Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования
1.1. Надежность мобильной сельскохозяйственной техники и пути повышения долговечности триботехнических систем 10
1.2. Анализ работоспособности пластичных смазок и присадок к смазочным материалам в трибосопряжениях машин и механизмов 23
1.3. Триботехнические характеристики эксплуатационных материалов с магнитосодержащими добавками 38
1.4. Выводы. Цель и задачи исследования 47
2. Теоретические предпосылки повышения долговечности узлов трения за счет применения - добавок в пластичные смазки 49
2.1. Модифицирование поверхностей трения деталей металлоплакирую-щими добавками в смазочный материал 50
2.2. Механизм действия магнитной металлоплакирующей смазки (ММС) в рабочей зоне трибосопряжения 66
2.3. Физико-математическая модель магнитного взаимодействия частиц добавки ММС с поверхностью трения 79
2.4. Выводы 88
3. Методика экспериментальных исследований .
3.1. Структурная схема исследований 89
3.2. Выбор пластичных смазок и металлоплакирующих добавок для сравнительных испытаний 92
3.3. Методика экспериментальных испытаний 98
3.4. Обработка экспериментальных данных и оценка точности измерений 113
4. Результаты лабораторных и стендовых исследований
4.1. Сравнительные триботехнические испытания на машине трения СМЦ-2 115
4.2. Результаты физико - магнитных исследований 127
4.3. Результаты микроскопических исследований добавок, смазочных композиций и поверхностей трения 133
4.4. Выводы 142
5. Модифицирование поверхностей трения в условиях эксплуатации сельскохозяйственных машин
5.1. Эксплуатационные испытания магнитных металлоплакирующих смазок в узлах трения мобильных сельскохозяйственных машин 144
5.2. Расчет ресурса узлов трения в эксплуатации 149
5.3. Выводы 152
6. Внедрение результатов исследования в сельскохозяйственное производство
6.1 Применение магнитного смазочного материала на предприятиях АПК Саратовской области 153
6.2 Расчет экономического эффекта от внедрения новой смазочной композиции 153
6.3 Экологическая и токсикологическая оценка магнитных металлоплакирующих смазок 157
Общие выводы 159
Список литературы 161
Приложения 177
- Анализ работоспособности пластичных смазок и присадок к смазочным материалам в трибосопряжениях машин и механизмов
- Механизм действия магнитной металлоплакирующей смазки (ММС) в рабочей зоне трибосопряжения
- Выбор пластичных смазок и металлоплакирующих добавок для сравнительных испытаний
- Результаты микроскопических исследований добавок, смазочных композиций и поверхностей трения
Введение к работе
Актуальность работы. В общем комплексе задач по совершенствованию сельскохозяйственной техники важное значение придается повышению надежности, снижению удельной материалоемкости машин, экономии топлива и смазочных материалов. При эксплуатации в сельскохозяйственном производстве мощных тракторов, комбайнов, большегрузных автомобилей эффективность работы предприятия значительно зависит от свойств и качества используемых нефтепродуктов. С их качеством неразрывно связаны эксплуатационные расходы, трудоемкость технического обслуживания, затраты на запасные части и в итоге стоимость производимой сельскохозяйственной продукции. Опыт эксплуатации свидетельствует, что 80 - 90 % деталей машин выходят из строя по причине износа. Из-за неисправностей и износа ежегодно простаивает от 10 до 40 % машин и оборудования, что является причиной неоправданно больших затрат материальных и трудовых ресурсов на техническое обслуживание и ремонт техники [1,2].
Необходимые показатели долговечности машин, рассчитанные в процессе проектирования и производства, можно обеспечить только при их правильной эксплуатации и высоком качестве технического обслуживания и ремонта, использовании эффективных методов и средств управления надежностью.
