она носит название Oil Additiv и подходит современным конструкциям механизмов.

• Присадки украинского производства также пользуются большим спросом среди автовладельцев. Многие отмечают дороговизну продукции, но качественный состав и эффективность добавок оправдывают свой ценник.
• Достаточно популярные среди автолюбителей составы отличаются приятной ценой и хорошим качеством. Производитель заявляет, что присадки Супротек не меняют свойств масел, а выполняют свои функции параллельно им.

Применять добавки или нет – дело каждого автовладельца. Для нового автомобиля при условии использования высококачественного оригинального масла не имеет смысла дополнительно вводить присадку, к тому же многие автопроизводители даже не рекомендуют этого делать. Но машины с большим пробегом требуют усиленного внимания, и именно старые механизмы часто спасают спецсредствами, заменяющими ремонт. Однако не стоит предписывать присадкам чудодейственные свойства и ожидать, что они смогут воскресить совсем изношенный двигатель.

Реметаллизанты.

Эта группа работает с металлом, т.е. металлическими модификаторами трения, к которым относится медь, олово, цинк, железо, алюминий, свинец, серебро, хром, никель, молибден, а также их сплавы, как например латунь или бронза. Возможны два вида препарата: ультрадисперсный порошок или масляный раствор ионов солей металлов плюс целая куча веществ, обеспечивающих доставку и видоизменение металла в нужные места. К порошкам тоже добавляют различные вспомогательные вещества, чтобы достичь эффекта безысносности (это когда атом металла отрывается от одной поверхности в паре трения и оседает на другой, с аналогичным обратным процессом, в результате не уменьшая общее количество металла в деталях).
В реальной жизни это может быть не такой уж мелкодисперсный порошок (Римет, например), который тупо забивается везде, где только можно, и держится там некоторое время, пока не изменятся условия. Есть мнение, что начав применять реметаллизант, прекращать уже нельзя, т.к. в разы повышается риск окончательного «убийства» двигателя. Давайте представим, что происходит в этому случае.
Во-первых, несмотря на «замазку» различные микротрещины и повреждения трущихся поверхностей всё же продолжают увеличиваться, хоть и гораздо медленнее (это неизбежно, поскольку опыт учит нас, что ничего вечного нет, особенно в местах с высокой температурой, давлением и трением:)). Если раньше увеличивающиеся изъяны продолжали замазываться новыми порциями реметаллизанта, то после прекращения его использования дыры становятся всё больше, и в один не прекрасный момент (условно:)) кусок металла просто выпадает из увеличившейся трещины, как пломба из зуба. Подобная картина и наблюдается на практике, когда после прекращения использования Римета в поддоне и масляном фильтре (а также в масляных каналах) обнаруживаются скопления металлических чешуек, не только вполне видимых глазом, но и угрожающих своим конгломератом закупорить каналы и оставить узел трения без смазки.
Становится понятным, что при использовании реметаллизантов в масле всегда должно быть некоторое количество их, что означает добавление как минимум с каждой заменой масла.

Преимущества антифрикционных покрытий перед другими видами смазочных материалов

Применение антифрикционных покрытий на сегодняшний день является самым перспективным способом решения многих проблем, связанных с потерями на трение в движущихся узлах.

В отличие от сухих смазок в виде натертых пленок частицы твердых веществ антифрикционных покрытий прочно удерживаются на поверхности с помощью связующего компонента.

По сравнению с применением традиционных смазочных материалов – пластичных и жидких смазок – антифрикционные покрытия имеют ряд преимуществ.

После нанесения антифрикционного покрытия образовавшаяся тонкая сухая смазочная пленка предотвращает налипание абразивной пыли и грязи на поверхность.

Благодаря тому, что твердые смазочные вещества удерживаются на поверхности связующими, антифрикционные покрытия в большинстве случаев обеспечивают смазку на весь срок службы. Сухие смазки в составе АФП обладают исключительной термической стабильностью и химической инертностью, стойкостью к окислению и влаге.  Они не стареют и не испаряются, способны эффективно работать в условиях радиации и вакуума даже после продолжительного простоя узла.

