Главная » 2012 » Февраль » 21 » Характеристика и свойства смазочных материалов не нефтяного происхождения.
15:02
Характеристика и свойства смазочных материалов не нефтяного происхождения.
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НЕ НЕФТЯНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Растительные и животные жиры, синтетические углеводородные масла.
Кроме смазочных материалов, получаемых в процессе переработки нефти, в заводской практике применяются также смазочные материалы не нефтяного происхождения: растительные, животные и синтетические. Растительные масла в чистом виде применяются редко вследствие их склонности к высыханию с образованием прочных пленок и разложению с выделением свободных органических кислот, вызывающих коррозию, а также к увеличенному по сравнению с минеральными маслами отложению нагара и лака. Обладая хорошей маслянистостью или липкостью, касторовое, сурепное, хлопковое, подсолнечное, оливковое и другие масла применяются для получения компаундированных масел, т. е. добавляются к нефтяным маслам для улучшения их маслянистости. Применяются они также в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей при ответственных чистовых операциях глубокого сверления и расточки, нарезании резьб и как закалочные жидкости, например, в инструментальном производстве. Животные жиры и масла в чистом виде также применяются редко. Обладая высокими смазочными свойствами — способностью хорошо прилипать и удерживаться на металлических поверхностях, говяжье, баранье и свиное сало, тюлений, китовый и рыбий жир, костное и спермацетовое масла используются для получения компаундированных масел. Животные жиры применяются при изготовлении притирочных, доводочных и полировочных составов и составов для пропитки кожаных манжет и сальниковых уплотнений различных машин и в качестве добавок при изготовлении смазочно-охлаждающих жидкостей при глубоком сверлении, расточке и полировке внутренних каналов роторов турбин и других ответственных деталей. В отдельных случаях некоторые жиры применяются для смазки шеек валков прокатных станов.
Таблица З Характеристика смазочных составов и смазок для технологических целей Костное масло очень хорошо удерживается на смазываемых поверхностях и не высыхает в течение нескольких лет, при этом не образует твердой и прочной пленки. Поэтому костное масло применяется как в чистом виде, так и в качестве составной части при изготовлении высококачественных приборных масел, употребляемых для смазки часовых механизмов, телефонной и телеграфной аппаратуры, контрольно-измерительных и других точных приборов. Искусственно получаемые (синтетические) не нефтяные смазочные материалы в зависимости от исходного сырья и методов получения могут быть как низкосортными или равноценными заменителями дефицитных масел и смазок, так и высококачественными смазочными материалами, применяемыми в особо ответственных случаях. Синтетические углеводородные масла могут быть получены путем соединения нескольких молекул непредельных углеводородов — олефинов — в одну молекулу. Этот процесс происходит в присутствии катализаторов, при высокой температуре и давлении. Масла, полученные из олефинов высокого молекулярного веса с длинной и прямой парафиновой цепью, обладают более высоким качеством: они имеют пологую вязкостно-температурную кривую, т. е. более высокий индекс вязкости по сравнению с маслами, полученными из олефинов низкого молекулярного веса и разветвленного строения. Синтетические масла могут быть получены из каменного угля. Для этого водяной газ, образовавшийся в результате взаимодействия водяного пара и углерода, превращается в смесь олефиновых и парафиновых углеводородов с последующей их полимеризацией в присутствии катализаторов. Синтетические масла получаются также из олефинов и ароматических углеводородов, например из смол и газов, в процессе печного коксования. Из олефиновых углеводородов могут быть получены масла, имеющие очень хороший индекс вязкости и низкую температуру застывания — до минус 120°. Хотя стабильность таких масел несколько ниже -нефтяных, но она может быть легко улучшена путем введения специальных антиокислительных