ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОСИЛИКАТА МАГНИЯ НА СВОЙСТВА ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ СТАЛЬ 35 - БРОНЗА БРАЖ9-4 ПРИ СМАЗЫВАНИИ МАСЛОМ ADDINOL ZYLINDERÖL Z1500 ПРИ СКОЛЬЖЕНИИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

DOI: 10.24937/2542-2324-2021-1-S-I-298-300 УДК 620.178.162:665.76

А.М. Кузьмин1, С.Г. Чулкин2, А.Д. Бреки3

1 АО «ЦКБМ», Санкт-Петербург

2 СПбГМТУ, Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург

3 СПбПУ Петра Великого, Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОСИЛИКАТА МАГНИЯ НА СВОЙСТВА ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ СТАЛЬ 35 -БРОНЗА БРАЖ9-4 ПРИ СМАЗЫВАНИИ МАСЛОМ ADDINOL ZYLINDEROL Z1500 ПРИ СКОЛЬЖЕНИИ

В работе приведены результаты исследования трения скольжения стали 35 по бронзе БРАЖ9-4 в среде смазочного масла с дисперсными частицами гидросиликата магния. Обнаружен антифрикционный эффект в диапазоне значений нагрузки при котором происходит схватывание.

Ключевые слова: трение, износ, скольжение, смазочная композиция, дисперсная добавка, гидросиликат магния. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-298-300 UDC 620.178.162:665.76

A.M. Kuzmin1, S.G. Chulkin2, A.D. Breki3

1 Central Design Bureau of Mechanical Engineering, St. Petersburg

2 St. Petersburg State Marine Technical University, St. Petersburg

3 Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF MAGNESIUM HYDROSILICATE ON THE PROPERTIES OF TRIBO-CONJUGATION STEEL 35 - BRONZE BRAZH9-4 WHEN LUBRICATED WITH ADDINOL ZYLINDEROL Z1500 OIL DURING SLIDING

The paper presents the results of a study of sliding friction of steel 35 on bronze BRAZH9-4 in a lubricating oil medium with dispersed particles of magnesium hydrosilicate. Antifriction effect was found in the range of load values at which seizure occurs. Key words: friction, wear, sliding, lubricant composition, dispersed additive, magnesium hydrosilicate. Authors declare lack of the possible conflicts of interests.

Выбранное цилиндровое масло используется для смазки паровых машин, в которых механическая работа выполняется главным образом посредством перегретого пара температурой до 380 °С. Его можно использовать и в других термически и механически высоконагруженных узлах трения, где имеется высокая вероятность схватывания. В связи с этим,

в качестве дисперсной добавки использовали серпентинит, основу которого составляет гидросиликат магния - серпентин: Mg6[Si4Ol0](OH)8, относящийся к группе восстановителей именно при явлениях схватывания. Размер дисперсных частиц добавки составлял в среднем 10 мкм. Концентрация добавки в смазочном масле составляла 0,5 и 1% по массе.

Для цитирования: Кузьмин А.М., Чулкин С.Г., Бреки А.Д. Исследование влияния гидросиликата магния на свойства трибосопряжения сталь 35 - бронза БРАЖ9-4 при смазывании маслом Addinol Zylinderol Z1500 при скольжении. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; Специальный выпуск 1: 298-300.

For citations: Kuzmin A.M., Chulkin S.G., Breki A.D. Investigation of the effect of magnesium hydrosilicate on the properties of tribo-conjugation steel 35 - bronze BRAZH9-4 when lubricated with Addinol Zylinderol Z1500 oil during sliding. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; Special Edition 1: 298-300 (in Russian).

A.M. Kuzmin, S.G. Chulkin, A.D. Breki

Investigation of the effect of magnesium hydrosilicate on the properties of tribo-conjugation steel 35 - bronze BRAZH9-4 when lubricated

Для реализации исследования трения образцов из стали и бронзы в среде смазочного масла и композиции на его основе, в условиях скольжения по круговой траектории по схеме «колодка - ролик» была использована универсальная машина трения модели ИИ 5018.