Толщина покрытия легко контролируется и может составлять от 5 до 20 мкм, что практически не влияет на исходную точность размеров детали. Возможно локальное нанесение на определенные участки поверхности. Обладая высокими противоизносными и антикоррозионными свойствами, АФП могут заменить хромирование, цинкование и другие виды обработки.

Свинцовые сплавы как средство минимизации трения

Начальный уровень антифрикционных сплавов представляют свинцовые баббиты. Ценовая доступность определяет специфику эксплуатации данного материала – в наименее ответственных рабочих функциях. Свинцовая основа в сравнении с оловом обеспечивает баббитам менее высокую механическую стойкость и низкую коррозийную защиту. Правда, и в таких сплавах не обходится без олова – его содержание может достигать 18%. Кроме того, вносится в состав и медный компонент, который предотвращает процессы ликвации – неравномерное распределение разных по массе металлов в объеме изделия.

Простейшие свинцовые материалы с антифрикционным свойством характеризуются высокой степенью хрупкости, поэтому их используют в условиях с пониженными динамическими нагрузками. В частности, подшипники для путевых машин, тепловозов и элементы тяжелого машиностроения составляют целевую нишу, где применяются такие материалы. Антифрикционные сплавы с применением кальция можно назвать модификацией свинцовых сплавов. В данном случае отмечаются такие качества, как высокая плотность и низкая теплопроводность. Основу также представляет свинец, но в существенных долях его также дополняют включения натрия, кальция и сурьмы. Что касается слабых мест этого материала, то к ним относится окисляемость, поэтому в химически активных средах его использовать не рекомендуют.

Говоря в целом о баббитах, можно констатировать, что это далеко не самое эффективное решение для минимизации трения, но по совокупности качеств оно оказывается выгодным с точки зрения эксплуатации. Это материалы, антифрикционные свойства которых могут нивелироваться пониженным сопротивлением усталости, ухудшающим работоспособность элемента. Тем не менее, в ряде случаев недостаток прочности восполняется включением в конструкцию стальных или чугунных корпусов.

Свойства масел

Для того чтобы гарантировать надежность и эффективность работы трущихся деталей, снижение трения скольжения используют смазочные масла. Все они классифицируются по:

• происхождению;
• способу получения;
• назначению.

Смазочные масла выполняют следующие функции:

• снижают трение между соприкасающимися поверхностями деталей;
• уменьшают износ и предупреждают задиры;
• обеспечивают отвод тепла от трущихся деталей;
• защищают от коррозии.

Антифрикционные свойства масел заключаются в их способности уменьшать количество энергии на трение. Вязкость является основным показателем этих свойств и определяется углеродным и фракционным составом. Для улучшения качества масел выпускаются различные антифрикционные присадки, позволяющие повысить мощность, продлить работу агрегата, снизить нагрузки. Они усиливают свойства масел, увеличивая сроки замены смазочного состава. Антифрикционные присадки способствуют созданию защитного слоя при взаимодействии деталей, выравнивают их поверхности и сглаживают трение. Создавая маслянистую прочную пленку, они снижают износ деталей.

Антифрикционное свойство

Антифрикционные свойства, являющиеся комплексными и учитывающие износостойкость, прирабатываемость, а также износ сопряженной детали и пр.
 

Антифрикционные свойства этих материалов были исследованы сравнительно с текстолитом. Кордоволокнит имеет меньшую грузоподъемность.
 

Антифрикционные свойства при контакте полипропилена со сталью близки к аналогичным свойствам найлона в сухом состоянии.
 

Антифрикционные свойства, являющиеся комплексными ( учитывают износостойкость, прирабатываемость, износ сопряженной детали и пр.
 

Антифрикционные свойства мелкозернистого пропитанного графита изучены недостаточно, однако его успешное практическое применение вместо графита 2П — 1000 — Ф в паре трения с силицированным графитом СГ-П в торцовых уплотнениях позволяет считать их достаточно высокими. Применение пропитанных графитов без смазки из-за затруднительного отвода тепла от поверхности трения и низкой теплопроводности пропитки не рекомендуется.
 

Антифрикционные свойства этого материала и малая масса выполненных из него грибков обеспечивают хорошую работу клапана. Клапан обратим — при перестановке скрепляющих винтов может служить в качестве всасывающего или нагнетательного.
 