присадок. О применении новых неуглеводородных масел Углеводородные масла, широко применяемые в настоящее время в промышленности, во многих случаях уже не удовлетворяют возросшим требованиям техники. Это относится и к углеводородным синтетическим маслам, так как они также имеют ограниченный предел работоспособности при высоких температурах и другие недостатки. За последние годы химическая промышленность в СССР и за рубежом достигла больших успехов в разработке и промышленном получении новых сортов синтетических неуглеводородных масел и смазок. Особый интерес представляют силиконы, полиалкиленгликоли, сложные эфиры, фтористые и хлорфтористые углероды и Др. Силиконы Силиконы (или полисилоксаны) представляют собой кремний- органические соединения, состоящие из кремния, кислорода и остатков углеводородов после отщепления от их молекул одного или нескольких атомов водорода. Благодаря своим ценным свойствам, силиконовые жидкости могут применяться в качестве смазочных: масел, гидравлических и амортизационных жидкостей. Смазывающая способность силиконов может быть улучшена за счет добавления специальных присадок. Силиконовые жидкости обладают высокой температурной устойчивостью и малой испаряемостью. При небольших и средних нагрузках эти масла могут хорошо работать в интервале температур от — 70 до +300° и выше, а в течение короткого, времени могут противостоять действию температуры до 535°. У силиконовых жидкостей вязкость изменяется мало с изменением температуры. Так, некоторые из силиконов имеют вязкость при понижении температуры в 50 раз меньшую, чем органические нефтяные масла, имеющие аналогичную температуру кипения. У жидких силиконов по сравнению с нефтяными маслами одинаковой вязкости температура застывания на 40—45° ниже и точка замерзания их обычно ниже 80°. Силиконы применяются и для смазки синхронных двигателей,, ночных приборов, реле времени, спидометров, инструментов, втулок из пористых бронз. Имея низкую температуру застывания и практически малоизменяемую вязкость, эти масла обеспечивают точность, надежность работы приборов и стабильность их показаний при различных рабочих и температурных режимах работы, например при пуске машин и после продолжительной работы, когда происходит их разогревание. Благодаря своей устойчивости против окисления они применяются для смазки центробежных кислородных компрессоров, кислородных вентилей и в других случаях, где имеется контакт с кислородом. Силиконы устойчивы против воздействия слабых растворов кислот и щелочей. Силиконовые консистентные смазки, получаемые путем загущения жидких силиконов различными загустителями, могут применяться для смазки различных узлов машин в температурном интервале от —60 до+250°, а в некоторых случаях до 350°. Консистентные смазки на основе силиконовых масел применяются для смазки подшипников валов при температурах выше 175й, в качестве уплотнительных смазок при вакууме или высоком давлении, для смазки различных узлов, работающих в агрессивной или окислительной среде, при возможных контактах с кислотами, горячей водой, паром, газами. Они применяются также для смазки различных приборов и механизмов, работающих в широком температурном интервале. Эти смазки имеют малую испаряемость при высоких температурах и достаточно хорошую подвижность при низших температурах (табл. 4). Полиалкиленгликоли Полиалкилеигликоли — органические соединения, получаемые взаимодействием гликолей и одноатомных спиртов с окисями углеводородов. Полиалкиленгликоли, применяемые в качестве смазочных масел, имеют очень ценные свойства: низкую температуру застывания: от —55 до —65°. Индекс вязкости полиалкиленгликолей колеблется в пределах 135—165 и даже достигает 180. Смазывающая способность, противоизносные свойства и подвижность при низких температурах у них лучше, чем у нефтяных масел. Испаряемость их меньше, чем у равновязких минеральных масел. Полиалкиленгликоли термически стойки и достаточно устойчивы против окисления. Эти масла имеют удельный вес 0,98—1,06, температура вспышки и воспламенения у них выше, чем у минеральных масел, они устойчивы против воздействия многих химических реактивов. При нормальной температуре с