NON-WEAR AND ANTIFRICTIONAL CHARACTERISTICS INCREASING OF PLASTIC GREASINGS BY MEANS OF GRAPHITE PROCESSED IN PLASMA APPLICATION

Abstract


The purpose of the research is the indications tribological serial plastic greasings improvement on the basis of lithium, used in knots of a friction of agricultural machines. This work is devoted to the results of experimental researches antifrictional and non-wear properties plastic greasing with additives in the form of the graphite modified plasmachemical by a method. For modifying graphite were used two types of the category: underwater diaphragm the category and the decaying category of atmospheric pressure. As a result of plasma activation there is a modifying of a surface of the graphite, the resulting, in particular, to change of its properties. Superficial modifying is caused by action of components plasmachemical the category. Plasma initiation in a solution leads to generation of active particles, Uf-radiation, and also to mechanical activation of a solution. Arising in volume transmission of energy streams promote fast carrying over of active particles and reagents to a liquid phase. Thus, active particles, co-operating with a graphite surface change its characteristics. As a result of modifying the charge on a graphite surface changes and its wettability improves. Tribological researches have been executed on a friction machine. Researches have shown that introduction as additives to greasings on the basis of lithium the of the graphite modified plasmachemical by a method allows to lower friction coefficient in 1.95-2.67 times that as a whole allows to reduce losses on a friction in tribological connection. Wear of friction pairs elements decreases in 1.25-1.64 times, that allows to increase further a resource of details a friction pairs of agricultural machines and the equipment. Researches show that use for modifying of graphite of plasma of the underwater diaphragm category is perspective. Use of plasma of the decaying category of the atmospheric pressure lighted over a surface of a liquid to considerable improvement tribological of characteristics has not resulted. The received results show perspectivity graphite modified plasmachemical by a method at use as antifrictional and non-wear additives to plastic greasings on the basis of lithium.