Антифрикционные свойства дайфлоила приведены в табл. 2.40, из которой видно, что коэффициент трения почти не зависит от скорости и температуры трущихся повеохностей.
 

Антифрикционные свойства такого материала значительно улучшаются при нанесении на рабочую поверхность покрытия коллоидного графита.
 

Антифрикционные свойства позволяют применять пластические массы для изготовления таких ответственных деталей, как вкладыши подшипников, передаточные шестерни и пр.
 

Антифрикционные свойства мелкозернистого пропитанного графита изучены недостаточно, однако его успешное практическое применение вместо графита 2П — 1000 — Ф в паре трения с силицированным графитом СГ-П в торцовых уплотнениях позволяет считать их достаточно высокими.
 

Антифрикционные свойства одного и того же материала меняются в зависимости от условий эксплуатации. Так, например, некоторые сорта чугуна обладают хорошими антифрикционными свойствами при незначительных скоростях относительного скольжения и обильной смазке. Несоблюдение этих условий вызывает в узле резкое увеличение потерь на трение, значительный износ сопряженных поверхностей, а нередко и заедание.
 

Антифрикционные свойства исследовали на машине маятникового типа, в которой трущимися парами служили два алюминиевых цилиндра, являвшиеся разрезной осью маятника, и четыре опорных стальных шара. Такая машина обеспечивала регистрацию коэффициентов трения с высокой чувствительностью и хорошей воспроизводимостью.
 

Использование бронзовых сплавов в узлах трения

Бронзой называют сплав меди с различными металлами, в состав которых может входить олово, алюминий, кремний, свинец, бериллий и множество других добавок. В зависимости от процентного содержания того или иного входящего в ее состав элемента бронзу называют оловянной, алюминиевой, свинцовой. Бронзы имеют достаточно широкое применение при изготовлении изделий, которые используются при повышенном трении. Самыми лучшими считаются бронзы с антифрикционными свойствами, изготовленные на основе олова.

Особенно хорошо себя заявили олово-фосфористые, из которых изготовляют вкладыши опор, работающие под значительной нагрузкой и на высокой скорости. Единственный недостаток – это их дороговизна, поэтому на смену им приходят алюминиевые и свинцовые бронзы. При работе в агрессивной среде нередко используют для втулок подшипников бронзы из алюминия. Они, кроме устойчивости к трению, обладают хорошей коррозийной стойкостью. Малый коэффициент трения обеспечивает свинец. Из таких материалов изготовляют вкладыши подшипников для работы при повышенном давлении и большой скорости.

Порошковые фрикционные материалы

Такие материалы используются в составах, предназначенных для передаточных и тормозных узлов гусеничной техники, автомобилей, станков, строительных механизмов и т. д. Готовые изделия на основе порошковых компонентов выпускаются в форме секторных накладок, дисков и колодок. В то же время исходные материалы для антифрикционного типа порошковых сплавов формируются той же номенклатурой, что и в случае с фрикционными компонентами, – чаще всего используют железо и медь, но существуют и другие комбинации.

Например, материалы из алюминиевых и оловянистых бронз, в состав которых входят графит и свинец, эффективно себя проявляют в условиях трения при скорости скольжения деталей порядка 50 м/с. К слову, при работе подшипников на скорости 5 м/с металлические порошковые изделия могут заменяться металлопластмассовым сырьем. Это уже антифрикционный композиционный материал с гибкой рабочей структурой и пониженной прочностью. Наиболее же выгодными в плане использования в условиях повышенных нагрузок считаются материалы из железа и меди. В качестве добавок используется графит, кремниевый оксид или барий. Работа данных элементов возможна при давлении 300 МПа и скорости скольжения до 60 м/с.

Антифрикционная бронза

Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы, в особенности оловянно-фосфористые: они широко применяются для изготовления вкладышей опор, несущих значительную спокойную нагрузку при высокой скорости, но они относительно дороги и по механической прочности уступают некоторым маркам безоловянных бронз, в особенности алюминиевым и свинцовистым бронзам.