Одним из путей обеспечения работоспособности и повышения долговечности сельскохозяйственной техники является применение металлоплакирую-щих добавок в пластичные смазки. Одним из путей обеспечения работоспособности и повышения долговечности сельскохозяйственной техники является применение металлоплакирующих добавок в пластичные смазки. В настоящее время металлоплакирующие смазочные материалы хорошо зарекомендовали себя при использовании в различных узлах трения [3-14]. Однако, в ряде трибо-сопряжениях различных механизмов требуется более высокая эффективность работы смазки, учитывающая тяжелые условия работы.
В данной работе теоретически обоснована и практически решена задача повышения долговечности мобильной сельскохозяйственной техники путем применения магнитных металлоплакирующих добавок в пластичные смазки, которые обеспечивают высокую работоспособность трибосопряжений при эксплуатации в тяжёлых условиях сельскохозяйственного производства.
Диссертация выполнена в соответствии с Федеральной программой №04.01.06.: «Разработать научные основы системы использования светлых нефтепродуктов сельскими товаропроизводителями, отвечающей современным экологическим требованиям» на 2001.. .2005 гг., научным направлением 1.2.9 «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в Агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010 года» (№ гос. регистрации 840005200) и комплексной темы № 5 НИР Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова «Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве».
Цель работы. Повышение долговечности трибосопряжений мобильной сельскохозяйственной техники путем использования магнитосодержащих добавок на основе металлоплакирующих материалов в пластичные смазки.
Объект исследований. Узлы трения скольжения и качения мобильной сельскохозяйственной техники, смазываемые пластичными смазками.
Методика исследований включает анализ ресурса и работоспособности мобильных сельскохозяйственных машин, разработку теоретических основ для повышения долговечности узлов трения машин за счет применения пластичных смазок с магнитными металлоплакирующими добавками, экспериментальные сравнительные лабораторные и эксплуатационные испытания пластичных смазок с добавками мелкодисперсных порошков мягких металлов в узлах трения сельскохозяйственных машин, оценку экономического эффекта для сельхозпроизводителя от применения новых смазок.
Достоверность полученных результатов исследования обусловлена применением современного оборудования, высокоточных приборов, теории плани рования эксперимента, статистических методов обработки экспериментальных данных с использованием вычислительной техники и подтверждением их на практике.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к решению проблемы повышения долговечности трущихся деталей и работоспособности мобильных сельскохозяйственных машин в целом за счет использования магнитных металлоплакирующих добавок в пластичные смазки, анализе и обобщении теоретических положений и закономерностей, в результате которых:
• установлен характер и степень влияния эксплуатационных факторов на ресурсные показатели сельскохозяйственной техники;
• обоснованы теоретические положения повышения долговечности трущихся деталей машин мобильной сельскохозяйственной техники за счет использования магнитных металлоплакирующих смазок;
• разработана физико-математическая модель магнитного взаимодействия металлоплакирующей магнитосодержащей добавки и поверхностей трения;
• разработаны рекомендации и комплекс средств для реализации новых возможностей и механизмов, обеспечивающих более эффективное формирование оптимальных поверхностных слоев трибосопряжений.
Практическая ценность. Разработан смазочный материал на основе пластичных смазок и магнитосодержащих металлоплакирующих добавок, применение которого в узлах трения тракторов ДТ-75 М, МТЗ-80/82 и зерноуборочных комбайнов «Нива», «Дон», «Енисей» позволяет повысить наработку на отказ и ресурс машин в целом на 40-60 %. Смазка обеспечивает снижение момента трения в сопряжениях на 23-36 %, износа поверхностей трения на 34-42 % и повышает нагрузку схватывания поверхностей трения на 32-45 %.
Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы сельскохозяйственными и другими предприятиями АПК России, эксплуатирующими мобильную технику, а так же в учебном процессе вузов аграрного образования при изучении курса «Трибологические основы повышения ресурса сельскохозяйственных машин».