Full Text

Эффективное решение задачи обеспечения высокой надежности триботехнических сопряжений невозможно без применения высокоэффективных смазочных материалов. Особенно актуально это в современных машинах и оборудовании, работающих в условиях повышенных нагрузок. Эффективность работы смазочного материала в основном определяется его антифрикционными и противоизносными характеристиками. Улучшение характеристик смазочных материалов достигается за счет введения в их состав различных химических соединений, каждое из которых позволяет улучшать те или иные свойства. Однако, как показывает практика, недостаточно максимально улучшать какую-либо из характеристик - необходимо улучшение сразу комплекса свойств. Известно, что эффективной антифрикционной присадкой к смазочным материалам является мелкодисперсный графит, который при введении его в смазку ввиду своего химического строения позволяет существенно снижать трение в плоскостях, по направлению движения элементов трибосопряжения. Однако введение графита в смазки без дополнительного модифицирования недостаточно эффективно, особенно в условиях высоких контактных напряжений (характерных для многих трибосопряжений сельскохозяйственной техники). Исследования, проведенные ранее авторами, указывают на перспективность использования в качестве модифицирования графита плазмы низкого давления [1]. Применение плазмы тлеющего разряда воздуха позволяет улучшать связь графита с рядом термореактивных полимеров при изготовлении подшипников скольжения, за счет чего наблюдается снижение коэффициента трения в трибосопряжениях «сталь-полимер». Применение плазмы тлеющего разряда низкого давления при модифицировании элементов смазочных композиций также перспективно [2-4]. Цель исследований - улучшение трибологических показателей серийных пластичных литиевых смазок, используемых в узлах трения сельскохозяйственных машин. Задача исследований - изучение влияния введения графита, модифицированного в плазменно-растворных системах [5-7], на трибологические показатели серийных пластичных литиевых смазок (литол-24). При этом в качестве воздействующего (модифицирующего) фактора использовалась плазма подводного диафрагменного разряда и тлеющего разряда атмосферного давления. Материалы и методы исследований. В экспериментах применялись непроточные плазмохимические ячейки объемом 100 мл, при этом конструкция установки предусматривала термостатирование раствора. Для модифицирования графита использовались два типа разряда: подводный диафрагменный и тлеющий разряд атмосферного давления, горящий непосредственно над поверхностью электролита. Для зажигания диафрагменного разряда в качестве электродов использовались графитовые стержни диаметром 5 мм, диаметр диафрагмы составлял 0,5 мм, ток разряда - 100 мА, напряжение горения разряда - 400 В. Также в качестве источника активирующего воздействия использовался тлеющий разряд атмосферного давления с электролитным катодом, зажигаемый над поверхностью жидкости. В качестве анода выступала платиновая проволока, расстояние от анода до поверхности раствора - 3 мм. Ток разряда составлял 30-50 мА, напряжение - 1,8 кВ. Фотографии экспериментальных ячеек представлены на рисунке 1. а) тлеющий разряд б) диафрагменный разряд Рис. 1. Экспериментальные ячейки Обработка графита проводилась в плазменно-растворных ячейках, соответствующих типу разряда (рис. 1). Предварительно графит смешивали с дистиллированной водой и добавляли хлорид натрия до обеспечения требуемой проводимости. Полученную суспензию обрабатывали разрядом в течение 10 мин, после чего отфильтровывали и высушивали в естественных условиях. Далее графит вводился в определенном процентном соотношении в пластичную смазку литол-24 и проводилась серия трибологических испытаний. Трибологические исследования проводились на машине трения 2070 СМТ-1, по схеме «вращающийся диск - неподвижный шар». Условия эксперимента: частота вращения диска - 500 мин-1, диаметр диска - 40 мм, материал пары трения - диск - сталь 45 с твердостью 60 HRC, шар - сталь ШХ-15. Нагружение на образцы 200 Н. Пробег при каждой нагрузке составлял 1 км. Перед приложением нагрузки на диск однократно наносился смазочный материал, что определяло граничный режим смазки. Для оценки противоизносных свойств изучаемых присадок замерялось пятно износа на шаре и ширина дорожки трения на ролике с помощью микроскопа МПБ-2. Результаты исследований. Результаты экспериментов показали, что при газоразрядной активации происходит модифицирование поверхности графита, приводящее, в частности, к изменению его коггезионных свойств. Поверхностное модифицирование вызвано, как полагают авторы, действием компонентов разряда [8-9]. Так, инициирование плазмы в растворе приводит к генерации активных частиц, УФ-излучению, а также к механической активации раствора. Возникающие в объеме конвективные потоки способствуют быстрому переносу активных частиц и реагентов в объем жидкой фазы. При этом, активные частицы, взаимодействуя с поверхностью графита, изменяют ее поверхностные свойства, меняя, тем самым, физико-химические характеристики поверхности материала. Так, в результате модифицирования изменяется заряд на поверхности графита и улучшается его смачиваемость. При этом модифицируется только поверхностный слой графита без изменения его объемных характеристик. Изменение смачиваемости графита после плазмохимической обработки было отмечено при фильтрации водно-графитовой суспензии. Фотографии фильтров после фильтрации суспензий с графитом без обработки и плазмомодифицированным графитом представлены на рисунке 2. а) графит без обработки б) модифицированный графит Рис. 2. Поверхности фильтров после фильтрации водно-графитовой суспензии Как показывают результаты (рис. 2), после плазмохимической обработки графит более равномерно распределяется по поверхности фильтра, что говорит о его более высокой реакционной способности после газоразрядной обработки. Таким образом, можно предположить, что повышение реакционной способности поверхности графита после плазмохимической обработки позволит при введении графита в пластичные смазки улучшить его связь с компонентами самой смазки, что в дальнейшем может привести к более эффективной работе самого графита, как противоизносного и антифрикционного компонента смазочного материала. Результаты определения антифрикционных свойств (коэффициента трения), а также износа элементов пары трения при их смазывании пластичной смазкой литол-24, а также композиций на основе литол-24 с графитом представлены на рисунке 3. Результаты трибологических исследований полученных смазочных материалов показывают, что плазмохимическое модифицирование поверхности вводимых компонентов позволяет улучшить как антифрикционные, так и противоизносные характеристики пластичной смазки литол-24. При этом более эффективным для поверхностного модифицирования графита является использование плазмы диафрагменного разряда. Коэффициент трения по сравнению с чистым литолом снижается в 2,67 раза, износ подвижного образца (ролика) снижается в 1,44 раза, износ неподвижного образца (шара) снижается в 1,64 раза. По сравнению с композицией, где в качестве присадки используется необработанный графит, снижение коэффициента трения составило 1,95 раза, износ подвижного образца (ролика) снизился в 1,25 раза, износ неподвижного образца (шара) - в 1,46 раза. а) результаты определения коэффициента трения б) результаты определения износа ролика в) результаты определения износа шара Рис. 3. Результаты трибологических исследований смазочных композиций: 1 - литол-24 без добавок; 2 - литол-24 + графит без обработки; 3 - литол-24 + графит, плазмообработанный в плазме диафрагменного разряда; 4 - литол-24 + графит, плазмообработанный в плазме тлеющего разряда. Обработка графита в плазме тлеющего разряда приводит к незначительному изменению трибологических характеристик (по сравнению с композицией, где в качестве присадки используется необработанный графит, снижение коэффициента трения составило 10%, износ элементов пары трения не изменился). Заключение. Таким образом, можно отметить перспективность обработки графита в плазме диафрагменного разряда атмосферного давления и использования в дальнейшем модифицированного графита в качестве антифрикционной и противоизносной присадки к пластичным смазкам на литиевой основе.

