RU2201998C2 - Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения - Google Patents
Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201998C2 RU2201998C2 RU2001117721A RU2001117721A RU2201998C2 RU 2201998 C2 RU2201998 C2 RU 2201998C2 RU 2001117721 A RU2001117721 A RU 2001117721A RU 2001117721 A RU2001117721 A RU 2001117721A RU 2201998 C2 RU2201998 C2 RU 2201998C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- friction
- mixture
- iron
- catalyst
- chrysotile
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам модификации железосодержащих поверхностей узлов трения. Предложен способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения, заключающийся в том, что в зону обработки поверхностей трения подают предварительно приготовленную смесь дисперсионных частиц минералов в виде α-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного, доломита, а также графит или/и шунгит, катализатор и поверхностно-активное вещество (ПАВ) при следующем их соотношении, мас.%: α-хризотил 30...40, ортохризотил 30... 40, лизардит ленточный 10...20, доломит 5...15, графит 0...5, шунгит 0...5, катализатор 2...5, ПАВ 3...8, дисперсность частиц минеральных компонентов и катализатора соответствует 1-30 мкм при расходе указанной смеси на обрабатываемые поверхности трения, равном 0,0015-0,003 г/см2. Изобретение позволяет создать эффективный технологический процесс модификации железосодержащих поверхностей трения для узлов и механизмов с минимизированным расходом компонентов и с составом, удовлетворяющим санитарно-гигиеническим нормам эксплуатации машин и механизмов, не взаимодействующих с углеводородными материалами, а также повысить износостойкость модифицируемых поверхностей в целом. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к способам модификации железосодержащих поверхностей узлов трения и предназначено для снижения механических потерь на трение, увеличение долговечности поверхностей трения в узлах и механизмах, работающих в контакте с агрессивными соляными, водно-спиртовыми растворами, а также в режиме сухого трения, и может быть использовано для одновременного восстановления металлических трущихся поверхностей.
Известен способ модификации металлических поверхностей трения (патент РФ 2049108). Данный способ обеспечивает снижение механических потерь на трение и повышение долговечности трущихся поверхностей путем взаимодействия с последними твердосмазочного покрытия толщиной 10...15 мкм. Смазочный материал содержит масло минеральное базовое и 0,5...1,0 мас.% присадки в виде продукта взаимодействия олеиновой кислоты и молибденовокислого аммония.
Известный способ улучшает антифрикционные и противоизносные свойства металлических поверхностей трения, но при этом не может быть использован для ремонтно-восстановительных работ при модификации поверхностей трения, что ограничивает технологические возможности данного способа.
Вместе с тем известны способы модификации железосодержащих поверхностей узлов трения, обеспечивающие одновременное восстановление изношенных поверхностей трения с улучшением антифрикционных и противоизносных свойств (патенты РФ 2093719, 2135638, 2149741, 2160856).
Согласно способу модификации по патенту 2093719 между трущимися металлическими поверхностями размещают смесь абразивоподобного минерального порошка со связующим. Производят приработку трущихся поверхностей. В качестве минерального сырья используют смесь хризотила, каолинита, оксидов лантана, иттрия, алюминия и железа при дисперсности вводимых порошков 4...10 мкм.
Однако высокая адсорбционная способность каолинита приводит к нейтрализации положительного эффекта антиокислительных присадок, имеющихся в составе базовых масел. Использование в качестве основы для приготовления порошкообразной минеральной смеси хризотилов без идентификации их химико-минералогических свойств приводит:
к усложнению процесса подготовки этой породы к использованию в порошкообразной смеси ремонтно-восстановительного состава вследствие увеличения технологического времени на измельчение, дегидрацию.
к усложнению процесса подготовки этой породы к использованию в порошкообразной смеси ремонтно-восстановительного состава вследствие увеличения технологического времени на измельчение, дегидрацию.
В изобретении по патенту 2135638 предлагается способ модификации железосодержащих поверхностей трения, согласно которому на поверхности трения подают смазку, в которую введен ремонтно-восстановительный состав, содержащий измельченные до размера частиц 5-10 мкм компоненты минералов офита (Mg6{ Si4O10} (OH)8), нефрита (Са2(Mg,Fe)5{SiO4O11}(OH)2), шунгита. Названный ремонтно-восстановительный состав дополнительно содержит катализатор, например, силикагель (Nа2SiO3) до 10 мас.%.
При осуществлении технологического процесса предварительно изготавливают ремонтно-восстановительный состав, смесь измельченных компонентов которого вводят в углеродводородный носитель (например, смазку). Осуществляют приработку технологической среды на поверхностях трения в течение 0,5...1,5 час. Затем при эксплуатации узла трения происходит процесс формирования на контактных поверхностях модифицирующего покрытия, одновременно обеспечивающего восстановление изношенных поверхностей, повышение их износостойкости. Процесс реализуется за счет выравнивания абразивными частицами состава изношенных поверхностей, сопровождающегося дальнейшим измельчением частиц состава. При эксплуатации поверхностей трения происходят реакции замещения атомов магния в узлах кристаллических решеток минеральных частиц порошкообразного состава на атомы железа поверхностного слоя контактных поверхностей деталей, при этом на контактных изношенных поверхностях образуется защитный слой, компенсирующий износ. В результате повышается также долговечность контактных поверхностей, в том числе за счет улучшения их антифрикционных и противоизносных свойств, что подтверждается описанием примеров реализации известного способа.