Внедрение. Способ повышения долговечности сельскохозяйственных машин за счет применения магнитных металлоплакирующих добавок в пластичные смазки внедрен в ООО «Сергеевский» Саратовского района, ЗАО «Кудашевский конезавод» Базарно-Карабулакского района и ООО «Динамо» Новобурасского района Саратовской области. Положительные результаты, полученные при внедрений, дают возможность рекомендовать новый смазочный материал для его широкого потребления предприятиями АПК.
Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:
1. Теоретические предпосылки повышения долговечности трущихся деталей мобильной сельскохозяйственной техники путем применения пластичных смазок с магнитными металлоплакирующими добавками;
2. Физико-математическая модель магнитного взаимодействия металлопла-кирующей магнитосодержащей добавки и поверхностей трения;
3. Результаты экспериментальных испытаний пластичных смазок с магнитными металлоплакирующими добавками в лабораторных условиях и при эксплуатации сельскохозяйственной техники;
4. Результаты внедрения, рекомендации по применению предлагаемых разработок в производство, обеспечивающих повышение долговечности трущихся деталей мобильной сельскохозяйственной техники и их экономическая оценка.
Апробация. Основные положения работы и ее результаты доложены, обсуждены и получили положительную оценку:
• на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова» и СГТУ (Саратов, 2000 - 2004 гг.);
• на Поволжской межвузовской научно-технической конференции «Совершенствование машиноиспользования и технологических процессов в АПК» (Самара, 2002 г.);
• на межгосударственном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ» (Саратов, 2000 - 2003 гг.);
• на межрегиональной научной конференции молодых ученых и специалистов системы АПК Приволжского федерального округа «Вавиловские чтения» (Саратов, 2003 г.);
• на расширенном заседании кафедры «Тракторы и автомобили» СГАУ имени Н.И. Вавилова в 2004 г.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 научных трудах, в том числе 2 статьи в центральной печати, 5 в сборниках научных работ. Общий объем публикаций - 1,75 п.л., из которых 1,2 п.л. принадлежат лично соискателю.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков, 20 таблиц. Список использованной литературы включает 181 наименование, из них 21 на иностранном языке.
Анализ работоспособности пластичных смазок и присадок к смазочным материалам в трибосопряжениях машин и механизмов
На основе открытого в 1956 году Д.Н. Гаркуновым и И.В. Крагельским эффекта безызносности при трении отечественными и зарубежными исследователями разработано большое количество смазочных материалов, работа которых основана на явлении избирательного переноса [52]. При этом формирование поверхностных пленок трения с высокими трибологическими свойствами достигается путём введения в химический состав смазки плёнкообразующего материала мягких металлов, называемых металлоплакирующими.
Различают две основные группы металлоплакирующих смазочных материалов, содержащих плёнкообразующие материалы: с порошками металлов или сплавов и с соединениями металлов (рис. 1.4).
Применение порошков металлов (группа 1.1) в качестве антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок к пластичным смазочным материалам известно с начала 20-го века. Для этих целей применяются такие металлы и сплавы, как олово, цинк, медь, никель, алюминий, серебро, бронза, латунь и др.[30,53-56].
Особо следует выделить пластичные композиции, эффект металлоплаки-рования у которых обусловлен наличием в их составе порошков сверхпластичных сплавов типа Pb-Sn, Zn-Sn, Bi-Sn, Cd-Sn, Bi-Pb-Sn, Bi-Pb-Sn-Cd, Cd-Pb-Sn. Анализ литературных данных [57-61] показывает, что выбор металлов, а также металлов-компонентов сплавов, антифрикционных, противоизносных и проти возадирных присадок не случаен. Это, как правило, d-элементы (Fe, Со, Ni, Си, Ag) ИЛИ элементы, у которых только закончилось заполнение d-орбиталей (Zn, Cd, Hg) или же элементы с заполненной d-оболочкой (Sn, Pb, Bi), предшествующие в своих периодах неметаллам. Ионы всех этих элементов являются типичными акцепторами электронов и легко образуют комплексные соединения как с неорганическими, так и с органическими лигандами. Выбор металла для присадок к смазочным материалам имеет под собой определённую основу, касающуюся, прежде всего электронного строения атома и его способности к образованию координационных связей, которые возможно и определяют его участие в формировании граничного слоя при трении, приводящее к улучшению смазочных свойств материалов. Механизм смазочного действия металлоплаки-рующих материалов нельзя сводить к простому механическому плакированию металлом поверхностей трения, а должен включать в себя последовательные стадии перехода порошкообразного металла в объём смазочного материала в виде соединений с последующим выделением металла на поверхностях трения в результате разложения комплекса или обмена центрального атома комплекса на атом трущейся поверхности.