Для втулок подшипников, работающих в агрессивных средах, большое распространение получили алюминиевые бронзы БрАЖ 9-4, БрАЖН 10-4-4 и БрАЖМц 10-3-1, которые в ряде случаев являются заменителями оловянных бронз. Они имеют высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях, морской воде, большинстве органических кислот, растворах сернокислых солей, едких щелочей и других средах, кроме концентрированных кислот. , содержащие железо, отличаются высокой прочностью и износостойкостью, но могут вызвать повышенный износ шипа, если твердость его не выше твердости вкладыша. Свинцовистые бронзы в особенности ценны тем, что имеют большую ударную вязкость, вкладыши из этих бронз выдерживают значительные знакопеременные и ударные нагрузки.

Антифрикционные свойства эпоксиполимеров

Эпоксидные полимеры представляют собой вязкие жидкости, которые затвердевают при добавлении в них различных органических веществ. Они имеют высокую механическую прочность, используются для сцепления бетона, металла, стекла и дерева. Благодаря таким свойствам их применяют для производства металлополимерных деталей, производя втулки, ролики, шестерни, подшипники и муфты.

Наполнители придают изделиям из эпоксидных полимеров высокие антифрикционные характеристики. Детали могут работать без смазки, если использовать смачивание водой. Покрытия устойчивы к атмосферным условиям и к химическим средам.

Геомодификаторы трения.

Третья группа антифрикционных присадок использует свойства некоторых минералов (о чём нам намекает корень «гео» — земля:)). Обычно называют серпентин, но есть и некоторые другие минералы с похожими свойствами.
Боян, но всё же перескажу историю открытия этих свойств, сразу станет понятно, что творится в двигателе при применения геомодификаторов.

Теперь перенесём место действия в пару трения. Порошок породы (мелкодисперсный, ага:)) для начала начинает шлифовать трущиеся поверхности. Материал мягкий, поэтому металл осилить не может, очищает только нагар. В процессе шлифовки температура увеличивается и, если повезёт, локально дойдёт до примерно 1000С, когда происходит разложение минерала и сложное взаимодействие с:

• материалами смазки,
• связующим (специальная добавка, увеличивающая эффективность реакции),
• поверхностным слоем металла трущихся деталей,
• продуктами трения.

В результате образуется металлокерамическое покрытие с не хилой твёрдостью и сильно уменьшенным коэффициентом трения. А дальше происходит интересный фокус: поскольку трение уменьшается, температура в точке снижается и образование покрытия прекращается. Поэтому геометрические размеры деталей не изменяются, оставаясь на оптимальных значениях. Такое вот чудо природы.

Казалось бы идеальная штука для продления ресурса двигателя, но есть два «НО». Во-первых, покрытие обладает худшей теплопроводностью по сравнению с металлом, так что при некоторых условиях детальки могут всё же греться больше (хотя в теории ухудшение теплоотвода компенсируется снижением температуры при меньшем трении).
А во-вторых, поскольку серпентин (и другие геотрибомодификаторы) — это природные сложные многосоставные минералы с различными возможными включениями, нельзя с точностью спрогнозировать степень отработки их в узлах трения. Будет чего-то чуть больше или меньше, и результат обработки будет другим. К тому же в силу этой же «природности» не исключены включения в породу по-настоящему жёстких абразивных частиц, которые будут грызть и нагар, и металл деталей (вернее, образовавшуюся металлокерамику:)).

Да, в плюсах у нас то, что покрытие это довольно долговечное, переживает несколько замен масла. Так сказать обработал и забыл:) Обрабатывать можно хоть новые двигатели, хоть поюзанные. Разве что слишком раздолбанные не стоит, если движок уже «приговорили» к капиталке, то геотрибомодифицировать его бесполезно, не поможет.

Сравнение основных видов твердых смазок

Результаты испытаний Molykote показали их способность снижать трение до минимальных значений (см. рисунок 1).

Рис. 1. Результаты испытаний АФП на машине трения Falex LFW1 в соответствии с ASTM D2714

При применении покрытий на основе дисульфида молибдена коэффициент трения с ростом нагрузки снижается и стабилизируется на значении несколько сотых. Такое трение без применения возможно только в режиме жидкостной смазки, когда движущиеся поверхности полностью разделены слоем масла и не контактируют напрямую друг с другом.

Другие характеристики  также значительно различаются в зависимости от имеющихся в составе сухих смазок.

https://youtube.com/watch?v=rKMDG0LHtpg

Сравнение некоторых свойств сухих смазок приведено в таблице 1.