минеральными маслами смешиваются частично, при повышенной температуре — полностью. Имея низкую температуру застывания и малую вязкость при низких температурах, эти масла используются при холодном запуске двигателей при температурах —40°. Малая испаряемость обеспечивает их меньший расход и длительный срок службы. Важным свойством полиалкиленгликолевых масел является их способность растворять (пептизировать) осадки в виде Шлама, образующиеся при окислении углеводородов. Поэтому в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания такие масла почти не дают отложений и, кроме того, они обладают «моющими» свойствами, растворяют и удерживают во взвешенном состоянии отложения, образующиеся от сгорания топлива, что увеличивает срок службы двигателя. Полиалкиленгликоли как в чистом виде, так и в смеси с минеральными маслами и присадками применяются как высокотемпературные масла и смазки для турбореактивных двигателей, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, различных машин и зубчатых передач с большими нагрузками. Они применяются в качестве антифризов, антивспенивателей, тормозных жидкостей, а также служат хорошими теплоносителями при температурах до 260°. В чистом виде или в виде водных растворов полиалкиленгликоли применяются как негорючие гидравлические жидкости в гидросистемах машин. На основе полиалкиленгликолевых масел изготовляются и применяются консистентные смазки, работоспособные в широком температурном интервале при высоких нагрузках. Диэфиры и сложные эфиры Диэфиры имеют очень низкую температуру застывания, малую испаряемость и низкую вязкость и применяются в качестве при-борных масел, гидравлических, тормозных и амортизационных жидкостей в температурном интервале от —65 до +120°. Вязкостно-температурная характеристика диэфиров лучше, чем у нефтяных масел. Они имеют более высокие вязкость и индекс вязкости, чем аналогичные по структуре углеводородные масла. Вязкость и противоизносные свойства их могут быть увеличены также присадками. Диэфиры обладают хорошими антикоррозионными свойствами, имеют более высокую температуру кипения и меньшую испаряемость, чем минеральные масла аналогичной вязкости, нетоксичны и менее огнеопасны. По смазывающим свойствам диэфиры не уступают минеральным маслам. Отрицательным свойством диэфиров является то, что они больше, чем нефтяные масла, вызывают набухание и размягчение шлангов, прокладок и других изделий из обычных маслостойких резин. Диэфиры также растворяют лаки, эмали и другие органические покрытия. На основе диэфиров изготовляются и применяются консистентные смазки с температурами плавления 174—186°, обладающие высокой с тонкостью к окислению, отсутствием корродирующего действия, с малой испаряемостью. Фгору глероды и хлорфторуглероды Фторуглероды и хлорфторуглероды — органические соединения, получаемые из углеводородов путем восстановления в них водорода фтором. В качестве смазочных масел используются фторуглероды с числом углеродных атомов от 12 до 20, а также дешевые и обладающие хорошими эксплуатационными свойствами, хлорфторуглероды. Одним из замечательных свойств фторуглеродов является их очень высокая термическая стойкость и химическая инертность. Фторуглероды не окисляются при температурах 400—500°, но они имеют плохую вязкостно-температурную характеристику. По-этому фторуглероды не применяют в условиях резких колебаний температур. Фторуглеродные масла — бесцветные или светло-желтые жидкости, похожие на нефтяные масла, в свежем виде запаха не имеют. Температуры застывания их колеблются от —40° до положительных температур в зависимости от состава. Вязкость у фторуглеродов примерно такая же, как у нефтяных масел, а при низких температурах вязкость их очень высока. Хлорфторуглероды представляют собой бесцветные жидкости с удельным весом при 20° 1,94—1,97. Вязкостно-температурная кривая хлорфторуглеродов несколько лучше, чем у фторуглеродов, но все же значительно хуже, чем у нефтяных масел. Индекс вязкости от —100 до+40. При термическом разложении они не дают углеродистого осадка. Фтор- и хлорсодержащие масла не окисляются при хранении, вредного токсического действия эти масла на организм человека