Смазочные материалы

Смазочный материал предотвращает  непосредственный контакт металлических  поверхностей, охлаждает их и уносит продукты износа и окисления масла. Кроме того, он вступает во взаимодействие с металлами и существенно изменяет механические свойства, износостойкость и усталостную прочность поверхностных слоев.

В качестве смазочных веществ  используются материалы, находящиеся  в любом агрегатном состоянии  – от газообразного до твёрдого.     

Твёрдые смазочные материалы  обладают высокими механическими характеристиками, поэтому их применяют в узлах, работающих при особенно высоких  нагрузках. Кроме того, эти смазочные  материалы способны выдерживать  высокие температуры. Такими являются графит и дисульфид молибдена. Недостаток твёрдых смазок – трудность их подвода в зоны трения. Они наносятся  на трущиеся поверхности однократно и обеспечивают период работы узла до повторного нанесения. Иногда конструкция  узла позволяет осуществить постоянное нанесение на поверхность трения одной из деталей новых порций твёрдой смазки, перед входом её в зону контакта с контактирующей поверхностью. Например, использование  стержней из дисульфида молибдена для  смазывания поверхности гребней  колёс локомотива при движении по кривому участку пути.

Наибольшее распространение  получили смазочные масла. Они могут  быть жидкими или в смеси с  загустителями, придающими им свойства пластичных смазочных материалов. Достоинством жидких масел является широкая возможность  их выбора по свойствам, в первую очередь  по уровню вязкости, в зависимости  от требования данного механизма. Кроме  того, жидкие масла легко подводятся к зонам трения. Однако жидкие масла  имеют и недостатки. Они требуют  повышенной герметизации узлов для  предотвращения вытекания.

На основе жидких масел  были созданы загущенные пластичные смазки, где на долю загустителя  приходится 12–20 % массы смазки. При  небольших силовых воздействиях загуститель способствует сохранению смазки в пластичном состоянии, а  с ростом нагружения смазка в зонах трения становится жидкой и хорошо смазывает контактирующие поверхности, в то время как вне зоны трения пластичная смазка не текуча и хорошо удерживается в узле.

Пластичные смазки используются, как смазочные материалы, для недостаточно хорошо герметизированных  узлов трения. Путём подбора состава  пластичные смазки могут удовлетворять  самым различным требованиям  и обеспечивать работоспособность  узлов трения при малом их расходе. Примером может служить смазка ЛЗ-ЦНИИ для роликовых букс вагонов.

Однако пластичные смазки имеют ряд недостатков. Например, возникает трудность подвода  смазки в зону трения; присадки не обладают той эффективностью, которой они  обладают в жидких маслах вследствие частичной адсорбции их на элементах загустителя самой смазки и др.

Роль смазочного материала  в механизмах современных машин  заключается:

1) в уменьшении потерь  энергии на трение;

2) уменьшении износа;

3)предупреждении схватывания и заедания трущихся поверхностей;

4) защите деталей от  коррозийного воздействия внешней  среды;

5) уменьшении вероятности возникновения усталостного выкрашивания металла;

6) удалении продуктов износа из зоны трения.

Масла представляют собой  сложную смесь разнородных молекул. Молекулы масла, находящиеся в непосредственной близости от поверхности трения, притягиваются и удерживаются (абсорбируются) металлом детали. Притягиваться (адсорбироваться) могут молекулы определённого типа – так называемые полярные молекулы. В результате возникает неоднородность смазочного слоя по химическому составу. Притянутые молекулы находятся в уплотнённом (плотно упакованном) состоянии, поэтому свойства слоя, состоящего из этих молекул, сильно отличаются от свойств исходного масла. Некоторые молекулы из числа адсорбированных вступают в химическое взаимодействие с поверхностями трения, образуя различные продукты химического взаимодействия (хемосорбция). В результате этого на металлической поверхности трения появляется ещё один слой с присущими ему особыми свойствами – хемосорбированный слой. 

В зависимости от режима работы пары трения функцию разделения трущихся поверхностей может выполнять тот или иной смазочный слой. Если вязкости масла первого слоя оказывается недостаточно, то разделение трущихся поверхностей переходит к адсорбированному, а затем хемосорбированному слою, которые обладают более высокими механическими свойствами (вязкость, прочность), чем исходное масло.

Наиболее неблагоприятная  ситуация возникает тогда, когда уничтожается последний хемосорбированный слой на обеих поверхностях. В какой-то момент относительного перемещения незащищённые смазкой участки поверхностей совпадают и соединяются (свариваются) друг с другом настолько прочно, что при продолжающемся перемещении трущихся поверхностей металл рвётся на некоторой глубине, и пары трения начинают выходить из строя (нарушается рабочее состояние поверхностей).