СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК C10M125/00 C10M125/00 C10M125/04 C10M125/22 C10M125/24 C10N30/06 

Предлагаемое изобретение относится к смазочным материалам и предназначается, в частности, для использования в системе смазки дизельных и карбюраторных двигателей.

Известно приработочное масло, содержащее минеральное масло, порошкообразный наполнитель и олеиновую кислоту. В качестве порошкообразного наполнителя используется ультрадисперсный порошок (УДП) меди и цинка. (SU N 1.803 419 A1, 23.03.93, БИ N 11). Данное приработочное масло применяется для смазки двигателей внутреннего сгорания в период обкатки с целью ускорения процесса приработки и уменьшения начального износа. Применение его в эксплуатационный период малоэффективно, так как незначительно снижает интенсивность изнашивания.

Наиболее близкой к предлагаемому по составу, свойствам и применению является смазочная композиция "РЕСУРС-ДИЗЕЛЬ" (патент RU N 2019563, опубл. 15.09.94 Бюл. N 17), содержащая, мас.ч.:
Порошкообразный металлический наполнитель - 0,5 - 1,0;
Стабилизатор общей формулы
RCONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂COOH • N(CH₂CH₂OH)₃,
где R - смесь алкилов C10 - C13 - 0,04 - 0,2;
Минеральное масло - 10
Порошкообразный металлический наполнитель содержит никель или сплав, включающий, мас.%: никель 70 - 94,9; медь 5 - 29,8 и фосфор 0,04 - 0,2.

Однако это масло обладает сравнительно невысокими эксплуатационными свойствами, в частности - невысокими антифрикционными, противоизносными и антизадирными свойствами.

Технической задачей изобретения является повышение антифрикционных, противоизносных и антизадирных свойств масла.

Данная задача решается тем, что смазочная композиция в качестве порошкообразного наполнителя содержит смесь порошков, латуни и сплава меди, фосфора и серы, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошкообразный наполнитель, состоящий из смеси порошков латуни и сплава меди, фосфора и серы, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе - 0,15
Минеральное масло - 99,85
Ультрадисперсные порошки были получены раздельно. Ультрадисперсный порошок латуни был получен из прутка латуни Л60 ГОСТ 2060-73. Ультрадисперсный порошок сплава меди, фосфора и серы был получен из смеси крупнодисперсных порошков, мас.%:
Меди ПМС1 ГОСТ 4960 - 75 - 75
Серы элементарной ТУ 6-09-2546-77 - 10
Красного фосфора ГОСТ 8655-75Е - 15
Способом производства УДП выбрана плазменная технология, основанная на испарении сырья (крупнодисперсного порошка или прутка) в плазменном потоке с температурой 5000-6000 K и конденсации пара до ультрадисперсных частиц требуемого размера.

Принципиальная схема установки приведена на фиг.1.

В схеме использовали замкнутый газовый цикл. Заполнение системы инертным газом (аргоном) производили из баллона 1. Циркуляцию газа по схеме осуществляли при помощи компрессора 3. Компрессированный газ (до 0,2 МПа) через ресивер 2 поступал на рампу ротаметров 4, через которую распределялся по узлам схемы. В качестве головного аппарата-реактора использовали электродуговой плазмотрон 6 линейной конструкции типа ЭДП-104, к которому присоединяли реакционную камеру 7 с закалочным узлом 8 на выходе. Процесс переконденсации осуществляли следующим образом. Порошковое сырье из дозатора 5 газовым потоком подавали на срез плазмотрона, в плазменную струю. В реакционной камере порошок испарялся в струе горячего газа и затем, на выходе из камеры, резко охлаждался струями холодного газа в закалочном узле 8 и в трубчатом холодильнике 9. Крупные частицы, в том числе частицы непереработанного сырья, отделялись от УДП в классификаторе инерционного типа 10. Улавливание УДП осуществляли в рукавном фильтре 11, а очищенный газ через ресивер 2 снова поступал в компрессор 3. По мере накопления в фильтре 11 УДП выгружался в тару 12.

Электропитание плазмотрона осуществляли от тиратронного выпрямителя с параметрами: I_max = 200 А и U_max = 400 B.

Новым в изобретении является то, что состав порошкообразного наполнителя способствует формированию поверхностей трения с повышенными антифрикционными, противоизносными и антизадирными свойствами.

Наличие ультрадисперсного порошка латуни объясняется ее высокой пластичностью, что способствует интенсивному формированию трущихся поверхностей за счет заполнения впадин шероховатости и дефектов.

Наличие ультрадисперсного порошка сплава медь-фосфор-сера объясняется способностью фосфора образовывать с металлами относительно легкоплавкие эвтектики, что увеличивает диапазон нагрузочно-скоростных и температурных режимов. Кроме того, добавка фосфора увеличивает адгезионную связь порошка с основным металлом, что способствует повышению противоизносных свойств поверхности трения. Сера способна создавать на поверхности трения структуры с малым сдвиговым усилием, что эффективно снижает коэффициент трения и уменьшает вероятность образования задира.

Данные преимущества порошкообразного наполнителя повышают антифрикционные, противоизносные и антизадирные свойства масла.

На фиг.2 изображена зависимость изменения момента трения в процессе испытания и величина износа испытываемых образцов; на фиг.3 - зависимость изменения нагрузки и момента трения в процессе испытания образцов на схватывание.