About the authors

V V Terentyev

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: vladim-terent@yandex.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
cand. of techn. sciences, associate prof. of the department «Technical service and mechanics»

I K Naumova

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
cand. of chem. sciences, associate prof. of the department «Chemistry»

A M Bausov

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
dr. of techn. sciences, prof., prof. of the department «Technical service and mechanics»

I M Telegin

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
post-graduate student of the department «Technical service and mechanics»

I M Galkin

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
post-graduate student of the department «Technical service and mechanics»

References

  1. Терентьев, В. В. Исследование триботехнических свойств полимерных материалов с наполнителями, обработанными плазмой тлеющего разряда : дис. … канд. техн. наук : 05.02.04 / Терентьев Владимир Викторович. - Иваново, 2001. - 148 с.
  2. Терентьев, В. В. Исследование свойств наполнителей на основе плазмообработанного фторопласта для консистентных смазочных материалов / В. В. Терентьев, Г. М. Любина // Труды третьей Международной заочной молодежной научно-технической конференции. - Ульяновск : УЛГТУ, 2006. - С. 160-162.
  3. Терентьев, В. В. Улучшение триботехнических характеристик материалов пар трения и смазок путем модификации плазмой тлеющего разряда / В. В. Терентьев, А. В. Крупин, Б. Л. Горберг // Материаловедение и надежность триботехнических систем : сб. науч. тр. / под ред. В. А. Годлевского, Б. Р. Киселева. - Иваново, 2009. - С. 69-74.
  4. Терентьев, В. В. Улучшение свойств смазочных материалов путем их наполнения плазмообработанными элементами / В. В. Терентьев, А. М. Баусов, А. В. Крупин // Научное обозрение. - 2010. - №6. - С. 39-42.
  5. Кутепов, А. М. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование полимерных материалов / А. М. Кутепов, А. Г. Захаров, А. И. Максимов. - М. : Наука, 2004. - 496 с.
  6. Стройкова, И. К. Химическая активация водных растворов электролитов тлеющим и диафрагменным газовыми разрядами : дис. … канд. хим. наук : 02.00.04 / Стройкова Ирина Константиновна. - Иваново, 2001. - 153 с.
  7. Максимов, А. И. Сопоставление возможностей плазменного и плазменно-растворного модифицирования полимерных материалов в жидкой фазе / А. И. Максимов, А. Ю. Никифоров // Химия высоких энергий. - 2007. - Т. 41, №6. - C. 513.
  8. Кузьмичева, Л. А. Генерация химически активных частиц в растворах электролитов под действием тлеющего и диафрагменного разрядов / Л. А. Кузьмичева, Ю. В. Титова, А. И. Максимов // Химия Высоких Энергий. - 2007. - Т. 43, №2. -C. 20.
  9. Piskarev, I. M. Formation of active species in spark discharge and their possible use / I. M. Piskarev, I. P. Ivanova, S. V. Trofimova, N. A. Aristova // High Energy Chemistry. - 2012. - Vol. 46, №5. - P. 343.

Statistics

Views

Abstract - 41

PDF (Russian) - 10

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2015 Terentyev V.V., Naumova I.K., Bausov A.M., Telegin I.M., Galkin I.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies