20. Противоизносные свойства. Изнашивание - это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации.

Трение представляет собой физический процесс, природа которого может принципиально меняться в зависимости от таких факторов как механические параметры, чистота обработки и твердость материалов поверхностей, активность смазочного материала. Различают три основных вида изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.

Решающее влияние на предохранение деталей от износа оказывает смазочный материал, важнейшим назначением которого является защита деталей от механического и химического разрушения.

Под противоизносными свойствами понимается эксплуатационное свойство, характеризующее способность нефтепродукта (смазочного масла) предотвращать или снижать все виды износа трущихся поверхностей.

Согласно современным теоретическим представлениям отсутствует четкая граница между антифрикционными и противоизносными свойствами нефтепродуктов, поскольку при любом виде смазки по сравнению с сухим трением снижаются затраты энергии на трение скольжения и уменьшается износ трущихся поверхностей.

Условно принято, что антифрикционные свойства характеризуют работу смазочного масла в объеме в условиях жидкостного трения, а противоизносные свойства масла проявляются, в основном, в условиях граничного трения в тяжелонагруженных узлах трансмиссий и других узлах трения, для которых характерны высокие удельные нагрузки в трущихся парах.

Образование граничного слоя смазочного материала связано с физическим процессом адсорбции прилипания полярно-активных элементов смазочного материала с металлом, в результате чего образуются новые вещества, отличающиеся по механическим свойствам от материала.

Адсорбционный граничный слой производит «расклинивающее» действие, т.е. способствует разобщению трущихся деталей настолько, что они перестают непосредственно касаться друг друга. Схематично процесс образования граничных пленок можно представить следующим образом: полярно активная молекула масла притягивается к поверхности металла, образуя мономолекулярную пленку. Аналогичное явление происходит на другой поверхности.

Таким образом, противоизносные свойства адсорбированного слоя связывают с его прочностью и расклинивающим действием молекул при относительном скольжении поверхностей. Расклинивающее действие связано с полярностью молекул, а полярность в свою очередь, обусловливается структурой молекулы, а также количеством в них гидроксильных, карбоксильных или других функциональных групп, содержащих кислород, серу, хлор, азот и др.

Наряду с чисто физическим процессом адсорбции при образовании граничной пленки в ряде случаев происходят и химические реакции (процесс хемосорбции). Продукты химической реакции обеспечивают адсорбированному слою повышенную прочность. При химическом взаимодействии защита от изнашивания происходит благодаря образованию на поверхности металла химической пленки (т.е. модифицированного слоя). Эта пленка имеет достаточно высокую механическую прочность, не плавится при температуре ниже, чем температура плавления основного металла. В условиях трения происходит оплавление поверхностей микровыступов и общее сглаживание (полировка) поверхностей трущихся деталей, что приводит к снижению удельного давления в зоне трения за счет увеличения реальной поверхности контакта.

Для образования полирующей пленки на металле необходимы химически активные вещества фосфор, сера, хлор и др. Искусственно внесенные в масло, они образуют химические пленки, которые и защищают основной металл пар трения от изнашивания и задира.

Для улучшения расклинивающих свойств минеральных масел к ним добавляют специальные присадки.

К числу расклинивающих присадок относятся жирные кислоты, эфиры, животные жиры и растительные масла. В качестве полирующих присадок в настоящее время используют вещества, содержащие серу, хлор, фосфор в той или иной комбинации  все они способны давать с металлами соединения с более благоприятными антифрикционными свойствами.

Вещества, содержащие серу, разлагаются, выделяя сероводород или элементарную серу, которые образуют с металлом сульфиды с температурой плавления ниже температуры плавления основного металла.

Содержащиеся в смазочных маслах природные сернистые соединения не способны давать надежную сульфидную пленку, так как сера находится в них в недостаточно активном состоянии.

21. Противозадирные присадки.

Предназначенные для обеспечения работы поверхностей трения без заедания или для смягчения процесса заедания, как правило, не только не снижают изнашивания при умеренных нагрузках, но даже вследствие их химического взаимодействия с металлом могут его повысить. Поэтому для придания маслам противоизносных свойств при умеренных нагрузках противозадирные присадки применяют в сочетании с противоизносным компонентом.

Среди фосфорных соединений лучшими являются эфиры фосфорной и фосфиновой кислот: трикрезилфосфат, триэтилфосфат, трифенилфосфат, фосфорные эфиры жирных кислот и др.

Основное достоинство фосфорных присадок — обеспечение высокой полировки трущихся деталей благодаря относительно низкой температуре плавления эвтектики состава Fe₃P + Fe, равной 1020 ⁰С, т. е. на 515 ⁰С ниже температуры плавления железа.

Наиболее эффективными являются многокомпонентные полирующие присадки, содержащие попарно или вместе серу, хлор, фосфор, так как в этом случае наблюдается функциональное разграничение и взаимное дополнение положительных свойств отдельных элементов. В комплексных сернохлорных присадках сульфидные пленки предотвращают задиры, в то время как пленки хлоридов, благодаря их эластичности, снижают изнашивание и затраты энергии на преодоление силы трения.

Эффективность хлорфосфорных соединений объясняется температурно-избирательным действием хлора и фосфора на микроконтактах при трении деталей. В присадках тиофосфорного типа при умеренных режимах трения сказывается преимущественное влияние фосфорных соединений, при высоких температурах на микроконтактах начинает проявляться действие серы, предупреждающее задиры и обеспечивающее приработку поверхностей.

В настоящее время широкое распространение получают серо-хлорфосфорные присадки. К ним относятся присадки типа ЛЗ-309.

Противоизносными свойствами обладают также различные соединения металлов: свинцовые мыла, органические соединения цинка, сернокислые соединения молибдена и др. Добавка дисульфида молибдена к смазочным маслам улучшает противозадирные свойства благодаря чешуйчатой структуре дисульфида молибдена. Способность решетки к сдвигу определяется тем, что сильно поляризованные катионы молибдена сочетаются с легко поляризуемыми анионами серы, в результате чего связь между Мо и S оказывается значительно прочнее, чем между атомами S и S, что и обеспечивает легкий сдвиг в этой плоскости. При температуре 400 ⁰С и выше дисульфид молибдена окисляется, переходя в окислы МоО₃, которые действуют уже как абразив.

Правильно выбранная присадка предотвращает задиры и уменьшает изнашивание трущихся деталей. Оптимальная концентрация присадки зависит от базового масла и вида присадки. Так, полирующие присадки добавляют к смазочным маслам в количестве 3…5 % и более.