Однако, как следует из примеров реализации заявленного изобретения, ремонтно-восстановительный процесс на контактных поверхностях узлов трения осуществляется, по меньшей мере, в течение 25 час. Технологическое время модификационной обработки железосодержащих поверхностей трения свидетельствует: о недостаточности адгезионной прочности частиц ремонтно-восстановительного состава по отношению к микрообрабатываемым поверхностям трения; о наличии значительных сдвиговых напряжений в условиях пристенного скольжения технологической среды относительно трущихся поверхностей; о неэффективности компонентно-количественного подбора композиции минеральной смеси.
В способе модификации железосодержащих поверхностей трения по патенту 2160856 предложено использование технологической среды, содержащей углеродно-водородный носитель (связующее) и измельченную смесь минералов в количестве 0,5 мас. %. В качестве минеральной смеси используют Mg3Si2O5(OH)4, MgFe2O4, MoS2, а также сопутствующие редкоземельные. При реализации технологического процесса технологическую среду предварительно механоактивизируют при Т=100-120oС. Последнее обстоятельство усложняет технологический процесс, а использование в минералогической смеси соединения MoS2 ограничивает технологические возможности известного способа по следующим обстоятельствам:
указанное соединение при эксплуатации технологической среды окисляется в МоS3, абразивное действие среды повышается;
при использовании указанного соединения в технологической среде, содержащей базовое масло с антиокислителями фенольного и аминного типа, происходит снижение антиокислительных свойств масел.
указанное соединение при эксплуатации технологической среды окисляется в МоS3, абразивное действие среды повышается;
при использовании указанного соединения в технологической среде, содержащей базовое масло с антиокислителями фенольного и аминного типа, происходит снижение антиокислительных свойств масел.
В патенте 2149741 (или патент Украины 24442) техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога к заявляемому способу, модификация железосодержащих поверхностей трения осуществляется с использованием технологической среды, содержащей углеродводородный носитель (базовое масло или смазка (литол)) и 0,05...20 мас.% ремонтно-восстановительного состава. Ремонтно-восстановительный состав имеет порошкообразную смесь природных минералов, содержащих аморфную двуокись кремния и катализаторы на основе шунгита и редкоземельных металлов. В качестве природных минералов используют группу минералов подкласса слоистых силикатов из структурных модификаций (Mg3{Si2O5} (OH)4), что предпочтительно соответствует смеси серпентина и шунгита или смеси серпентина, каолинита и шунгита. Процесс модификации поверхностей трения в зависимости от узла трения или соединения осуществляется в эксплуатационном режиме последних в течение 5...65 часов.
Однако, как уже отмечалось, затрачиваемое на реализацию способа технологическое время свидетельствует о неэффективности компонентно-количественного выбора минералогической смеси ремонтно-восстановительного состава. При этом ускоряется процесс "старения" базового масла, используемого в качестве носителя в технологической среде.
Таким образом, анализ известных технических решений показал, что эффективность модификации железосодержащих поверхностей трения зависит от ремонтно-восстановительного состава, используемого в технологической среде, от наличия других добавок, повышающих эффективность и интенсивность взаимодействия элементарных частиц состава с металлом поверхностей трения.
Анализ известного уровня техники подтвердил, что выбор компонентно-количественной композиции состава, используемого при осуществлении технологического процесса, в целом определяет эффективность, интенсивность процесса в условиях эксплуатации пар трения.
Анализ уровня техники также показал, что известные технологические процессы модификации изношенных поверхностей трений осуществляют с использованием технологической среды, содержащей углеродводородный носитель, наличие которого вследствие трибохимических процессов в зоне трения повышает эффективность образования защитного противоизносного слоя на контактных поверхностях.
Однако значительное количество железосодержащих поверхностей работают в узлах и механизмах, в которых использование углеродводородных носителей (смазочных материалов), в том числе по санитарно-гигиеническим нормам, исключено. К такому типу машин и механизмов относится оборудование мясоперерабатывающей промышленности, механизмы которого работают при взаимодействии с агрессивными соляными растворами, оборудование, работающее с водно-спиртовыми растворами, табачное оборудование, работающее в режиме сухого трения, и др.
В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи по созданию эффективного технологического процесса модификации железосодержащих поверхностей трения для узлов и механизмов, режим работы которых осуществляется без углеродводородных материалов.
