Проверка молибдена дисульфида литиевой смазки EP

Проверка литиевой смазки с дисульфидом молибдена и EP-добавками

Введение
Литиевые смазки, модифицированные дисульфидом молибдена (MoS₂) и противозадирными (EP) присадками, являются популярным решением для узлов трения, работающих в условиях высоких нагрузок, ударов и экстремальных давлений. Оценка их реальных эксплуатационных характеристик требует проведения комплексных испытаний. Данная статья описывает ключевые аспекты тестирования таких смазок: объекты, области применения, методы и используемое оборудование.

1. Объекты испытаний

Объектом испытаний является литиевая пластичная смазка, обладающая следующими ключевыми компонентами:

1. Литиевый загуститель: Обеспечивает структуру смазки, удерживая масло.
2. Базовое масло: Минеральное, синтетическое (ПАО, сложные эфиры и др.) или их смесь. Определяет температурный диапазон применения, вязкостные свойства и испаряемость.
3. Твердый смазочный агент - Дисульфид молибдена (MoS₂): Частицы ламеллярной структуры, обеспечивающие смазывание при экстремальных давлениях и в условиях граничного трения за счет образования защитной пленки на поверхностях. Концентрация, чистота, размер частиц и дисперсность критически важны для эффективности.
4. Противозадирные (EP) и противоизносные (AW) присадки: Химические соединения (часто на основе серы, фосфора, хлора или их комбинаций), которые при высоких нагрузках и температурах вступают в реакцию с металлическими поверхностями, образуя защитные слои, предотвращающие схватывание (задиры) и уменьшающие износ. Важен синергизм с MoS₂.
5. Прочие присадки: Антиоксиданты (замедляют старение), ингибиторы коррозии, модификаторы трения и т.д.

Испытаниям подвергается готовая смазочная композиция в целом, так как взаимодействие всех компонентов определяет конечные свойства.

2. Область испытаний

Тестирование направлено на оценку характеристик смазки в условиях, имитирующих реальные эксплуатационные нагрузки, с акцентом на области, где критически важны свойства, обеспечиваемые MoS₂ и EP-присадками:

• Экстремальное давление (EP): Способность предотвращать схватывание и задиры поверхностей при очень высоких контактных нагрузках, превышающих возможности обычных смазок.
• Антифрикционные свойства: Снижение коэффициента трения, особенно в условиях граничного и смешанного трения.
• Противоизносные (AW) свойства: Защита поверхностей от износа при умеренных и высоких нагрузках.
• Несущая способность: Максимальная нагрузка, которую смазка может выдержать без разрушения смазочной пленки.
• Стабильность при высоких нагрузках: Сохранение смазывающих свойств и структурной целостности под действием длительных или циклических высоких нагрузок.
• Работоспособность в тяжелых условиях: Поведение при ударных нагрузках, низких скоростях скольжения/качения, высоких температурах, контакте с водой.

Такие испытания актуальны для узлов, применяемых в горнодобывающем и металлургическом оборудовании, тяжелой строительной технике, автомобильной промышленности (шарниры равных угловых скоростей, элементы подвески), редукторах общего назначения и других механизмах, работающих под высокими нагрузками.

3. Методы испытаний

Для оценки перечисленных характеристик применяются стандартизированные и специальные методы:

1. Определение противозадирных свойств (EP):
   • Четырехшариковый метод (Four-Ball EP Test): Стандартные методы (ASTM D2596, DIN 51350-4). Измеряются нагрузка схватывания (Load Weld Point) и индекс противозадирных свойств (Load Wear Index) путем нагружения вращающегося стального шарика на три неподвижных шарика, погруженных в испытуемую смазку. Диаметр пятна износа на неподвижных шариках также является важным показателем.
   • Тест на усталость подшипников качения: Специализированные стенды (FE8, FE9 по DIN 51821, аналоги ASTM). Оценка срока службы подшипника при циклических нагрузках в присутствии смазки, что критично для оценки работы MoS₂ в зонах контакта тел качения с дорожками.
2. Определение противоизносных свойств (AW):
   • Четырехшариковый метод (Four-Ball Wear Test): Стандартные методы (ASTM D4172, DIN 51350-3). Оценка диаметра пятна износа на неподвижных шариках после теста при фиксированной нагрузке, ниже порога сваривания.
   • Тест на износ блок-кольцо (Block-on-Ring): Стандартный метод (ASTM G77). Измерение износа стального блока, прижатого к вращающемуся стальному кольцу в смазке.
3. Оценка несущей способности и смазывающей способности:
   • Тест Фальца (FZG): Стандартный метод (DIN 51354, ISO 14635). Испытание зубчатой передачи ступенчато увеличивающейся нагрузкой до достижения заданного уровня повреждения зубьев. Показывает несущую способность и эффективность смазки в зубчатых зацеплениях.
4. Физико-химические свойства:
   • Проникновение (консистенция): (ASTM D217, ISO 2137). Определяет класс NLGI, характеризующий твердость смазки.
   • Температура каплепадения: (ASTM D566, ASTM D2265). Показывает верхний предел термостабильности загустителя.
   • Стабильность при хранении и старении: Оценка изменения консистенции и разделения масла (ASTM D1742, ASTM D942 - окисление бомбением).
   • Коррозионные свойства: (ASTM D4048, ASTM D1743). Оценка защиты медных и стальных поверхностей от коррозии.
   • Содержание дисульфида молибдена: Аналитические методы (спектроскопия, сжигание) для контроля концентрации ключевого компонента.

4. Испытательное оборудование

Для реализации указанных методов используется специализированное оборудование:

1. Четырехшариковые машины: Стандартные установки для проведения как EP (на сваривание), так и AW (на износ) испытаний по соответствующим методикам. Регистрируют момент трения, температуру, нагрузку и измеряют диаметры пятен износа.
2. Машины FZG (или аналоги): Специальные стенды с зубчатой передачей для определения несущей способности смазок. Нагрузка ступенчато увеличивается до выхода из строя зубьев или достижения критического уровня износа/задиров.
3. Стенды для испытаний подшипников качения на усталость: Установки типа FE8 (радиальные роликоподшипники) или FE9 (упорные шарикоподшипники), создающие циклические нагрузки на подшипник, работающий в испытуемой смазке. Фиксируют момент трения, вибрацию, температуру и время до отказа.
4. Машины трения типа "Блок-Кольцо" (Block-on-Ring): Установки для оценки износостойкости при скольжении.
5. Пенетрометры: Приборы для измерения консистенции (проникновения) смазки.
6. Аппараты для определения температуры каплепадения: Стандартизированные устройства для нагрева образца смазки до момента выпадения первой капли.
7. Приборы для оценки стабильности и старения: Бомбы окисления (Bomb Oxidation Testers), центрифуги для оценки механической стабильности и выделения масла.
8. Коррозионные тестеры: Установки для проведения испытаний на коррозию меди и стали.
9. Аналитическое оборудование: Спектрометры (например, для элементного анализа MoS₂), реологические вискозиметры и другое вспомогательное оборудование.

Заключение
Комплексная проверка литиевых смазок, содержащих дисульфид молибдена и EP-присадки, требует тщательного подхода. Использование стандартизированных методов испытаний на специализированном оборудовании позволяет объективно оценить их ключевые характеристики: противозадирные и противоизносные свойства, несущую способность, стабильность и пригодность для работы в экстремальных условиях. Результаты таких испытаний являются основой для выбора оптимальной смазки для ответственных узлов трения, работающих под высокими нагрузками.