не оказывают. Фторуглероды и хлорфторуглероды применяются в качестве жидкостей для гидравлических затворов, манометров и для смазки специальных компрессоров. Они применяются также для смазки сальников, вентиляторов, работающих в парах фтора, хлора и трифтористого хлора, для насосов, перекачивающих реакционно- способные жидкости, для электрооборудования. Кроме того, фторуглероды и хлорфторуглероды применяются для изготовления на их основе консистентных смазок. Эти смазки негорючи, отличаются большой химической стойкостью. Могут применяться для уплотнений в местах соприкосновения с реакционноактивными жидкостями и газами. Масла, обеспечивающие равномерность подач узлов станков Для обеспечения точности обработки и получения высокой чистоты обработанных поверхностей требуется, чтобы подвижные узлы станков перемещались равномерно, без скачков и колебаний. Это имеет особенно большое значение в связи с широким внедрением автоматизированных станков с программным управлением, регулируемым приводом, сложными гидросистемами. Увеличением жесткости механизмов привода и увеличением вязкости применяемого масла не всегда удается устранить такую неравномерность при малых скоростях движения-. Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС) совместно со Всесоюзным научно-исследовательским институтом по переработке нефти и газа и получению искусственного жидкого топлива (ВНИИ НП) были проведены исследования и разработаны специальные сорта масел с присадками, обеспечивающими равномерность медленных движений и точность установочных перемещений различных подвижных узлов станков. Применение таких масел обеспечивает повышение производительности, точности и чистоты обработки на различных станках: продольно-фрезерных, расточных и координатно-расточных, кругло- и плоскошлифовальных и др. В качестве основного масла рекомендуется масло ВНИИ НП-401. При отсутствии масла ВНИИ НП-401 для станков, не имеющих циркуляционных систем смазки с длинными и тонкими маслопроводами, рекомендуется непосредственно на местах потребления — заводах изготовлять небольшие партии «антискачковых» масел из средних индустриальных масел с присадкой смазки АМС-3 в количестве 10+1%. Смешиваемые масло и смазка должны отвечать действующим для них техническим условиям, масло не должно иметь воды во избежание выброса при нагревании во время смешения, смешиваемые компоненты также не должны иметь различных загрязняющих примесей. Для смешивания в чистый бак загружается масло, вначале в количестве, соответствующем тройному количеству смазки АМС-3, предназначенному для изготовления специального масла. В это масло загружается вся смазка АМС-3, предназначенная для приготовления масла. Смесь нагревается примерно до 130° при непрерывном перемешивании до исчезновения комков смазки. Затем постепенно заливается все остальное количество масла, температура поддерживается в пределах 70—90°, при этом смесь перемешивается в течение 15—20 мин. и сливается в чистый бак для готового масла. Хранить приготовленное масло лучше в бидонах с плотно закрывающимися крышками во избежание загрязнения и обводнения. Специальные антискачковые масла рекомендуется применять для смазки направляющих скольжения продольно-фрезерных, рас-точных и координатно-расточных станков, а также оснований колонн расточных станков, направляющих у бабок и столов плоско- и круглошлифовальных станков. Эти масла могут применяться также для смазки пар винт — гайка, например в координатно-рас- точных станках, где требуется исключительная точность при малых установочных перемещениях. Применение таких специальных масел не рекомендуется в станках с высокими скоростями скольжения направляющих, так как равномерность движений при высоких скоростях достигается и при смазке обычными сортами масел. Режим смазки и сроки замены специального масла обычные, согласно картам смазки и графикам замены масла, но залив свежего масла должен производиться не позднее чем через шесть месяцев. При применении специального антискачкового масла на шлифовальных станках удается получить равномерное движение столов при скоростях 25—50 мм/мин, в то время как при работе этих станков на масле