В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи по подбору такого состава компонентов для технологического процесса модификации поверхностей трения, который бы удовлетворял санитарно-гигиеническим нормам, предъявляемым к эксплуатации машин и механизмов,
В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи подбора минимизированного расхода компонентов, выбранного состава, для реализации технологического процесса модификации поверхностей трения, эксплуатируемых без смазочных материалов на основе углеродводорода.
В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи подбора минимизированного расхода компонентов, выбранного состава, для реализации технологического процесса модификации поверхностей трения, эксплуатируемых без смазочных материалов на основе углеродводорода.
Для решения поставленной технической задачи предложен способ модификации железосодержащих поверхностей трения, согласно которому в зону обработки поверхностей трения подают предварительно приготовленную смесь дисперсионных частиц минералов в виде α-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного, доломита, а также графит или/и шунгит, катализатор и поверхностно активное вещество (ПАВ) при следующем их соотношении, мас.%:
α-Хризотил - 30...40
Ортохризотил - 30...40
Лизардит ленточный - 10...20
Доломит - 5...15
Графит - 0...5
Шунгит - 0...5
Катализатор - 2...5
ПАВ - 3...8
дисперсность частиц минеральных компонентов и катализатора соответствует 1...30 мкм при расходе указанной смеси на обрабатываемые поверхности трения, равном 0,0015...0,003 г/см2.
α-Хризотил - 30...40
Ортохризотил - 30...40
Лизардит ленточный - 10...20
Доломит - 5...15
Графит - 0...5
Шунгит - 0...5
Катализатор - 2...5
ПАВ - 3...8
дисперсность частиц минеральных компонентов и катализатора соответствует 1...30 мкм при расходе указанной смеси на обрабатываемые поверхности трения, равном 0,0015...0,003 г/см2.
Согласно изобретению в качестве катализатора используют оксиды редкоземельных металлов или платины либо их смеси.
Согласно изобретению в качестве поверхностно-активных веществ используют натрий азотистокислый, или натрий двууглекислый, или никель азотнокислый.
Согласно изобретению при измельчении компонентов их классифицируют на группы с дисперсностью частиц 1...4 мкм, 4...15 мкм, 15...30 мкм.
Согласно изобретению при модификации открытых железосодержащих поверхностей, образующих пары трения периодического контакта, порошкообразный состав наносят на поверхности, которые предварительно обрабатывают носителем-фиксатором в виде эпоксидной смолы, или силикатного клея, или акриловой смолы.
Достигаемый при реализации изобретения результат по обеспечению эффективности модификации железосодержащих поверхностей трения, работающих в узлах и механизмах, не взаимодействующих с углеродводородными материалами (минеральные, п/синтетические, синтетические базовые масла, смазки) основан одновременно на физико-химических процессах взаимодействия железосодержащей основы поверхностей трения и компонентов, входящих в состав порошкообразной смеси. При осуществлении процесса обеспечивается:
очистка изношенных контактных поверхностей трения от продуктов разрушения металла и загрязнений;
доизмельчение частиц порошкообразной смеси при контактном взаимодействии поверхностей узлов трения;
повышение температур и давления в микрозонах контактного взаимодействия поверхностей трения с ремонтно-восстановительным составом приводит к образованию в зонах контакта неустойчивого переходного состояния приповерхностных поликристаллов железа и к реакционному взаимодействию последнего с углеродом, составляющим основу графита и шунгита, а также к реакционному замещению форстеритовой составляющей минералогической смеси (MgSiO2) на фаялитовую составляющую (FeSiO2). В результате в приповерхностных слоях модифицируемых поверхностей трения образуются карбиды железа и фаялит (FeSiO2), являющиеся основой вновь образуемого приповерхностного защитного слоя;
повышение износостойкости модифицированных по способу поверхностей трения за счет указанных реакционных процессов между молекулами (Mg, Fe, Si, С).
очистка изношенных контактных поверхностей трения от продуктов разрушения металла и загрязнений;
доизмельчение частиц порошкообразной смеси при контактном взаимодействии поверхностей узлов трения;
повышение температур и давления в микрозонах контактного взаимодействия поверхностей трения с ремонтно-восстановительным составом приводит к образованию в зонах контакта неустойчивого переходного состояния приповерхностных поликристаллов железа и к реакционному взаимодействию последнего с углеродом, составляющим основу графита и шунгита, а также к реакционному замещению форстеритовой составляющей минералогической смеси (MgSiO2) на фаялитовую составляющую (FeSiO2). В результате в приповерхностных слоях модифицируемых поверхностей трения образуются карбиды железа и фаялит (FeSiO2), являющиеся основой вновь образуемого приповерхностного защитного слоя;
повышение износостойкости модифицированных по способу поверхностей трения за счет указанных реакционных процессов между молекулами (Mg, Fe, Si, С).
Таким образом, предлагаемый способ модификации железосодержащих поверхностей за счет выбора композиции ремонтно-восстановительного состава, количественного соотношения компонентов в составе, начально-заданной дисперсности частиц состава, заданного расхода состава на обрабатываемые площади поверхностей трения создает комплексное воздействие на изношенные поверхности трения с образованием на них защитного слоя высокой износостойкости.