Использование порошков в комплексе с органическими соединениями (группа 1.2) обосновано необходимостью установления наиболее благоприятного режима работы пары трения. Активные компоненты, требующиеся для такого режима, присутствуют в смазке изначально или получаются в процессе трибодеструкции. Например, проведёнными исследованиями [7], установлено, что введение медного порошка (9-11 %) и органических соединений - салици-лальанилина или 8-оксихинола (0,05-0,15 %)
Механизм действия магнитной металлоплакирующей смазки (ММС) в рабочей зоне трибосопряжения
Эффективным способом модифицирования поверхностей трения является применение металлоплакирующих добавок в смазочные материалы. Известно, что металлоплакирующими материалами являются порошки металлов, сплавов, их окислов, соли и комплексные соединения металлов, металлоорганические соединения [17]. Также к металлоплакирующим материалам относятся несколько ферромагнетиков, т.е. металлов, обладающих магнитными свойствами [145] (более подробно см. п. 3.2). Использование магнитных сил взаимодействия трущихся поверхностей и частиц металлоплакирующей добавки позволяет ускорить процесс переноса материала и образования защитной пленки на поверхностях трибосопряжений. Использование данного механизма является возможным с помощью мелкодисперсных порошков магнитотвердых ферромагнитных металлов и сплавов, способных сохранять неизменными свои магнитные характеристики.
Характерной особенностью магнитной металлоплакирующей смазки (ММС) является наличие остаточного намагничивания дисперсной среды смазочного материала. Пластичная смазка с металлоплакирующей магнитоактив-ной добавкой является консистентной массой с высокой вязкостью, содержащей мелкодисперсные металлические частицы [146]. В рабочем зазоре трибо-узла под действием температуры, нагрузки и давления пластичная смазка с металлоплакирующей магнитоактивной добавкой разжижается, приобретая свойства ферроколоидного раствора (рис. 2.4) [94,97,103-105,110,146,147]. Магнитные частицы металлоплакирующего материала под действием сил магнитного взаимодействия перемещаются к поверхностям трения деталей. Затем, на более близких расстояниях между частицами и поверхностью трения, увеличивается действие адсорбции, ван-дер-ваальсовых сил и сил межмолекулярного взаимодействия. Материал частиц, представляя собой мягкий плакирующий металл, образует прочную защитную пленку. Одним из определяющих параметров магнитного смазочного материала является магнитоподвижность. От магнитоподвижности МСМ зависит поступление частиц присадки в зону трения [97, 100,109]. где М - параметр магнитоподвижности МСМ; Fm-объемная магнитная сила МСМ, направленная в область контакта трущихся поверхностей, Н; FB - сила, препятствующая подаче МСМ и обусловленная вязким трением, Н. Если М 1, то магнитный смазочный материал считается малоподвижным. Раскрыв (2.21), получим: где Цо - магнитная постоянная, д0 = 12,5664-10"6 Гн/м; Ms - намагниченность насыщения магнитного материала, А/м; L() - функция Ланжевена; Н - напряженность магнитного поля, А/м; ї/o - вязкость базового масла, Па-с; V - скорость перемещения базового масла, м/с; ф - объемная концентрация частиц; Ь - толщина защитной оболочки на частице, м; R - радиус частицы, м. Из формулы следует, что для повышения магнитоподвижности необходимо применять магнитную фазу с высокой намагниченностью и маловязкое базовое масло. Анализ формулы (2.22) на экстремум показал, что существует оптимум по концентрации частиц [100]: Из формулы (2.23) видно, что оптимальная концентрация зависит от физико-химических свойств МСМ (вязкости базового масла, размера частиц и толщины защитной оболочки частиц, материала частиц) и параметров магнитного взаимодействия.
