Вплив мастильно-охолодних рідин на механізм самоорганізації та фізико-механічні властивості зносостійких наддрібнозернистих і наноструктурованих поверхневих шарів тертя хромистих криць

В. В. Тихонович

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 12.09.2023; остаточний варіант - 02.10.2023. Завантажити: PDF

Досліджено вплив мастильно-охолодних рідин (МОР) на механізм самоорганізації на поверхнях тертя зносостійких наддрібнодисперсних покриттів, завдяки яким контактна пара криця 130Х17–криця 20Х13 переходить у стаціонарний режим роботи з мінімальними зносом і коефіцієнтом тертя. Показано, що самоорганізовані зносостійкі покриття складаються з шарів тертя, кожен з яких є результатом окремого акту нашарування на робочі поверхні тіл мікрооб’ємів металу адгезійно взаємодійних мікровиступів. Введення у воду концентратів МОР змінює хемічний склад і енергію поверхонь тертя, що приводить до нашарування на робочі поверхні більш великих об’ємів металу. Як наслідок, середня товщина шарів тертя збільшується у 7, 6 і 3 рази із застосуванням МОР «Сінтал-2», «Аквол-15П» і «Естераль» відповідно. Також скорочується час приробки пари тертя у 1,8, 1,7 і 1,4 рази відповідно. Показано, що введення у воду концентрату МОР «Естераль» не може істотно зменшити адгезійну взаємодію між тілами, що труться. В цьому випадку поверхні тертя екрануються лише адсорбованими молекулами вуглеводнів і тонкими плівками оксидів. Тому застосування концентрату МОР «Естераль» не усуває під час роботи пари тертя переважний масоперенос криці 130Х17 на поверхню криці 20Х13. Самоорганізовані зносостійкі покриття обох криць утворюються переважно з матеріялу криці 130Х17. Через це її ваговий знос у 1,5 рази перевищує ваговий знос криці 20Х13, що понижує ресурс роботи вузла тертя. Введення у воду концентратів МОР «Аквол-15П» і «Сінтал-2» з протизадирними й антизносними присадками хемічно модифікує поверхні тертя. В цьому випадку на ділянках контакту тіл, що труться, додатково формуються шари хемічних сполук продуктів розкладання присадок з металом поверхонь. Це понижує адгезійну взаємодію контактувальних мікровиступів, зменшує амплітуду циклічних навантажень на самоорганізовані зносостійкі покриття та перешкоджає масопереносу металу між тілами, що труться. Завдяки цьому МОР «Аквол-15П» і «Сінтал-2» підвищують зносостійкість пари тертя в 4 і 5 разів відповідно. Також коефіцієнт тертя зменшується приблизно в 2 рази. Водночас формування самоорганізованих зносостійких покриттів переважно відбувається з матеріялу тіла якому вони належать, що робить знос складових вузла тертя більш рівномірним.

Ключові слова: тертя ковзання, зносостійкість, мастильно-охолодні рідини, наноструктурований матеріял, ультрадисперсна структура, пластична деформація, поверхневі шари тертя, масоперенос.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i02/0151.html

PACS: 06.60.Vz, 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.37.Hk, 81.07.Bc, 81.16.Rf, 81.40.Pq


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Т. С. Скобло, Н. М. Можарова, Литейное производство, 4, № 1: 2 (2008).
  2. Ю. С. Бобро, М. Ф. Баранов, О. И. Коваленко, Фізико-хімічна механіка матеріалів, 4, № 1: 112 (1975).
  3. В. А. Игнатов, В. К. Соленый, В. Л. Жук, А. И. Туяхов, Металл и литье Украины, 10, № 11: 31 (2001).
  4. В. П. Гаврилюк, В. И. Тихонович, И. А. Шалевская, Ю. И. Гутько, Абразивостойкие высокохромистые чугуны (Луганск: Ноулидж: 2010).
  5. Е. В. Рожкова, В. В. Румянцев, О. М. Романов, А. В. Трещалин, Металлургия машиностроения, 1, № 4: 19 (2002).
  6. Б. А. Кириевский, Л. Г. Смолякова, Т. К. Изюмова, Литые износостойкие материалы (Киев: ИПЛ АН УССР: 1978), с. 45.
  7. В. В. Тихонович, O. M. Грипачевський, В. Г. Новицький, Металофіз. новітні технол., 43, № 7: 853 (2021). Crossref
  8. В. В. Тихонович, Металофіз. новітні технол., 44, № 12: 1595 (2022). Crossref
  9. В. В. Тихонович, Металофіз. новітні технол., 45, № 1: 15 (2023). Crossref
  10. В. И. Тихонович, Повышение износостойкости литых материалов (Киев: ИПЛ АН УССР: 1983), с. 3.
  11. Н. С. Цикунов, В. А. Батырев, А. Н. Грипачевский, В. В. Тихонович, Пакет программ для обработки результатов количественного рентгеноспектрального микроанализа методом ZAF на мини-ЭВМ (Киев: 1981) (Препринт Института металлофизики АН УССР, 1981).
  12. В. В. Немошкаленко, В. В. Горский, В. В. Тихонович, И. А. Якубцов, Металлофизика, 6, № 6: 93 (1984).
  13. Д. Бриггс, М. П. Сих, Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (Москва: Мир: 1987) (пер. з англ.).
  14. С. И. Булычев, В. П. Алехин, А. П. Терновский, ФиХОМ, 2: 58 (1976).
  15. М. Х. Шоршоров, С. И. Булычев, В. П. Алехин, Методические рекомендации по исследованию физико-механических свойств материалов непрерывным вдавливанием наконечника (Москва: ИМет АН СССР: 1980).
  16. В. А. Галанов, О. Н. Григорьев, Ю. В. Мильман, Проблемы прочности, 11: 93 (1983).
  17. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 33, № 12: 1671 (2011).
  18. В. В. Тихонович, В. Н. Уваров, Успехи физ. мет., 12, № 2: 209 (2011). Crossref
  19. Л. М. Утевский, Дифракционная электронная микроскопия в металловедении (Москва: Металлургия: 1973).
  20. С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков, Рентгенографический и электроннооптический анализ (Москва: Металлургия: 1970).
  21. В. В. Немошкаленко, В. В. Тихонович, В. В. Горский, Л. М. Шелудченко, А. И. Ковалев, Металлофизика, 15, № 4: 45 (1993).
  22. В. В. Тихонович, Металофіз. новітні технол., 43, № 1: 59 (2021). Crossref
  23. Ю. М. Виноградов, Трение и износ модифицированных металлов (Москва: Наука: 1972).
  24. А. А. Гуреев, П. П. Заскалько, И. Э. Виноградова, Н. М. Муминджанов, В. Х. Корсунский, Химия и технология топлив и масел, № 7: 61 (1980).
  25. Р. М. Маивиевский, Д. К. Шульце, И. А. Буняковский, Исследование смазочных материалов при трении. О связи между термической стабильностью химически активных присадок к смазочным маслам и их триботехническими свойствами при трении (Москва: Наука: 1981).
  26. Л. М. Роев, Л. М. Артюховская, В. Я. Скляр, Л. А. Редько, Р. А. Свищук, Украинский химический журнал, 44, № 12: 1290 (1978).