Установлено, что изменение компонентов и их мас.% соотношения в составе, изменение дисперсности частиц компонентов состава, изменение количественного расхода состава на обрабатываемые площади нецелесообразно и не приводит к улучшению технологического процесса восстановления изношенных поверхностей трения.
Способ модификации железосодержащих поверхностей трения осуществляется с использованием известных в соответствующих отраслях промышленности материалов и оборудования для их обработки и приготовления.
Перед приготовлением порошкообразной смеси осуществляют:
селективный отбор минерального сырья ультрабазитовых пород, соответственно, α-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного.
селективный отбор минерального сырья ультрабазитовых пород, соответственно, α-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного.
Отбор α-хризотила (Mg3Si2O5(OH)4) осуществляют без примесей шпинелей (Fе3О4), когенита (Fе3С), брусита (Mg, Fe)(OH)2; пластинки минерала лизардита ленточного (Mg3Si2O5(OH)4) и волокнистого хризотил-асбеста /ортохризотил (Mg6{Si4O10}(OH)8)/ отбирается без примесей.
Используемый в ремонтно-восстановительном составе доломит CaMg(CO3)2 не имеет кварца (SiO2) и органики.
В процессе селективного отбора минерального сырья осуществляют обогащение минералов традиционно известными методами путем очистки их от примесей, в том числе с использованием отмывки в воде α-хризотила, обработки его 20% уксусной кислотой для удаления брусита. Из ортохризотила удаляются вкрапления магматитов и брусита и производится его обработка 20% уксусной кислотой. Лизардит ленточный отмывается в воде и обрабатывается 1-N HCl при температуре 95oС для удаления реликтов карбонатов.
После обогащения указанных минералов их сушат, предварительно измельчают, производят магнитную сепарацию, сушат с последующим измельчением до заданной по процессу дисперсности частиц, составляющих 80...90% в массе по каждому измельчаемому компоненту. Измельчение минеральных компонентов осуществляют до дисперсности их частиц 1...4 мкм, или 4...15 мкм, или 10...30 мкм. Названные параметры по дисперсности частиц обеспечиваются при их измельчении с последующей классификацией (сортировкой).
Для узлов трения при конструктивно заданных зазорах пар трения 100...250 мкм дисперсность частиц 1...15 мкм, свыше 250 мкм дисперсность до 30 мкм. Последнее из указанных соотношений между зазорами пар трения и дисперсностью частиц соответствует, преимущественно, открытым поверхностям трения со значительной площадью обработки.
Заданная дисперсность частиц компонентов для узлов трения оптимальна. Увеличение дисперсности частиц более 15 мкм для поверхностей трения (при радиальных или других зазорах между ними, меньших 250 мкм) повышает абразивное действие минеральных компонентов на поверхности обработки, дестабилизирует процесс выравнивания приповерхностных слоев, увеличивает контактное давление в зонах приработки, что снижает эффективность последующего процесса по образованию на поверхностях трения защитного слоя. Уменьшение дисперсности частиц минеральных компонентов (менее 10 мкм) при обработке поверхностей (зазор между контактными поверхностями более 250 мкм) приводит к ухудшению процесса контактного взаимодействия частиц с обрабатываемыми поверхностями преимущественно за счет снижения температурных параметров в зонах контакта, что ухудшает последующую эффективность приработки поверхностей и образование на них защитного слоя.
Полученные в результате помола минеральные компоненты, а также входящие в композицию ремонтно-восстановительного состава сухие химические добавки в виде катализаторов и поверхностно-активных веществ смешиваются традиционно известным образом, при этом дисперсность частиц катализаторов равнозначна минеральным компонентам.
В качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) предпочтительно используют натрий азотистокислый (NaNO2), или натрий двууглекислый (NaHCO3), или никель азотнокислый {(Ni2(NО3)26H2О}.
Натрий азотистокислый (NaNO2) - - ГОСТ 4197-66
Натрий двууглекислый (NaHCO3) - - ГОСТ 4201-66
Никель азотнокислый {Ni2(NO3)2•6Н2O} - - ГОСТ 4055-66
В качестве катализаторов используют оксиды редкоземельных металлов или платины. Использование редкоземельных металлов в качестве катализаторов в композиции технологической среды, реализующей процесс модификации изношенных поверхностей трения, как уже отмечалось выше, известно. Известно также применение соединений платины в качестве высокоэффективного катализатора (см. , например, М.Х. Карапетьянц и др. "Общая и неорганическая химия", М., Химия, 1981 г., стр. 578).