Основным условием перехода металлоплакирующего магнитного материала из дисперсной среды смазки на поверхность трения и образования на ней металлоплакирующей плёнки являются преобразования, происходящие в матрице пластичной смазки, а именно изменение его вязкостных свойств за счет действия температурных и нагрузочных факторов. Загуститель смазки с запертыми в нём частицами, обладающих магнитными моментами, теряет вязкость и переходит в другое фазовое состояние, представляющее коллоидный раствор магнитных частиц на углеводородной основе - магнитной жидкости. [104,105,107,146].
Коллоидные системы магнитных жидкостей характеризуются развитой удельной поверхностью и соответственно большой свободной поверхностной энергией. Поэтому в коллоидных системах легко протекают процессы, сопровождающиеся понижением поверхностной энергии (образование агрегатов из частиц, осаждение в магнитном поле, адсорбция молекул и ионов на поверхности частиц и т. п.). Эти процессы могут нарушить устойчивость коллоидной системы. Различают два вида устойчивости коллоидных систем: седиментаци-онную, связанную с оседанием твердых частиц в силовых полях (силы тяжести, центробежной силы) без слипания, и агрегативную устойчивость к объединению частиц между собой, со временем приводящему к уменьшению числа частиц в единичном объеме. Устойчивость коллоида магнитной жидкости определяет ряд сил действующих между частицами.
Между магнитными частицами, представленными в определенной концентрации в коллоидном растворе, действуют силы, которые можно отнести к трем основным разновидностям [91-93]. Первая из них - магнитная сила ди-поль-дипольного притяжения. На рис. 2.5 показано, что в том случае, когда магнитные моменты двух частиц параллельны и обе частицы расположены рядом, между ними действует магнитная сила притяжения.
Выбор пластичных смазок и металлоплакирующих добавок для сравнительных испытаний
Выбор смазочных композиций обуславливается требованиями, которым должны соответствовать смазочные материалы и условиями, в которых работают узлы трения мобильных сельскохозяйственных машин. При работе в полевых условиях на узлы и агрегаты машин воздействует много неблагоприятных факторов, приводящих к снижению их работоспособности. Основными из них являются: -значительная степень загрязнения смазочных материалов в следствии контактирования с растительной массой и запыленности окружающей среды приводящая к повышенному абразивному износу; — динамическая знакопеременная нагрузка на рабочие поверхности дета лей, часто достигающая критических значений; - подверженность деталей мобильных сельскохозяйственных машин сильной коррозии за счет воздействия влажности окружающей среды и окислительных веществ растительной массы [41]. В настоящее время для большинства узлов трения сельскохозяйственных машин, смазываемых пластичными смазками, заводами изготовителями рекомендуется смазка Литол-24 ГОСТ 21150 - 87 и Солидол ГОСТ 1033 - 79 или ГОСТ 4366 -16..
Смазка солидол является широко распространенной в сельском хозяйстве. Солидол относится к пластичным смазочным материалам, загущенных кальциевыми мылами. Солидол имеет высокую водостойкость, но имеет низкую термостабильность. Кальциевые смазки не могут работать при температуре выше 55-65 С без пополнения. Более эффективными эксплуатационными свойствами обладает литол-24. Эта пластичная смазка на основе литиевого загустителя обладает необходимой термостойкостью и устойчива к действию высоких нагрузок, но менее водостойкая, чем Солидол [35]. Опыт использования смазок Солидол и Литол-24 показывает, что они являются наиболее оптималь ными для применения в условиях сельскохозяйственного производства.