Сравнительные данные эксплуатационных свойств заявляемого технического решения и прототипа.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. В примерах приводятся результаты испытаний, проведенные по методике: эксплуатационные свойства смазочной композиции оценивались исследованиями на машине трения СМЦ-2, по схеме "ролик-колодка". Продолжительность каждого опыта - 3 ч. Удельная нагрузка - 10 МПа. Угловая скорость ролика - 52 с^-1. Образцы пар трения изготавливали из серого чугуна СЧ-25 одной плавки. Твердость образцов 190 - 220 НВ. Шероховатость рабочей поверхности ролика и колодки R_a = 0,63 мкм, R_a = 0,32 мкм - соответственно.

Смазка образцов в процессе испытаний обеспечивалась погружением ролика на 1/3 в масляную ванну.

Износ образцов определялся методом взвешивания на аналитических весах марки ВЛА-200 М. В процессе экспериментов замеряли: момент трения и температуру масляной ванны. После испытания определяли износ и шероховатость рабочей поверхности образцов. Шероховатость рабочей поверхности образцов определяли на профилографе-профилометре мод. 201 завода "Калибр".

Антизадирные свойства определяли по нагрузке схватывания образцов трения при ее ступенчатом увеличении. За нагрузку схватывания принимали нагрузку, при которой происходит "холодное" сваривание поверхностей образцов трения. Этот процесс сопровождался резким увеличением момента трения.

Пример 1. Влияние концентрации смазочной композиции на ее антифрикционные и противоизносные свойства.

Смазочную композицию готовят следующим образом: предварительно готовим концентрированную присадку (на 10 кг смазочной композиции): 150 г чистого моторного масла подогревается в специальном приспособлении до температуры 60 - 80^oC, в него добавляется 14,2 г ультрадисперсного порошка латуни Л60 и 0,8 г ультрадисперсного порошка сплава меди, фосфора и серы с соотношением компонентов 75:10:15. Далее механическим способом производится перемешивание полученного состава в течение 0,5 - 0,7 ч. Полученная присадка добавляется в моторное масло до необходимой концентрации.

Для проведения опытов было подготовлено несколько проб с различной концентрацией порошкообразного наполнителя в смазочной композиции. Готовились 4 пробы при следующих значениях концентрации порошкообразного наполнителя в смазочной композиции, мас.%:
1-я проба: прототип
2-я проба:
Порошкообразный наполнитель - 0,10
Минеральное масло - 99,90
3-я проба:
Порошкообразный наполнитель - 0,15
Минеральное масло - 99,85
4-я проба:
Порошкообразный наполнитель - 0,20
Минеральное масло - 99,80
Результаты испытаний приведены в табл.1 и фиг.2.

Критериями оптимизации при проведении испытаний были приняты: износ образцов и момент трения.

Из табл. 1 и фиг. 2 видно, что наименьший износ образцов и наименьшее значение момента трения достигаются при концентрации порошка в смазочной композиции 0,15%. При этом износ образцов уменьшился на 45%, а момент трения - на 11% по сравнению с прототипом.

Пример 2. Влияние состава смазочной композиции на антизадирные свойства поверхностей трения образцов.

С целью выявления антизадирных свойств прототипа и предлагаемого состава смазочной композиции проводились испытания образцов, изготовленных из серого чугуна СЧ-25 на пробах N 1, 2, 3, 4. Затем образцы устанавливались в машину трения и ступенчато нагружались без подвода масла во время проведения всего испытания. Масляная пленка на образцах создавалась путем их окунания в масло перед установкой в машину трения. Нагружая образцы, выявляли зависимость момента трения от нагрузки. При этом устанавливали предельную нагрузку, при которой происходило схватывание и задир трущихся поверхностей образцов в режиме "сухого" трения.

Испытания проводились на машине трения СМЦ-2. Угловая скорость ролика - 52 с^-1. Образцы нагружались ступенчато через 0,25 кН, считая первой ступенью нагрузку - 0,25 кН. Продолжительность испытания образцов на каждой ступени определялась стабилизацией момента трения и составила 6 минут.

Результаты испытания представлены в табл.2 и фиг.3.

Как видно из табл. 2 и фиг. 3, лучшие антизадирные свойства показал образец N 3, испытанный с применением предлагаемой смазочной композиции при концентрации наполнителя 0,15%, при этом предельная нагрузка схватывания увеличилась на 40% по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к смазочным материалам и предназначается, в частности, для использования в системе смазки дизельных и карбюраторных двигателей. Смазочная композиция содержит, мас.%: порошкообразный наполнитель, состоящий из смеси порошков латуни и сплава меди, фосфора и серы, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе, 0,15, минеральное масло 99,85. Изобретение обеспечивает снижение износа образцов на 40%, момента трения на 11%, увеличение предельной нагрузки схватывания на 40%. 3 ил., 2 табл.

Смазочная композиция, содержащая минеральное масло и порошкообразный наполнитель, отличающаяся тем, что масло в качестве порошкообразного наполнителя содержит смесь ультрадисперсных порошков латуни и сплава меди, фосфора и серы, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошкообразный наполнитель, состоящий из смеси порошков латуни и сплава меди, фосфора и серы, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе - 0,15
Минеральное масло - 99,85-