индустриальном 20 без присадки равномерность получалась только при скоростях свыше 250—600 мм/мин; при этом можно повысить чистоту шлифования с 7 до 9 класса. Если точность установочных перемещений плоскошлифовальных станков при работе на обычном масле составляла 5 + 10 мк, то при применении специального масла она достигла 1,5—2 мк. Таким образом, применением масла ВНИИ НП-401 или масла с добавкой 10% смазки АМС-3 удается обеспечить низкий и практически постоянный коэффициент трения, близкий к 0,08, и хорошую равномерность движений и установочных перемещений скользящих узлов станков. При выпуске новых, а также при ремонте и модернизации дей¬ствующих станков они часто снабжаются накладными направляющими из различных антифрикционных материалов — бронзы ОЦС 6—6—3, цинковрго сплава ЦАМ 10—5, текстолита ПТ и других, работающих по чугуну. Проверка показала, что охарактеризованные выше антискачковые масла высокоэффективны и для них. Смазки на основе двусернистого молибдена К числу новых смазочных материалов относится двусернистый молибден Мо52, или дисульфид молибдена, который широко при-меняется в качестве сухой смазки, наносимой на трущиеся поверхности путем опрыскивания, втирания и вдавливания в виде паст или суспензий на основе минеральных и синтетических масел для улучшения смазывающих свойств масел. Двусернистый молибден представляет собой порошок, имеющий пластинчатую структуру, сходную с графитом. Скольжение мелких пластинок относительно друг друга, как и в графите, обусловливает хорошие смазочные свойства этого материала. Вдавливаясь в поверхностный слой трущихся металлов, он образует твердую пленку, которая служит в дальнейшем в качестве сухой смазки. Поверхность перед нанесением смазки должна быть высушена, тщательно очищена и обезжирена. Высокие температуры (до 400°) не оказывают на двусернистый молибден заметного влияния, и свои смазочные свойства он сохраняет примерно до 525°. Двусернистый молибден имеет также хорошую химическую стабильность, не растворяется в холодной и кипящей воде, во многих обычных растворителях, в нефти и в синтетических маслах. Поэтому рекомендуется применять его в условиях очень высоких и очень низких температур в агрессивных средах, что имеет важное практическое значение в технике. Двусернистый молибден хорошо работает в узлах с высоким, удельным давлением (до 8600 кг/см2), большими усилиями трения и где возможен большой износ и задиры трущихся поверхностей. В настоящее время разработаны и проходят промышленное испытание несколько сортов смазок на основе двусернистого молибдена. Смазка ВНИИ НП-225/2 представляет собой суспензию на основе силиконовой жидкости. Рекомендуется в виде добавки до 10% к общему объему масла. Смазка ВНИИ НП-232 представляет собой пасту на минеральном масле, содержащую МоЭ2 и графит. Для предотвращения расслаивания смазок применяют стабилизаторы— олеиновую кислоту, смолу К-43 и.др. За рубежом выпускаются смазки «моликот», содержащие Мо52 и применяемые в сухом виде или в виде добавок к минеральным и синтетическим маслам (силиконам, диэфирам, полиалкиленгликолям), а также к консистентным смазкам. «Моликот» наносят путем пульверизации или втирания на поверхность, предварительно подвергнутую фосфатированию, или в виде пленок с различными связующими материалами и лаками. Коэффициент трения графитизированных бронзовых подшипников, содержащих 4% смазки «моликот», уменьшается вдвое. Смазка «моликот» применяется в подшипниках прокатных станов, металлургическом оборудовании и других отраслях промышленности. Применение смазок на основе двусернистого молибдена для смазывания узлов оборудования текстильной и пищевой промышленности имеет большое преимущество по сравнению с обычными маслами, попадание которых на продукцию приводит к ее загрязнению и порче. Применение масляных суспензий медносвинцового порошка В качестве присадок к маслам могут применяться и нерастворимые порошкообразные вещества, вводимые для придания маслу определенных эксплуатационных качеств. Так, фирмой «Айзо- Майт» (США) было организовано изготовление промышленным способом смеси тонкоизмельченных порошков чистой меди и чистого свинца, диспергированных