Смазки обладают необходимой стабильностью и имеют достаточно хорошие физико-механические свойства. Поэтому для сравнительных испытаний были выбраны в качестве базовых стандартные смазки Солидол и Литол-24. Анализ состава смазочных материалов показал, что в настоящее время применяется целый ряд металлоплакирующих добавок к базовым смазкам, обладающих легирующими свойствами. В состав добавок к пластичным смазкам входят соединения мягких металлов, порошки металлов, сплавов и их смеси. Так, широкое распространение в качестве присадок к пластичным смазкам и жидким маслам получили соединения меди, олова, кобальта, свинца, молибдена, никеля [65-78, 80-82, 85-86]. Хорошо зарекомендовали себя как про-тивоизносные и противозадирные присадки - порошки окислов меди, свинца, цинка, сурьмы, олова, никеля [6, 62-64], а также металлы и сплавы, как медь, олово, цинк, алюминий, никель, кобальт, серебро, кадмий, бронза,латуньидр.[53-61]. Основной целью разработчиков таких смазок являлось обеспечить режим избирательного переноса в зоне трения, так как избирательный перенос имеет важное значение, когда при эксплуатации машин в узлах трения необходимо иметь резерв надежности против заедания при возможных отклонениях режима трения от нормы по температуре и нагрузке [11]. Никель и медь относятся к металлам, которые наиболее эффективно участвуют в реализации избирательного переноса. Сплав, образованный на основе этих металлов, представляет собой материал, способный интенсивно переносится из дисперсной среды смазки на поверхности узлов трения с образованием защитной пленки.
Придание сплаву магнитных свойств открывает возможность использовать для модифицирования поверхностей трения наряду с химическими связями силы магнитного взаимодействия. Возможности магнитного металлоплакирующего смазочного материала определяются способностью его дисперсной фазы проявлять свойства магнитного и в тоже время пластичного материала. Размер магнитных частиц должен быть достаточно мал, поскольку устой чивость магнитной коллоидной системы обеспечивается тепловым движением частиц, предотвращающим их слипание и оседание, а интенсивность такого движения возрастает с уменьшением размера частиц. В то же время частицы не должны быть слишком малы, так как при размерах менее 1-2 нм они теряют магнитные свойства. Материал частиц должен иметь высокую намагниченность и обеспечивать возможность получения большого числа частиц малых размеров [102]. Таким образом, основными критериями подбора материала металлопла-кирующей магнитной добавки является: - проявление металлоплакирующих свойств; - хорошая пластичная деформация; - сохранение заданных магнитных параметров; - не ухудшать показатели качества смазочной основы; - относительная низкая стоимость материала. Из приведенных данных (табл. 3.1) магнитных характеристик и физических свойств магнитотвердых материалов [148, 159], и анализа металлосодер-жащих металлоплакирующих материалов, выполненном в п. 1.3, можно заключить, что магнитные сплавы на основе кобальта (Со), ванадия (V), молибдена (Мо), никеля (Ni), меди (Си), платины (Pt), серебра (Ag) могут быть использованы в магнитных смазочных материалах в качестве плакирующей добавки. Рассмотрим характеристики сплавов: 1.
Магнитные стали (углеродистая сталь, вольфрамовая сталь, хромистая сталь, кобальтовая сталь) широко распространенный и дешевый материал для постоянных магнитов., Обладают высокой прочностью и твердостью порядка 35(Н400 ИВ, а у закаленных 60-НЮ HRC, магнитные свойства слабые по сравнению с другими материалами для постоянных магнитов. Из-за высоких показателей твердости и низких магнитных свойств магнитные стали не могут использоваться как плакирующий материал в магнитных смазках;
Результаты микроскопических исследований добавок, смазочных композиций и поверхностей трения
Результаты микроскопических исследовании образцов мелкодисперсных порошков добавок, используемых при проведении сравнительных трибологиче-ских испытаниях, выполнены на световом микроскопе с увеличением х400 и приведены на фотоизображениях (рис. 4.17).
