ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к смазочным материалам, а именно к антифрикционным присадкам, вводимым в базовую основу для повышения антифрикционных свойств смазочной композиции, способной работать в интервале высоких температур (130-400)°C.
Известны различные антифрикционные составы, снижающие коэффициент трения и уменьшающие износ трущихся поверхностей пар трения.
Однако, за редким исключением, все эти смазочные композиции, содержащие базовую основу и различные наполнители, в основном предназначены для работы в интервале температур, не превышающих 100°C.
Известен очень ограниченный ряд высокотемпературных смазочных композиций, содержащих в качестве наполнителя твердые частицы тяжелых металлов, таких как цинк, свинец, медь и др.
Недостатками этих смазочных композиций являются их высокая стоимость и недостаточная эффективность при температуре среды свыше 150°C. Кроме того эти смазки не всегда отвечают требованиям охраны окружающей среды и безопасности.
Анализ существующего уровня техники в данной области показывает, что не известен состав высокотемпературной смазки, содержащей ультрадисперсный порошок углекислого кальция с размером частиц, не превышающих 0,1 мкм, и олеиновой кислоты. Наиболее близким по составу к заявляемой смазочной композиции является смазочная композиция, содержащая базовое масло, мелкодисперсный порошок карбоната кальция с концентрацией 1-40% и размером частиц 0,5 мкм и олеиновую кислоту в концентрации от 1% (заявка Японии 20060225491 A 31.08.2006, реферат, формула, описание).
Однако этот смазочный состав и другие подобные композиции не содержат в качестве присадки ультрадисперсный порошок углекислого кальция с размером частиц, не превышающим 0,1 мкм. Такой размер частиц, в основном, и определяет высокие антифрикционные свойства смазочной композиции, особенно при высоких температурах среды.
Исходным компонентом для получения присадки выбран углекислый кальций марки «Ч» (производитель Италия), показатели качества которого отвечают требованиям ГОСТ 4530-76 изм. 1-2.
Исходный компонент подвергали измельчению в шаровой мельнице в течение 72 часов. Полученный порошок просеивали через сито с размером ячейки 1 мкм, и далее процесс измельчения проходил на микроизмельчителе. Полученный ультрадисперсный порошок углекислого кальция подвергали гранулометрическому анализу с использованием сканирующего электронного микроскопа JSM 130A при увеличении 100-2000 крат. Полученный ультрадисперсный порошок углекислого кальция с размером частиц не более 0,1 мкм вместе с олеиновой кислотой (1-2%) вводили в базовую основу малыми порциями при постоянном перемешивании до получения однородной массы.
Результаты испытания полученной композиции приведены на Фиг.1.
Сравнительный анализ графика зависимости коэффициента трения (f) от температуры среды показывает, что базовая смазка без присадки при трении скольжения пары трения в условиях проведения экспериментов может применяться в интервале температур 20-150°C. При температуре среды 155°C наблюдается тенденция к схватыванию поверхностей пары трения и, как следствие, резкое возрастание коэффициента трения (Фиг.1, линия 1, пунктиром показан момент схватывания).
При добавлении в базовое масло присадки в виде ультрадисперсного порошка углекислого кальция с размером частиц, не превышающих 0,1 мкм, и олеиновой кислоты повышаются антифрикционные свойства смазочной композиции (значительно снижается коэффициент трения) и увеличивается температурный интервал применения.
В ходе эксперимента не наблюдалось схватывание поверхностей пары трения в интервале температур 150-400°C (Фиг.1, линия 2).
Проведенные лабораторные испытания полученной присадки в качестве наполнителя к широко применяемым в промышленности смазкам, например, индустриальному маслу марки И-20А, масло М14В2, подтвердили высокие антифрикционные свойства присадки.
На Фиг.2 приведены графики результатов исследования антифрикционных свойств индустриального масла марки И-20А (линия 1 - чистое масло без присадки, линия 2 - с присадкой).
На Фиг.3 приведены графики результатов испытаний антифрикционных свойств масла марки М14В2 (линия 1 - чистое масло без присадки, линия 2 - с присадкой ультрадисперсного порошка углекислого кальция и олеиновой кислоты).
Сравнительный анализ результатов исследований наглядно подтверждает высокую эффективность присадки (коэффициент трения с присадкой в 1,5÷2 раза ниже по сравнению с чистым маслом)
Промышленные испытания полученной нами присадки (под названием «ХИММАШ-3») подтвердили высокие антифрикционные свойства, например, в подшипниках скольжения и качения вафельных печей Астраханской кондитерской фабрики «Карон» в интервале температур 320÷350°C (см. копию Акта испытаний от 11.05.2012 г.).
Таким образом, основными существенными признаками изобретения являются:
- смазочная композиция, содержащая присадку в виде ультрадисперсного порошка углекислого кальция с размером частиц не более 0,1 мкм, олеиновую кислоту 1-2% и базовую основу, отличающаяся тем, что размер частиц углекислого кальция не превышает 0,1 мкм.
Соотношение компонентов (%) в высокотемпературной смазочной композиции:
- ультрадисперсный порошок углекислого кальция с размером частиц не более 0,1 мкм - 7,0÷10,0
- олеиновая кислота 1,0÷2,0
- базовая основа - остальное.
Полученная высокотемпературная смазочная композиция по качественному и количественному составу отличается от всех известных смазочных композиций, что подтверждают ее высокие антифрикционные свойства в интервале высоких температур (150-400)°C.
Лабораторные испытания антифрикционных свойств новой высокотемпературной смазочной композиции и других близких по составу композиций проводились на машине трения скольжения МТ-1, имитирующей работу сопряженных поверхностей трения, таких, как подшипники скольжения, колеса редукторов и т.п. при температуре среды от 20 до 400°C. В качестве пары трения применялись образцы из стали ХВГ (HRc 48-50, вращающийся образец) и стали Ст45 (HRc 32, неподвижный образец).
Неподвижный образец выполнен в виде 3-х пальчиков-цилиндров диаметром 8 мм. Подвижный образец выполнен в виде кольца. Длина дорожки трения составляет 0,17 м.
Испытания проводились при удельном давлении 5 кг/см2 и скорости скольжения 0,36 м/сек.
Высокотемпературная смазочная композиция, содержащая присадку в виде ультрадисперсного порошка углекислого кальция с размером частиц не более 0,1 мкм, олеиновую кислоту и базовую основу, отличающаяся тем, что размер частиц углекислого кальция не превышает 0,1 мкм, при этом соотношение компонентов в высокотемпературной смазочной композиции (мас.%):