в минеральном масле. Такая суспензия добавляется в масло, применяемое для смазки узлов оборудования с сильно изношенными трущимися поверхностями. При этом в процессе эксплуатации происходит приработка изношенной поверхности, иногда до зеркально-гладкого состояния, повышается точность и восстанавливается характер работы, свойственный неизношенным поверхностям. Сущность процесса восстановления изношенных поверхностей медносвинцовыми масляными суспензиями заключается в следующем. Мельчайшие частицы порошка, взвешенного в виде тонкой суспензии в смазочном масле, распределяются по изношенной поверхности, заполняют все поры, риски, мелкие задиры и выработанные участки трущихся пар и в процессе работы создают на них гладкое и устойчивое покрытие. При этом частицы как бы привариваются к основному металлу трущейся поверхности. При добавке медносвинцовых порошков в технологические смазки и охлаждающие жидкости достигается уменьшение усилия резания, повышается стойкость режущего инструмента и улучшается чистота поверхностей обрабатываемых деталей. Добавка суспензии в смазочно-охлаждающую жидкость при резьбофрезеровании высокотвердых сталей позволяет получить за один проход резьбу повышенной точности и чистоты, с меньшим нагревом, в то время как без добавки суспензии резьба нарезается за 3—5 проходов и худшего качества. В станках с гидроприводами добавка медносвинцовой суспензии в гидравлическую жидкость способствует хорошей притирке трущихся поверхностей золотниковых устройств, клапанов, плунжеров, цилиндров и других деталей. Износ таких деталей при работе на обычных маслах часто приводит к образованию повышенных зазоров, нарушению плотности и расстройству работы гидросистем. . Медносвинцовый порошок может добавляться также и в системы смазки и гидравлики новых станков для улучшения приработки трущихся поверхностей. Приготовление и применение суспензии производится следующим образом. Предварительно смешанный медносвинцовый порошок засыпается в чистую сухую стеклянную колбу или фарфоровую чашку. Затем в нее заливается небольшое количество индустриального масла, лучше маловязкого, для хорошего диспергирования. Смесь тщательно перемешивается до получения однородной полугустой консистенции, без комочков. Для лучшего перемешивания и отфильтровывания сгустков смесь рекомендуется продавить или протереть через мелкую фильтровальную сетку. Чтобы избежать отстаивания, перед введением суспензии в масляные емкости станков ее следует предварительно разбавить дополнительной порцией свежего масла и только после этого тщательно перемешать с остальным маслом, залитым в картер или гидросистему. В станки с маслосистемами большой емкости суспензию рекомендуется добавлять частями в течение нескольких дней, лучше перед началом работы. В зависимости от степени износа трущихся поверхностей и особенностей системы смазки, количество вводимой суспензии колеблется от десятых долей грамма до 15—20 г на каждый литр масла, залитого в станок. Масляные суспензии медносвинцовых порошков должны применяться прежде всего для восстановления изношенных поверхностей. Во время работы станков на масле с суспензией следует временно выключать из системы фильтры тонкой очистки, оставляя лишь сетчатые фильтры на приемных патрубках насосов. Возможность работы системы смазки с включенными пластинчатыми и сетчатыми фильтрами грубой очистки зависит от концентрации и степени дисперсности порошков в масле и от способности суспензии противостоять отстаиванию, особенно при длительных остановках станка. Необходимо также иметь в виду, что добавка большого количества порошка в масло может привести к его быстрому отстаиванию и закупорке тонких и длинных маслопроводов, особенно в угловых переходах, перегибах, карманах и в различных смазочных, регулирующих и контрольных приборах маслосистемы. Небольшие количества концентрированной медносвинцовой масляной суспензии целесообразно наносить непосредственно на направляющие скольжения суппортов, салазок, колонн, люнетов, шпиндельных бабок, кареток. Этим достигается хорошая прирабатываемость и заволакивание рисок, забоин и происходит упомянутая выше самокомпенсация в местах износа.
