МЕТОД ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
Костыгов В.Т. (РГУПС. г.Ростов-на Дону, РФ)
Described the method of estimation of affective of lubricant oils based on the analise of gradient changes of structure-sension parameters of crystalline lattices of steel by the depth of active tribostratums.
Качество служебных свойств антифрикционных смазочных масел может оцениваться комплексной двуединой служебной характеристикой. Первая из них это внешняя, которая характеризует способность смазочного материала разделять сопряженные поверхности за счет создания гидродинамической подъемной силы и прочной масляной пленки между контактирующими поверхностями. Вторая – внутренняя характеристика оценивающая разрыхление или понижение локальных механических свойств трибослоя, связанных с усталостным разрушением поверхности трения.
Проведенными комплексными исследованиями, включающими триботехнические и послойные рентгенографические исследования при использовании смазочных масел с различными физико-химическими свойствами установлено, что масла с различными химическими составами по разному влияют на изменение субструктуры активного трибослоя образцов в процессе трения. Установлено, что чем больше масляная среда влияет на снижение дислокационных плотностей на минимальном расстоянии от поверхности, снижая тем самым локальные механические характеристики стали, тем больше износ поверхности. Кроме того, изменение параметров субструктуры распространяется на разную глубину в приповерхностном слое, т.е. каждому смазочному маслу соответствует характерный только для него, этого масла, градиент изменения структурно-чувствительных параметров или локальных механических характеристик по глубине активного трибослоя стальных образцов при данных нагрузочно-скоростных режимах трения (рис.1).
Рисунок 1- Изменение ширины рентгеновских линий b (220) и плотности дислокаций r по глубине (h)стали 25ХГТ до (1) и после трения в маслах ТАП-15В (2), ТСп-14гип (3) и осернённом масле(4)
Следовательно, градиент изменения структурно-чувствительных параметров кристаллической решетки приповерхностного слоя стали, является оценочной характеристикой влияния внешней среды на поверхностный слой трибообразца.
На схеме (рис.2) rо соответствует плотности дислокаций на максимальной глубине (hв) влияния трибопроцессов. Ниже этого слоя трибопроцессы не изменяют структурно-напряженное состояние кристаллической решетки стали. rh1 и rh2 – соответствует дислокационным плотностям на минимальном (0,5 мкм) идентифицируемом расстоянии от поверхности после трения идентичных стальных образцов в смазочных маслах, имеющих разную химическую активность при равных нагрузочно-скоростных параметах трения. Следует отметить, что графики изменения r=f(h) построены по шести точкам, которые соответствуют этапам послойных измерений физической ширины рентгеновских линий (β). Очевидно, что эти графики (1 и 2 рисунок 2) соответствуют градиенту изменения структурно-чувствительных параметров кристаллической решетки приповерхностного слоя стали в зависимости от используемого масла, а угол α характеризует количественную величину этих изменений. Отсюда очевидна зависимость между изменением физической ширины рентгеновских линий (β), глубиной влияния внешней среды (h) и углом α. В области положительных градиентов механических свойств в поверхностном слое общую картину модификации активного трибослоя отражает не только отношение дислокационных плотностей, но и угол a между нормалью к поверхности трения и направлением изменения плотности дислокаций по глубине трибослоя. На основании указанных исследований получен критерий химической модификации трибослоя :
Пх.м.=cosa×rо/rh ;
Рисунок 2- Схема характерных изменений плотности дислокаций (r) по глубине активного трибослоя (h) стальных образцов: 1 и 2 – после трения в смазочных маслах c разной химической активностью; 3- в исходном состоянии перед трением
Очевидно, что наиболее предпочтительным значением критерия химической модификации (Пх.м.) будет единица, то есть, когда градиент изменения механических свойств по глубине трибослоя будет равен нулю при котором исключаются с одной стороны когезионные вырывы фрагментов поверхности при металлической связи и с другой стороны обеспечиваются высокие механические характеристики поверхности, препятствующие повышенному механическому износу поверхности. Такие качественные характеристики модифицирования трибоповерхности могут быть достигнуты за счет оптимального подбора химически активных присадок к базовым маслам для конкретных режимов трения.
На рис. 1 поз.2 смазочное масло ТАП-15В, обеспечившее самый низкий износ трибоповерхностей стали 25ХГТ, обусловило модификацию трибослоя стали, оцениваемую градиентом изменения структурно-чувствительных параметров по глубине трибослоя с углом α равным 170 при незначительном разупрочнении поверхности. Два других смазочных масла значительно сильнее разупрочняют трибослой (рис.1 поз. 3 и 4) и соответственно обеспечивают более высокие интенсивности изнашивания стали 25ХГТ и большие углы α.
Следовательно, все испытанные масла в разной степени имеют резервы в совершенствовании своих химических составов, для повышения противоизносных характеристик.