Натрий двууглекислый (NaHCO3) - - ГОСТ 4201-66
Никель азотнокислый {Ni2(NO3)2•6Н2O} - - ГОСТ 4055-66
В качестве катализаторов используют оксиды редкоземельных металлов или платины. Использование редкоземельных металлов в качестве катализаторов в композиции технологической среды, реализующей процесс модификации изношенных поверхностей трения, как уже отмечалось выше, известно. Известно также применение соединений платины в качестве высокоэффективного катализатора (см. , например, М.Х. Карапетьянц и др. "Общая и неорганическая химия", М., Химия, 1981 г., стр. 578).
Для приготовления ремонтно-восстановительного состава используют природный кристаллический графит марки ГС-4 (ГОСТ 8295-73) или коллоидные графиты марок С-1 или С-2 (ГОСТ 5261-50). Графиты марки С-1 имеют дисперсность частиц до 4 мкм; марка С-2 - дисперсность частиц до 15 мкм. Названные марки графитов не имеют абразивных частиц.
Приготовление ремонтно-восстановительного состава осуществляют при смешивании минеральных компонентов с указанными добавками при соотношении, мас. %:
α-Хризотил - 30...40
Ортохризотил - 30...40
Лизардит ленточный - 10...20
Доломит - 5...15
Графит - 0...5
Шунгит - 0...5
Катализатор - 2...5
ПАВ - 3...8
После приготовления полученных в результате смешивания с заданной дисперсностью частиц продукты в количестве 0,0015...0,003 г/см2 подают в зоны трения. С учетом характеристик последних по зазорам сопряжения каждый продукт имеет соответствующую этой зоне дисперсность частиц, указанную выше. Заданный расход продуктов на каждый 1 см2 оптимален. При расходе меньше 0,0015 г/см2 ухудшается выравнивание изношенных поверхностей трения в зоне контакта с ремонтно-восстановительным составом, особенно в открытых узлах трения. Снижается эффективность образования защитного слоя, толщина которого уменьшается в среднем на 5...10% в отличие от аналогичного параметра при расходе состава, равного 0,0015 г/см2 (данные получены при обработке открытых узлов трения редукторов машины Лоф-3000). При расходе ремонтно-восстановительного состава более 0,003 г/см2 эффективность образования защитного слоя существенно не меняется. Для подтверждения эффективности модификации железосодержащих узлов трения, работающих в контакте с соляными, водно-спиртовыми растворами, а также в режиме сухого трения были приготовлены ремонтно-восстановительные составы в соответствии с примерами, приведенными в таблице 1. Примеры 1-4 соответствуют заявляемому способу модификации поверхностей. Примеры 5 и 6 - контрольные.
α-Хризотил - 30...40
Ортохризотил - 30...40
Лизардит ленточный - 10...20
Доломит - 5...15
Графит - 0...5
Шунгит - 0...5
Катализатор - 2...5
ПАВ - 3...8
После приготовления полученных в результате смешивания с заданной дисперсностью частиц продукты в количестве 0,0015...0,003 г/см2 подают в зоны трения. С учетом характеристик последних по зазорам сопряжения каждый продукт имеет соответствующую этой зоне дисперсность частиц, указанную выше. Заданный расход продуктов на каждый 1 см2 оптимален. При расходе меньше 0,0015 г/см2 ухудшается выравнивание изношенных поверхностей трения в зоне контакта с ремонтно-восстановительным составом, особенно в открытых узлах трения. Снижается эффективность образования защитного слоя, толщина которого уменьшается в среднем на 5...10% в отличие от аналогичного параметра при расходе состава, равного 0,0015 г/см2 (данные получены при обработке открытых узлов трения редукторов машины Лоф-3000). При расходе ремонтно-восстановительного состава более 0,003 г/см2 эффективность образования защитного слоя существенно не меняется. Для подтверждения эффективности модификации железосодержащих узлов трения, работающих в контакте с соляными, водно-спиртовыми растворами, а также в режиме сухого трения были приготовлены ремонтно-восстановительные составы в соответствии с примерами, приведенными в таблице 1. Примеры 1-4 соответствуют заявляемому способу модификации поверхностей. Примеры 5 и 6 - контрольные.
Продукты (примеры 1-6), полученные в результате смешивания минеральных компонентов, катализатора и ПAB в количестве 0,2 г на каждый 1 дм2 модифицируемой железосодержащей поверхности, использовали соответственно:
пример 1 - обработка подшипников перекручивающего устройства вакуумного наполнителя (переработка мясного фарша) агрегата "Robot-500" (произ-во Германия). В данном случае осуществлялась модификация железосодержащих поверхностей закрытых узлов трения, работающих в режиме взаимодействия с агрессивной соляной средой. Перед модификацией поверхностей трения ремонтно-восстановительные составы в соответствии с примерами 1-3 оценивались по гигиеническим нормативам (стандарты МДУ, ПДК и т.д.). Установлено, что гигиенические характеристики продуктов соответствуют 4-му малоопасному классу, не обладают кожно-резорбтивным действием и выраженным кожно-раздражающим действием. Указанные показатели подтверждены протоколом ГЛЦ ГСЭН.
