Присадки и добавки в МАСЛАХ, часть 3. Присадки, улучшающие смазывающие свойства.
На этот раз поговорим об улучшающих смазочные свойства присадках, действие которых обусловлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных пленок
Присадки, улучшающие смазывающие свойства.
Действие этих присадок обусловлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных пленок.
Противоизносные и антифрикционные присадки.
По принципу действия противоизносные присадки (anti-wear additives) делят на три группы:
— противоизносные присадки, увеличивающие липкость и смазываемость (в эту группу входят и модификаторы трения);
— противозадирные присадки (extreme pressure — ЕР);
— твердые противоизносные и противозадирные присадки.
Противоизносные присадки, увеличивающие липкость и смазываемость (lubricating additives, tackiness agents).
При нормальном смазывании, из-за взаимодействия полярных групп молекул масла с поверхностью металла, на поверхностях трения образуется адсорбированная пленка масла. При граничном смазывании, сила трения и износ в значительной степени зависят от стойкости этой пленки и силы взаимодействия молекул масла с поверхностью метала, т.е. от смазывающей способности (lubricity) и липкости (tackiness) масла.
Для уменьшения износа и увеличения липкости, в масло вводятся противоизносные присадки (anti-wear additives)-жирные спирты, амиды, сложные эфиры, соединения фосфора и др., образующие химическую связь с поверхностью металла. При помощи таких присадок улучшается липкость даже при низкой вязкости масла. Чем больше прочность образованной пленки и чем сильнее она связана с поверхностью металла, тем меньше может быть вязкость масла для достижения такого же смазывающего эффекта и уменьшения износа деталей, а с применением менее вязкого масла снижаются потери энергии на прокачиваемость.
Модификаторы трения (friction modifiers).
Это присадки, регулирующие фрикционные свойства — коэффициент трения смазываемых поверхностей. В большинстве случаев требуется снижение потерь на трение, например в двигателе. Однако в некоторые агрегаты трансмиссии включены фрикционные механизмы — сцепления и тормоза мокрого типа, замедлители, блокирующие устройства, синхронизаторы и др., которые находятся в масле и должны обеспечить хорошее сцепление трущихся поверхностей и предотвращение их проскальзывания (slippage). В этих случаях находят применение присадки, повышающие трение.
Модификаторы, понижающие трение (friction reducers).
Для снижения потерь на трение в двигателе, а тем самым и для снижения расхода топлива, в масло вводятся присадки, уменьшающие коэффициент трения. В качестве таких присадок применяются соединения, в молекуле которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающая хорошее прилипание и длинная линейная цепочка, обеспечивающая хорошее скольжение. Применение подобных присадок, создает дополнительные возможности для создания, "энергосберегающих" масел ("Fuel Economy oils").
Модификаторы, повышающие трение (friction enhancers).
Такие присадки одновременно понижают возможность возникновения шума и вибраций, вследствие скольжения со скачками коэффициента трения, характерного в мощных узлах трансмиссий с тормозами мокрого типа. В качестве таких присадок применяются соединения, в молекуле которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающая хорошее прилипание и короткая линейная часть, при определенных условиях обеспечивающая хорошее сцепление. Такими соединениями являются некоторые детергенты, сульфиды. Эти присадки добавляются в масла для гидромеханических передач, автоматических коробок передач, дифференциалов повышенного трения и др.
Присадки, вводимые с целью уменьшения шума и повышения плавности работы гидромеханических передач, называются противошумными присадками (antisguawk additives). Это производные природных жирных кислот и серы, фосфониевые кислоты. В масла, предназначенные для механизмов, работающих в условиях ограниченного скольжения, например, в масла самоблокирующегося дифференциала (для подавления рывков и вибрации, возникающих при работе агрегата), вводятся противовибрационные присадки (dntichatter additives). Это жирные кислоты, высшие спирты и амины, диалкилфосфиты и др.
Противозадирные присадки, ЕР присадки (ЕР — extreme pressure additives).
Адсорбционная пленка может разрушаться в результате высокой нагрузки и возникающего нагрева контактикурующих поверхностей металла (более 150 — 190°С). Вследствие этого, трение и нагрев поверхности металла повышаются еще больше, вплоть до сваривания, заедания, слипания деталей. Сваривание может быть подавлено присадками, содержащими соединения серы, фосфора, хлора и др., которые в местах наивысшего трения и высоких температур разлагаются с выделением соответствующих активных элементов, реагирующих с металлом и образующих сульфидную, фосфидную, хлоридную и хемосорбционную пленку — твердую смазку. Такая пленка является значительно более стойкой, чем адсорбционная, и может защитить поверхности трения от износа в условиях большой нагрузки и высокой температуры. Поэтому присадки, образующие твердую хемосорбционную пленку, называются разделяющими противозадирными присадками или присадками высокой предельной нагрузки {extreme pressure — ЕР).
В основном противозадирные присадки предназначены для повышения несущей способности (load-carrying capacity) трансмиссионных масел, особенно для гипоидных передач, индустриальных масел и пластичных смазках (процессы выравнивания и полировки являются недопустимыми для хонингованных поверхностей двигателей внутреннего сгорания и строго лимитируются современными международными спецификациями для моторных масел). Часто применяют присадку универсального действия, имеющую в своем составе и фосфор, и серу — Диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP — zinc dialk dithiophosphate). Диалкилдитиофосфат цинка отличается не только противозадирными, но и антиокислительными, антикоррозионными и др. свойствами ( мы поговорим о ZDDP в следующих статьях).
Высокая химическая активность противозадирных присадок не всегда приводит к желаемому результату (при очень высокой химической активности образуется толстая плёнка, которая плохо удерживается на поверхности металла). Кроме того, присадки, содержащие особо активные соединения хлора и серы, могут вызвать коррозию цветных металлов(особенно медных сплавов), поэтому масла с активными противозадирными присадкам более пригодны для пар трения сталь — сталь и применять их для синхронизирования передач надо с большой осторожностью.
Количество и эффективность противозадирных присадок является признаком классификации трансмиссионных масел по API, чем выше категория (API GL-3,GL-4, GL-5) тем больше их концентрация.
Твердые противозадирные присадки
Твердые противозадирные присадки (solid additives) — в виде дисульфид молибдена, политетрафторэтилена (фторопласт, "Тефлон", ПТФЭ, PTFE) и графита в масле имеют коллоидную структуру, а на поверхности трущихся деталей образуют твердую и прочную противоизносную и противозадирную пленку. Их критическая рабочая температур выше, чем других антифрикционных присадок. Уменьшение трения достигается за счет легкого скольжение слоистой присадки. Такие твердые присадки в основном добавляют для улучшения смазывающих свойств пластичных смазок, однако некоторые производители выпускают масла с дисульфидом молибдена.
В настоящее время выпускается большое количество препаратов — добавок к маслам, которые заливаются в картер двигателя (aftermarket additives). Их основу, как правило, составляет, одна из твердых присадок, либо соединение молибдена, либо полиэтилентерефталата. Как нефтекомпании, так и автомобилестроители отрицательно смотрят на такие добавки и своим клиентам не рекомендуют их применять. Однако спрос на такую продукцию возрастает, особенно со стороны владельцев поддержанных автомобилей. Особую осторожность следует соблюдать при применении присадок, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ) применяемые для резки металлов. Действие этих присадок основано на разупрочнении поверхностей металлов (что приводит к значительному снижению трения и увеличению износа).
Спасибо, за внимание!