Проверка молибдендисульфидной литиевой смазки

Проверка Молибдендисульфидной Литиевой Смазки

Введение
Литиевые смазки, модифицированные дисульфидом молибдена (MoS₂), занимают важное место в узлах трения, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций, ударных воздействий и ограниченного доступа для обслуживания. Добавка MoS₂ придает смазке уникальные противозадирные и противоизносные свойства. Однако для гарантии надежной и долговечной работы оборудования критически важно проводить комплексную проверку таких смазок перед применением и в процессе эксплуатации. Данная статья описывает ключевые аспекты испытаний молибдендисульфидной литиевой смазки.

1. Объекты испытаний

Основным объектом испытаний является непосредственно литиевая пластичная смазка, содержащая дисульфид молибдена (MoS₂) в качестве твердой смазывающей добавки. Конкретные характеристики образцов для тестирования обычно включают:

• Состав: Основа – литиевое мыло (чаще всего 12-гидроксистеарат лития), загущающее базовое масло (минеральное, полусинтетическое или синтетическое). Ключевой компонент – частицы MoS₂ определенной фракции и концентрации (чаще всего от 1% до 5% по массе).
• Физико-химические свойства: Консистенция (класс NLGI), температура каплепадения, устойчивость к окислению, коллоидная стабильность, водостойкость, содержание механических примесей.
• Эксплуатационные характеристики: Антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства, способность работать в широком диапазоне температур, адгезия к металлическим поверхностям, устойчивость к вымыванию водой и моющими средствами.

Также объектом исследования могут выступать контрольные образцы (та же смазка без MoS₂ или другая референсная смазка) для сравнительного анализа.

2. Область испытаний (Цели и Применение)

Проверка MoS₂-литиевых смазок проводится для оценки их пригодности и прогнозирования поведения в реальных условиях эксплуатации узлов трения. Основные области применения, где такие испытания наиболее критичны:

• Высоконагруженные узлы: Шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) в автомобилях, элементы подвески, шарниры гусеничных машин.
• Ударные и вибрационные нагрузки: Подшипники качения и скольжения в горнодобывающем, строительном и сельскохозяйственном оборудовании.
• Тяжелонагруженные зубчатые передачи: Открытые и закрытые зубчатые передачи, работающие при высоких контактных давлениях.
• Узлы с ограниченной смазкой: Требующие длительного межсервисного интервала или работающие в режиме граничной смазки.
• Экстремальные условия: Низкие температуры (стартовые моменты), высокие температуры (риск разложения мыла и базового масла), контакт с водой или агрессивными средами.
• Контроль качества: Входной контроль сырья и готовой продукции, стабильность свойств по партиям.

3. Методы испытаний

Испытания MoS₂-литиевой смазки охватывают широкий спектр методов для оценки различных свойств:

• Физико-химические свойства:
  • Пенетрация (ASTM D217, DIN ISO 2137): Определение консистенции (класса NLGI) непереработанной, переработанной и после длительного хранения смазки.
  • Температура каплепадения (ASTM D566, DIN ISO 2176): Оценка верхнего предела работоспособности смазки.
  • Коллоидная стабильность (ASTM D6184, DIN 51817): Определение количества выделившегося масла под давлением (склонность к расслаиванию).
  • Водостойкость (ASTM D1264, DIN 51807): Оценка сопротивления смазки вымыванию водой.
  • Испытание на коррозионную агрессивность (ASTM D4048, DIN 51802): Проверка воздействия смазки на медные пластины при повышенной температуре.
  • Определение содержания механических примесей (по различным стандартам): Оценка чистоты смазки.
  • Спектральный анализ: Определение элементного состава, концентрации MoS₂ (косвенно по содержанию Mo), наличие загрязняющих металлов.
• Эксплуатационные характеристики:
  • Четырехшариковая машина (ASTM D2596, DIN 51350-5): Измерение предела нагрузочной способности (ПОС, Weld Point), индекса нагрузки (ИН, Load Wear Index – LWI) и диаметра пятна износа (WSD) при разных нагрузках. Крайне важный тест для оценки противоизносных и противозадирных свойств, где MoS₂ должен показать значительное улучшение.
  • Тест на износ шарикоподшипника (ASTM D2266, DIN 51818): Оценка противоизносных свойств при умеренных нагрузках и высоких скоростях вращения.
  • Тест FE8 / FAG (DIN 51819): Оценка срока службы и износостойкости смазки в роликовых подшипниках при высоких нагрузках и/или температурах.
  • Тест SRV (ASTM D5706, DIN 51834-3): Оценка коэффициента трения (КОФ) и износа в условиях колебательного движения при различных температурах и нагрузках. Эффективен для моделирования условий в ШРУСах.
  • Испытание на окисление (ASTM D942, DIN 51808): Оценка устойчивости смазки к окислению под давлением кислорода при повышенной температуре.
  • Адгезионные тесты: Качественные и количественные методы оценки способности смазки удерживаться на вертикальных и наклонных поверхностях.
  • Микроскопия (оптическая, электронная): Оценка дисперсности и распределения частиц MoS₂ в смазке, анализ поверхности трения после испытаний (формирование защитного слоя MoS₂).

4. Испытательное оборудование

Для реализации описанных методов применяется специализированное оборудование:

• Пенетрометр: Установка для измерения консистенции по глубине погружения стандартного конуса.
• Аппарат для определения температуры каплепадения: Термостат с нагревателем и каплеулавливателем.
• Коллоидный стабилометр (Grease Worker / Oil Separation Tester): Устройства для механического перемешивания или создания давления для оценки выделения масла.
• Аппарат водостойкости: Установка для разбрызгивания воды на образец смазки под определенным углом и температурой.
• Коррозионная печь: Термостат с держателями для медных пластинок и образцов смазки.
• Четырехшариковая машина: Основной прибор для оценки противозадирных свойств. Состоит из стационарного нижнего блока с тремя шарами, верхнего вращающегося шара, механизма нагружения и измерения момента трения/износа.
• Машина для испытания шарикоподшипников на износ: Установка с вращающимся валом, нагруженным подшипником, погруженным в смазку.
• Подшипниковый тестер FE8/FAG: Специализированная установка для испытаний роликовых подшипников в заданных условиях нагрузки, скорости и температуры с контролем момента трения и температуры.
• Трибометр SRV (Schwingung Reibung Verschleiß): Прибор для измерения коэффициента трения и износа в условиях колебательного контакта "шар-плоскость" или "ролик-плоскость" при контролируемых температуре, нагрузке, частоте и амплитуде.
• Бомба окисления: Герметичный сосуд под давлением кислорода, помещаемый в термостат.
• Спектрометры: Атомно-абсорбционные (ААС) или индуктивно-связанной плазмы (ИСП-АЭС/ИСП-МС) для определения элементного состава.
• Микроскопы: Оптические и сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) для анализа структуры смазки и поверхностей трения.

Заключение
Комплексная проверка литиевых смазок с дисульфидом молибдена является обязательным этапом для гарантии их эффективности и надежности в ответственных узлах трения. Сочетание стандартизированных физико-химических тестов с реологическими и трибологическими испытаниями на специализированном оборудовании позволяет всесторонне оценить ключевые свойства смазки: стабильность, температурный диапазон, водостойкость и, что наиболее важно, ее способность предотвращать износ и задиры благодаря синергетическому действию литиевого мыла и твердой смазки MoS₂. Результаты таких испытаний служат основанием для выбора смазки под конкретные условия эксплуатации и контроля ее качества.