пример 1 - обработка подшипников перекручивающего устройства вакуумного наполнителя (переработка мясного фарша) агрегата "Robot-500" (произ-во Германия). В данном случае осуществлялась модификация железосодержащих поверхностей закрытых узлов трения, работающих в режиме взаимодействия с агрессивной соляной средой. Перед модификацией поверхностей трения ремонтно-восстановительные составы в соответствии с примерами 1-3 оценивались по гигиеническим нормативам (стандарты МДУ, ПДК и т.д.). Установлено, что гигиенические характеристики продуктов соответствуют 4-му малоопасному классу, не обладают кожно-резорбтивным действием и выраженным кожно-раздражающим действием. Указанные показатели подтверждены протоколом ГЛЦ ГСЭН.
Ремонтно-восстановительный состав по примеру 1 в количестве 0,2 г на каждый 1 дм2 обрабатываемых поверхностей трения (общая площадь обработки 10 дм2) предварительно смешивался с незначительным количеством агрессивно соляной среды, которая затем использовалась в штатном количестве названной среды, взаимодействующей в процессе эксплуатации с обрабатываемыми подшипникам перекручивающего устройства.
При оценке эффективности модификационной обработки поверхностей трения указанного устройства принимались во внимание параметры поверхностей по износу до обработки ремонтно-восстановительным составом и после модификации поверхностей. Средний срок эксплуатации подшипников (новых) составляет 15... 20 дней. После модификационной обработки (в течение 5 час при эксплуатационном режиме с последующим пролонгированием процесса обработки и течение 4 час) железосодержащих поверхностей подшипников перекручивающего устройства износа подшипников не наблюдалось в течение 130 дней, осевое биение не выявлено. Таким образом, срок службы подшипников увеличился в среднем в 6 раз, что свидетельствует об эффективности модификационной обработки поверхности трения ремонтно-восстановительным составом по примеру 1;
пример 2 - обработка корпуса подшипников качения продуктового насоса для пастеризации пивного сусла (водная среда с наличием спирта). Площадь обработки 50. . . 70 дм2, узел трения - закрытый. Для определения эффективности процесса модификации поверхностей трения учитывались технические характеристики обрабатываемого узла трения соответственно по температуре корпуса подшипников до обработки и после обработки ремонтно-восстановительным составом в течение 10...20 час в эксплуатационном режиме; по рабочему давлению и по току потребления. Результаты испытаний показали снижение температуры корпуса подшипников в среднем на 40% при более высоком рабочем давлении и снижении тока потребления в среднем на 12%. Приведенные данные свидетельствуют о эффективности используемого ремонтно-восстановительного состава по примеру 2 при модификации поверхностей закрытых узлов трения, эксплуатирующихся без смазочных материалов в режиме взаимодействия с водно-спиртовыми растворами;
примеры 3, 5 и 6 были использованы для модификации поверхностей в редуктор-балке и в узле кардана, используемых в оборудовании машины Лоф-3000 при производстве табачных изделий. В примерах 3 и 5 в отличие от примеров 1 и 2 вместо графита использован шунгит в соответствии с нормами производства табачной продукции. Площадь поверхностей обработки составила в среднем 10... 20 дм2. Обрабатываемые поверхности относятся к открытым узлам трения, режим работы пар трения соответствует сухому трению (исключается любой тип смазочного материала по условиям производства конечного продукта). При реализации модификационных процессов в соответствии с примерами 3, 5 и 6 оценка полученных результатов осуществлялась по показателям приведенным в таблице 2 и 3 соответственно для узла кардана и редуктора балки.
пример 2 - обработка корпуса подшипников качения продуктового насоса для пастеризации пивного сусла (водная среда с наличием спирта). Площадь обработки 50. . . 70 дм2, узел трения - закрытый. Для определения эффективности процесса модификации поверхностей трения учитывались технические характеристики обрабатываемого узла трения соответственно по температуре корпуса подшипников до обработки и после обработки ремонтно-восстановительным составом в течение 10...20 час в эксплуатационном режиме; по рабочему давлению и по току потребления. Результаты испытаний показали снижение температуры корпуса подшипников в среднем на 40% при более высоком рабочем давлении и снижении тока потребления в среднем на 12%. Приведенные данные свидетельствуют о эффективности используемого ремонтно-восстановительного состава по примеру 2 при модификации поверхностей закрытых узлов трения, эксплуатирующихся без смазочных материалов в режиме взаимодействия с водно-спиртовыми растворами;
примеры 3, 5 и 6 были использованы для модификации поверхностей в редуктор-балке и в узле кардана, используемых в оборудовании машины Лоф-3000 при производстве табачных изделий. В примерах 3 и 5 в отличие от примеров 1 и 2 вместо графита использован шунгит в соответствии с нормами производства табачной продукции. Площадь поверхностей обработки составила в среднем 10... 20 дм2. Обрабатываемые поверхности относятся к открытым узлам трения, режим работы пар трения соответствует сухому трению (исключается любой тип смазочного материала по условиям производства конечного продукта). При реализации модификационных процессов в соответствии с примерами 3, 5 и 6 оценка полученных результатов осуществлялась по показателям приведенным в таблице 2 и 3 соответственно для узла кардана и редуктора балки.