Подвижные образцы для испытаний изготавливались из стали 35 в виде цилиндров 050*10 мм с отверстием 016 мм, с чистотой контактной поверхности не менее Ra = 1,6 мкм. Неподвижные образцы изготавливались путем нарезки колец из бронзы БРАЖ9-4 065/50*10 мм с чистотой контактной поверхности не менее Rz = 20 мкм, с последующей разрезкой на сегменты (1/8 окружности), прилегающие при испытаниях к наружной поверхности подвижного образца. Трущиеся образцы предварительно приводились в контактное взаимодействие. Смазывание трибосистемы в процессе трения реализовывалось за счёт окунания подвижного образца в ёмкость со смазочным материалом. При анализе смазочного действия смазочных композиций установлено следующее:

1. До образования вторичных структур наличие дисперсной добавки в масле способствует увеличению силы трения.

2. В процессе трения происходит образование вторичных структур (локальных плёнок) на поверхностях трения, средние размеры которых составляют в случае серпентинита до 50 мкм (рис. 1a), а твёрдость по Кнупу в локальной области с плёнкой при использовании серпентинита составляет 2211HK (рис. 1b) [1].

3. Авторами работы [2] приведён возможный механизм образования защитной плёнки на поверхности трения при использовании серпентинита, который состоит в том, что при механическом и тепловом воздействии серпентин (минерал, входящий в состав серпентинита) разлагается и, в процессе трения, выделяется количество теплоты, достаточное для разогрева и размягчения металла. Этот процесс приводит к возникновению следующей реакции [2]:

Mg6 [Si4O10](OH)8 + Fe2O3 + H2 ^ ^ 4(MgFe)SiO4 + 5H2O.

При этом происходит внедрение в структуру металла микрочастиц серпентинита и образование композитной структуры (метал - минерал) на поверхности узлов трения.

4. Происходит реализация сразу двух принципов действия порошков, описанных выше, поскольку имеет место как образование локальных сер-

|um 50 |цт 50

а) б)

Рис. 1. Локальные плёнки после трения в среде смазочных композиций: а) внешний вид; б) с отпечатком индентора микротвердомера Future Tech FM-300 (х1000)

вовитных плёнок, так и выравнивание поверхностей, о чём свидетельствует увеличение молекулярной составляющей силы трения.

5. Частицы дисперсной добавки в силу высокой поверхностной энергии адсорбируют на себя часть полярно-активных компонентов масла, обладающих антифрикционными свойствами, в результате чего сила трения вначале резко растёт, а после образования вторичных структур происходит её малое линейное приращение с увеличением нагрузки.

6. Повышение концентрации серпентинита в масле приводит к увеличению равнодействующей сил молекулярного притяжения, что связано с увеличением общей площади, покрытой вторичными структурами.

Выводы

На основе проведённого исследования трения скольжения стали 35 по бронзе БРАЖ9-4 в среде смазочного масла с дисперсными частицами гидросиликата магния можно сделать следующие выводы:

1. Закономерности изменения параметров трения стали 35 по бронзе БРАЖ9-4 в среде смазочного масла с дисперсными частицами гидросиликата магния имеют кусочно-линейный и сигмо-идальный характер.

2. Среднее значение силы трения на диапазоне нормальной силы [800; 1000] при добавлении в смазочное масло 0,5% дисперсной добавки уменьшается на 69%, а при добавлении 1% - на 26%, что говорит об эффективности смазочных композиций в жёстких условиях нагружения.

3. Полученные экспериментальные данные подтверждают образование вторичных структур, восстанавливающих и выглаживающих поверхности трения.

ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

299

Список использованной литературы

1. Бреки А.Д., Медведева В.В., Крылов Н.А., Колма-ков А.Г., Фадин Ю.А., Гвоздев А.Е., Сергеев Н.Н., Александров С.Е., Провоторов Д.А. Противоиз-носные свойства пластичных смазочных композиционных материалов «Литол 24 - частицы гидросиликатов магния» // Материаловедение. 2017. № 3. С. 38-42.

2. ШаровГ.И., ЕрохинИ.А., ОсипенкоЮ.В. Применение системы энергосбережения в поршневых ДВС // Повышение износостойкости и долговечности машин и механизмов на транспорте: труды Третьего международного симпозиума по транспортной триботехнике «Транстрибо-2005». СПб.: СПбГПУ, 2005. С. 212-215.

Поступила / Received: 15.11.21 Принята в печать / Accepted: 08.12.21 © Кузьмин А.М., Чулкин С.Г., Бреки А. Д., 2021