Из приведенных снимков видно, что частицы порошков имеют отличия в размерах и по форме частиц (табл. 4.3).
Размеры частиц порошка магнетофлекса подтверждают теоретические предположения об их однодоменной структуре. Согласно данным [93,159] од-нодоменное состояние металлов определяется размерами 15 -18 нм для железа и 33 - 41 нм для никеля, поэтому можно предположить, что сплав магнетофлекс с содержанием этих элементов имеет однодоменное строение уже при 20-30 нм. На приведенной фотографии (рис. 4.17.6) частицы имеют различные размеры фаз от 20 до 50 нм.
Заметно, что в порошке магнетофлекса обнаруживаются следы агрегатирования частиц. Высокая активность при взаимодействии частиц магнитотвер-дого материала приводит к образованию флокул, увеличению внутреннего трения. Эта особенность порошков вызывают основные затруднения при измерении их физических и технологических характеристик, и объясняет расхождения в некоторых результатах измерений, полученных различными методами, а также вносит некоторые трудности в процесс изготовления однородной композиции при смешивании порошковых наполнителей с пластичной смазочной средой.
Для определения влияния однородного магнитного поля на изменение структуры смазочных композиций, содержащих магнитные мелкодисперсные добавки железа и сплава магнетофлекс, моделировался процесс намагничивания. Магнитное поле, направленное параллельно плоскости исследования образцов смазочных композиций, создавалось постоянным магнитом. Величина поля регулировалось изменением расстояния от магнита до изучаемого образца. Результаты наблюдения представлены на рис.4.18.
Заметно, что при приложении магнитного поля в смазочных композициях происходило упорядочение частиц добавок с образованием кластерных структур: цепочек, сориентированных вдоль направления поля. Причем у смазочной композиции содержащей магнетофлекс структура выражена сильнее. Это объясняется тем, что сплав магнетофлекс обладает выраженными ферромагнитны ми свойствами магнитожесткого материала, а ориентация частиц - признак их намагничивания под действием постоянного магнитного поля. После снятия поля кластерные структуры не изменялись, что определялось вязкостью основы.
Таким образом, исследования порошков и порошковых композиций позволило определить действительные размеры частиц и их распределение в смазочном материале. Факт того, что частицы сплава магнетофлекс имеют размеры, при которых возможно проявление однодоменного состояния частиц и образования кластерных цепочных структур под действием внешнего поля, доказывают теоретические предположения образования сил магнитного взаимодействия и создания магнитного смазочного материала.
Изучение поверхностей металлических образцов трения проводили на электронном микроскопе ШТАСШ HU-12A (Япония). Целью данного этапа являлось определение рельефа микронеровностей образцов поверхностей трения (с увеличением до х1500) до использования смазочных композиций с металл о-плакирующими добавками и после их приработки с применением магнитных металлоплакирующих добавок.
Для исследований методом электронной микроскопии использовали шлифы, выполненные из образцов трения для испытаний на машине трения СМЦ-2. Причем, фотографии (рис. 4.19 а, 4.20 а, 4.21 а), выполнены со шлифов образцов прошедших износные испытания на обычных смазках Солидол и Литол-24, фотографии (рис. 4.19 6, 4.20 6, 4.21 б) - приработанных с использованием ММС с магнитоактивной присадкой сплава магнетофлекс. Изучение проводились для различных материалов поверхностей трения: сталь 45, сталь 35, чугун СЧ-20.
На поверхности образцов, подвергавшихся трению на стандартных смазках (рис. 4.19 а, 4.20 а, 4.21 а), просматриваются полосы, которые являются следствием механической обработки, абразивного воздействия и микросхватывания. На поверхности этих образцов встречаются дефекты в виде небольших углублений (каверн) и рисок, размером 10-50 мкм.