Приведенные в таблицах 2 и 3 результаты по модификации поверхностей трения с использованием ремонтно-восстановительных составов соответственно по примеру 3 - заявляемый способ и примерами 5 и 6 - контрольные примеры свидетельствуют о эффективности образования на обрабатываемых поверхностях защитного слоя в соответствии с примером 3 и о нецелесообразности использования процессов модификации с ремонтно-восстановительными составами, не содержащими или доломита, или графита (шунгита) - контрольные примеры 5 и 6;
пример 4 был реализован при модификации железосодержащих поверхностей трения в условиях штатной эксплуатации открытой зубчатой передачи механизма главного подъема заливочного крана, используемого в конверторном производстве. Площадь обработки составила 100...120 дм2. Расход ремонтно-восстановительного состава по примеру 4 соответствовал 0,2 г/дм2 (0,002 г/см2). При реализации процесса учитывались производственные данные по указанному узлу трения, в соответствии с которыми при износе зубьев венцов до 26%, эвольвенты 30% срок эксплуатации составляет 1...1,5 месяца. После обработки открытой зубчатой передачи указанного механизма срок эксплуатации составил 5 месяцев, что свидетельствует о эффективности заявляемого способа модификационной обработки железосодержащих поверхностей, эксплуатация которых осуществляется без взаимодействия с углеродводородными соединениями, составляющими основу смазочных материалов.
пример 4 был реализован при модификации железосодержащих поверхностей трения в условиях штатной эксплуатации открытой зубчатой передачи механизма главного подъема заливочного крана, используемого в конверторном производстве. Площадь обработки составила 100...120 дм2. Расход ремонтно-восстановительного состава по примеру 4 соответствовал 0,2 г/дм2 (0,002 г/см2). При реализации процесса учитывались производственные данные по указанному узлу трения, в соответствии с которыми при износе зубьев венцов до 26%, эвольвенты 30% срок эксплуатации составляет 1...1,5 месяца. После обработки открытой зубчатой передачи указанного механизма срок эксплуатации составил 5 месяцев, что свидетельствует о эффективности заявляемого способа модификационной обработки железосодержащих поверхностей, эксплуатация которых осуществляется без взаимодействия с углеродводородными соединениями, составляющими основу смазочных материалов.
Для подтверждения возможности использования заявляемого способа для модификации железосодержащих поверхностей трения, периодически взаимодействующих между собой, что, например, характерно для пар трения: железнодорожные рельсы - колеса электровоза (или тепловоза), поверхности железнодорожных рельс (площадь обработки 500 дм2) были модифицированы по примеру 4. Для повышения эффективности процесса с учетом периодического контактного сопряжения между парами трения поверхности железнодорожных рельс были предварительно обработаны носителем-фиксатором, соответствующим требованиям адгезионной устойчивости к железосодержащими соединениям. В качестве таких средств традиционно используют эпоксидные акриловые смолы, силикатные клеи. При реализации процесса использовали эпоксидную смолу. В результате периодического воздействия на железнодорожные рельсы в течение 40...50 час, с учетом штатного эксплуатационного режима визуальный осмотр обработанной зоны показал более высокую степень выровненности их по отношению к смежным участкам. Твердость поверхностного слоя, обработанного по заявляемому способу участка железнодорожных рельс, превысила аналогичные параметры смежных участков в среднем на 4...5%, что свидетельствует об эффективности заявляемого технологического процесса.
Таким образом, проведенные исследования в целом подтвердили оптимальность выбранного компонентного состава минералогических соединений, катализаторов и ПАВ, мac.% соотношения их в составе, заданного расхода ремонтно-восстановительного состава по отношению к площади обработки поверхностей трения, работающих в узлах и механизмах, не взаимодействующих с углеродводородными материалами (минеральные, п/синтетические, синтетические базовые масла, смазки). Исследования подтвердили образование на модифицируемых поверхностях трения приповерхностного защитного слоя на основе фаялита и карбида железа, объемная кристаллическая структура которых компенсирует износ локальных участков поверхностей трения, выравнивает их с повышением износостойкости модифицируемых поверхностей в целом.
Проведенный научно-технический анализ известного уровня техники, а также представленные в описании заявляемого технического решения исследования подтвердили наличие в названном решении новизны, изобретательского уровня, что свидетельствует о соответствие его критериям изобретения. Промышленная применимость изобретения подтверждена примерами реализации заявляемого способа модификации железосодержащих поверхностей узлов трения, используемых в механизмах различного назначения.
