УДК 621.357.76
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИ НАНЕСЕНИИ АНТИФРИКЦИОННЫХ ТВЕРДОСМАЗОЧНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ
ПОКРЫТИЙ
С.И. Дадеко, И.А. Гончаренко, И.В. Трифанов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
Проведен анализ компонентов антифрикционного композиционного твердосмазочного покрытия. Даны рекомендации по повышению качества поверхностного слоя деталей машин.
Ключевые слова: комбинированное антифрикционное покрытие, адгезия, твердость.
TECHNOLOGICAL QUALITY ASSURANCE IN THE APPLICATION OF ANTIFRICTION SOLID-OIL COMBINED COATINGS
S.I. Dadeko, I. A. Goncharenko, I.V. Trifanov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
The analysis of the components of the antifriction composite solid-oil coating is carried out. Recommendations for improving the quality of the surface layer of machine parts are given.
Keywords: combined antifriction coating, adhesion, hardness.
Актуальным является разработка и применение перспективных антифрикционных покрытий для решения многих проблем, связанных с потерями на трение в движущихся узлах.
Для снижения трения в подвижных узлах технологического оборудования требуется надежная смазка. Обоснование выбора и способа смазки производится с учетом конструкции и условий эксплуатации пары трения [1]. Смазка играет свою положительную роль при образовании разделительной смазочной пленки между движущимися поверхностями при определенном сочетании нагрузки и скорости, необходимых для установления гидродинамического или полужидкостного режима трения. В условиях эксплуатации оборудования в северных широтах и в космической среде, при воздействии низких или высоких температур, радиации и вакуума требуется разработка новых видов покрытий -антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП). Антифрикционные покрытия могут существенно снижать износ трущихся пар, а также повышать надежность работы и ресурса узлов и механизмов. Существуют антифрикционные твердосмазочные покрытия, подобные краскам. Они содержат вместо красящих пигментов высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ, равномерно распределенных в смеси связующих веществ и растворителей [1].
Твердые сухие смазки обладают стабильно низким коэффициентом трения и обеспечивают хороший смазочный эффект.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
В зависимости от несущей способности антифрикционного покрытия в качестве сухих смазочных веществ применяют: для высоких нагрузок - дисульфид молибдена МоБ2 или поляризованный графит; для средних нагрузок - политетрафторэтилен (тефлон, РТБЕ (ПТФЭ)) или другие полимеры.
В качестве связующих элементов, обеспечивающих адгезию в подложке, химическую стойкость и защиту от коррозии, могут быть использованы эпоксидные смолы, титанаты, полиуретаны, акриловые, фенольные, полиамид-имидные и специальные компоненты. Толщина покрытия легко контролируется и может составлять от 5 до 20 мкм, что не существенно влияет на исходную точность размеров деталей [2].
При использовании органических связующих термостойкость антифрикционного покрытия достигает +250 0С, а за счет неорганических связующих антифрикционные покрытия могут работать при экстремально высоких температурах - 6000С. Растворители предназначены для переноса и распределения твердых смазок с связующих на подложке, а также для обеспечения требуемой вязкости антифрикционного покрытия путем разбавления перед нанесением. С целью улучшения необходимых свойств путем модификации и придания покрытиям надежности работы в них добавляют присадки. Антифрикционные покрытия могут наноситься на поверхность распылением, окунанием, нанесением кистью, а также трафаретной печатью. После нанесения покрытия и сушки растворитель испаряется, а связующие вещества полимеризуются и обеспечивают надежное сцепление с основой.
Частицы твердых веществ антифрикционных покрытий прочно удерживаются на поверхности с помощью связующего компонента, за счет этого обеспечивается смазка на весь срок службы движущихся узлов. Сухие смазки обладают исключительной термической стабильностью и химической инертностью, стойкостью к окислению и влаге. Способны надежно работать в условиях радиации и вакуума, даже после продолжительного простоя подвижного узла.
Обладая высокими противоизносными и антикоррозийными свойствами, АТСП могут заменить хромирование, цинкование и другие виды обработки деталей машин. Уникальную линейку АТСП создала фирма «Моденжи». В России работы по созданию АТСП проводит ВНИИ авиационных материалов. Им разработана АТСП, состоящее из трех слоев [3]. Слой, прилегающий к подложке, имеет толщину 10-15 мкм и выполнен из молибдена. Промежуточный слой толщиной 1-3 мкм содержит связующее на основе эпоксидной смолы. Верхний слой состоит из твердой смазки, содержащей сульфид молибдена, графит и окись кадмия, выполнен толщиной 15-50 мкм. Слой молибдена выполнен путем его нанесения на подложку электроискровым легированием. Покрытие обеспечивает высокую износостойкость - 3700 циклов, прочность при сдвиге и низкий коэффициент трения - 0,060,09 сопряженных пар, прочность при сдвиге - 2,57-2,61 МПа, модуль упругости -(2,9-3,1)-103 МПа. Существенным недостатком графита, по сравнению с дисульфидом молибдена, является его недостаточная адгезия к металлическим поверхностям. Это может быть устранено путем внедрения в слоистую структуру графита поляризующих агентов. Высокая адгезия поляризованного графита к металлическим поверхностям, наряду с термической стабильностью, делают его одним из перспективных смазочных материалов.
Важным направлением повышения эффективности АТСП является выбор других компонентов с более эффективными комплексными антифрикционными свойствами, позволяющими уменьшить число композиций без снижения эксплуатационных свойств антифрикционных твердых покрытий.
Рассмотрены применяемые композиции АТСП. Определены техническим задачи усовершенствования существующих антифрикционных покрытий путем модификации их композиций с приданием им комплексных свойств, таких как высокая адгезия к подложке, высокая нагрузочная способность и износостойкость, низкий коэффициент трения и химическая стойкость.
Библиографические ссылки
1. Что такое антифрикционные покрытия и в чем их преимущество перед пластичными смазками? [Электронный ресурс]. URL: https://atf.ru/articles/obzory/chto_takoe_antifriktsionnye_pokrytiya_i_v_chem_ikh_preimushchestv o pered plastichnymi smazkami/ (дата обращения: 30.03.2021).
2. Антифрикционные твердосмазочные покрытия и сухие смазки [Электронный ресурс]. URL: https://roxol.ru/stati/antifrikcionnye-tverdosmazochnye-pokrytiya-i-suhie-smazki (дата обращения: 30.03.2021).
3. Антифрикционное композиционное покрытие: пат. 2211260 Рос. Федерация N 2001135021/02; заявл. 26.12.2001; опубл. 27.08.2003, Бюл. N 24. 8 с.
© Дадеко С.И., Гончаренко И.А., Трифанов И.В., 2021