7.6.7. Твердые смазочные материалы

Наиболее часто в узлах трения металлургических машин при невозможности применения ЖСМ и ПСМ применяются графит, дисульфид молибдена, мягкие металлы (Pb, Sn), ПТФЭ (фторопласт).

Графит обладает хорошими антифрикционными свойствами в атмосферных условиях до температуры t=400^оС, которые теряются в вакууме, инертном газе, сухом воздухе.

Дисульфид молибдена MoS₂ имеет структуру, подобную графиту, но его антифрикционные свойства ухудшаются при адсорбции кислорода, паров воды и других веществ, вступающих в химическое взаимодействие с серой. В вакууме MoS₂ работоспособен до температуры t=1000…1300^оС, а на воздухе до t=350^оС.

Мягкие металлы (металлы с низкой температурой плавления: Jn – 165^оC, Pb –327^оС, Sn – 238^оС, Cd – 321^оС) используются в качестве основы или компонентов покрытий на твердых конструкционных материалах. Их антифрикционность определяется малым сопротивлением срезу в тонком слое мягкого покрытия при относительном движении поверхностей под нагрузкой. Порошки мягких металлов вводят в качестве наполнителей в ПСМ и композиционные антифрикционные материалы.

Из органических полимерных материалов наиболее эффективен политетрафторэтилен (ПТФЭ) или фторопласт (зарубежное название - тефлон). ПТФЭ имеет смешанную кристаллическую и аморфную структуру (степень кристалличности до 90%). Взаимодействие между молекулами и кристаллами ПТФЭ осуществляется слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, что и обеспечивает его высокую антифрикционность. ПТФЭ инертен, не горит, не смачивается большинством жидкостей, работоспособен при температурах t=-269…+270^оС. Основные характеристики:

- температура плавления кристаллов 327^оС;

- твердость 30…40 HB(МПа);

- предел прочности на растяжение =14…31 МПа;

- модуль упругости при изгибе 0,43…0,85 ГПа;

- температурный коэффициент линейного расширения – 24 ·10^-5;

- допустимые нагрузки и скорости скольжения [p]=0,2 МПа, [v]=2м/с.

ПТФЭ в узлах трения применяется в виде тонких покрытий, в композиционных материалах и в качестве наполнителя ПСМ.

Этот материал требует осторожного обращения при нагреве. При температуре выше 400…500^оС начинается разложение фторопласта с выделением токсичного газа перфторизобутилена, который в 50 раз токсичнее фосгена.

Глава 8. Выбор смазочных материалов для узлов трения

8.1. Методика выбора смазочных материалов

Смазочные материалы являются, по сути, конструкционными материалами, и от правильного выбора соответствующей марки смазочного материала во многом зависит надежность машин и механизмов.

Освоение методики выбора смазочных материалов позволяет не только осуществлять их выбор, но и выявлять как границы их использования, так и область изменения параметров нагружения, обеспечивающую наибольшую износостойкость узла трения.

Применение того или иного вида смазочного материала в конкретном узле трения зависит от многих факторов: условий внешней среды (температура, влажность и т.д.), удельной нагрузки, скорости смещения контактирующих поверхностей, характера движения (прерывистое, реверсивное), геометрических характеристик и материала пар трения, твердости поверхностных слоев трущихся тел, необходимости использования конкретной системы смазывания, конструктивного исполнения узла трения и др.

Металлургические машины, особенно прокатные станы, характеризуются широким спектром нагружения, и поэтому даже рекомендуемые заводом-изготовителем марки смазочных материалов не могут охватить всего диапазона изменения силовых и кинематических параметров технологического процесса. Специалист, осуществляющий техническую эксплуатацию оборудования, обязан знать границы изменения этого диапазона как для используемых марок смазочных материалов, так и для их заменителей.

В общем случае методика выбора смазочных материалов заключается в следующем:

- выявляются условия работы и технические параметры узла трения;

- осуществляется выбор вида смазочного материала;

- определяется марка смазочного материала.

Основными параметрами, влияющими на выбор смазочного материала, являются: удельная нагрузка р и скорость скольжения , параметр p и температура , твердость и микрогеометрия трущихся поверхностей, материал трущихся поверхностей.