Claims (5)
1. Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения, заключающийся в том, что в зону обработки поверхностей трения подают предварительно приготовленную порошкообразную смесь дисперсионных частиц минералов в виде α-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного, доломита, а также графит или/и шунгит, катализатор и поверхностно-активное вещество (ПАВ) при следующем соотношении их, мас.%:
α-Хризотил - 30 ... 40
Ортохризотил - 30 ... 40
Лизардит ленточный - 10 ... 20
Доломит - 5 ... 15
Графит - 0 ... 5
Шунгит - 0 ... 5
Катализатор - 2 ... 5
ПАВ - 3 ... 8
дисперсность частиц минеральных компонентов и катализатора составляет 1-30 мкм, при этом смесь подают в зону обработки с расходом 0,0015-0,003 г/см2.
α-Хризотил - 30 ... 40
Ортохризотил - 30 ... 40
Лизардит ленточный - 10 ... 20
Доломит - 5 ... 15
Графит - 0 ... 5
Шунгит - 0 ... 5
Катализатор - 2 ... 5
ПАВ - 3 ... 8
дисперсность частиц минеральных компонентов и катализатора составляет 1-30 мкм, при этом смесь подают в зону обработки с расходом 0,0015-0,003 г/см2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют оксиды редкоземельных металлов или платины, или их смеси.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активных веществ используют натрий азотистокислый, или натрий двууглекислый, или никель азотнокислый.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при предварительном приготовлении смеси компоненты измельчают и классифицируют на группы с дисперсностью частиц 1...4, 4...15, 10...30 мкм.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при модификации железосодержащих поверхностей, образующих пары трения периодического контакта, порошкообразную смесь наносят на поверхности, которые предварительно обрабатывают носителем-фиксатором в виде эпоксидной смолы, или силикатного клея, или акриловой смолы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001117721A RU2201998C2 (ru) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001117721A RU2201998C2 (ru) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201998C2 true RU2201998C2 (ru) | 2003-04-10 |
Family
ID=20251185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001117721A RU2201998C2 (ru) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201998C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2559385C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-08-10 | Владимир Иванович Нежданов | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
| RU2623538C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2017-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени Д.К. Беляева" | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
| RU2633436C1 (ru) * | 2016-11-30 | 2017-10-12 | Алексей Борисович Розов | Способ формирования модифицированного антифрикционного слоя на рабочих поверхностях узла трения |
-
2001
- 2001-06-29 RU RU2001117721A patent/RU2201998C2/ru active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2559385C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-08-10 | Владимир Иванович Нежданов | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
| RU2623538C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2017-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени Д.К. Беляева" | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения |
| RU2633436C1 (ru) * | 2016-11-30 | 2017-10-12 | Алексей Борисович Розов | Способ формирования модифицированного антифрикционного слоя на рабочих поверхностях узла трения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100445353C (zh) | 一种金属/陶瓷纳米复合自修复添加剂及其制备方法 | |
| CN1324118C (zh) | 用于摩擦副处理的组合物 | |
| EP2061862B1 (en) | Method for composing a nano-particle metal treatment composition for creating a ceramic-metal layer | |
| EP2009081A1 (en) | Formulation which creates protection layers on the metal surface and method for preparing the same | |
| BRPI0922422B1 (pt) | The invention relates to a powder-based composition of iron, the use of a silicon compound in an improvedability additive, and methods of producing an iron-based powder composition and to produce a sintered layer of iron | |
| CN107384512A (zh) | 微纳米智能基金属磨损自修复材料及其制备和使用方法 | |
| CN104789297A (zh) | 金属磨损修复剂及其制备方法和润滑油 | |
| CN101070505A (zh) | 一种抗磨修复剂及其制备方法和应用 | |
| RU2201998C2 (ru) | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения | |
| RU2487192C1 (ru) | Способ получения антифрикционной композиции | |
| WO2005121402A1 (en) | Method and composition of materials for making wear resistant surface coating | |
| RU2415176C2 (ru) | Нанотехнологическая антифрикционная порошковая композиция (варианты), нанотехнологическая смазочная композиция и способ нанотехнологической смазки | |
| RU2201999C2 (ru) | Способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения | |
| CN101348908B (zh) | 一种金属零件磨损表面在线强化修复材料及其制备方法 | |
| RU2169208C1 (ru) | Состав для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей | |
| US11332624B2 (en) | Composition for coating friction surfaces | |
| JP2540281B2 (ja) | 摩擦材用粉鉄の原料及びその還元処理方法 | |
| CN100424156C (zh) | 金属抗磨减磨动态自修复润滑剂及其制备工艺 | |
| CN105419907A (zh) | 自修复溶液、其制备及使用方法 | |
| RU2149741C1 (ru) | Способ безразборного восстановления трущихся соединений | |
| Dolmatov | Applications of detonation nanodiamond | |
| RU2188227C1 (ru) | Триботехнический состав | |
| CN102250669B (zh) | 金属摩擦副表面精度智能再制造材料 | |
| WO2012108994A2 (en) | Metal treatment composition and method of treating rubbing surfaces | |
| US7977265B2 (en) | Triboceramic compound |