КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Ремонтно-восстановительные препараты
Ремонтно-восстановительные препараты (РВП) на основе данных [14] по компонентному составу, физико-химическим процессам взаимодействия с трущимися поверхностями, свойствам получаемых покрытий (защитных пленок), а также механизму функционирования в процессе дальнейшей эксплуатации автомобиля можно разделить на три основные группы: реметаллизанты (металлоплакирующие соединения), полимерсодержащие препараты и геомодификаторы. К восстановителям (в основном по критерию повышения технико-экономических показателей обработанной техники) относятся также кондиционеры поверхности, слоистые добавки-модификаторы и нано-препараты. Применение РВП определяется техническим состоянием автомобиля. При этом необходимость того или иного воздействия оценивается на основании результатов технической диагностики. По результатам диагностирования назначаются либо профилактические препараты более «мягкого» действия, либо препараты, обеспечивающие интенсивное воздействие на трущиеся соединения и агрегаты автомобиля. Весь процесс (цикл) изнашивания детали, как и вообще функционирования соединения или машины в целом между капитальными ремонтами, можно разделить во времени на три этапа (периода) развития процессов или эксплуатации объекта: • период приработки изделия; • период нормативной работы (установившегося процесса изнашивания); • зону аварийной эксплуатации (катастрофического изнашивания). Для каждого из этих периодов в зависимости от решаемой задачи (технического состояния автомобиля, условий эксплуатации и ожидаемых результатов), современные наука и техника предлагают ряд технологий применения ремонтно-восстановительных препаратов (РВП) при безразборном сервисе, в том числе в процессе непрекращающейся эксплуатации, что не менее важно. К основным технологиям относятся: 1. Приработка (обкатка) агрегатов нового или капитально отремонтированного автомобиля. 2. Профилактика износа и поддержание работоспособности узлов автомобиля. 3. Автохимический тюнинг двигателя. 4. Технологии безразборного восстановления. Ремонтно-восстановительные препараты (РВП) по компонентному составу, физико-химическим процессам взаимодействия с трущимися поверхностями, свойствам получаемых покрытий (защитных пленок), а также механизму функционирования в процессе дальнейшей эксплуатации автомобиля можно разделить на три основные группы: - реметаллизанты (металлоплакирующие композиции), - полимерсодержащие препараты, - геомодификаторы. К препаратам, только повышающим технико-экономических показателей обработанной техники, относят - кондиционеры поверхности, - слоистые добавки-модификаторы, - нано-препараты. Реметаллизанты (металлоплакирующие композиции) Реметаллизанты подразделяются на порошковые и ионные. Порошковые металлоплакирующие препараты в основе содержат ультрадисперсные порошки. В качестве плакирующих металлов используются медь, олово, цинк, железо, алюминий, свинец, серебро, хром, никель, а также молибден. Ионные препараты содержат полностью маслорастворимые соли пластичных металлов, органические кислоты, мыла жирных и нафтеновых кислот, жирные амиды, эфиры жирных кислот и спиртов, а также глицерин. Металлсодержащие смазочные композиции, кроме порошкообразных металлов, содержат активные химические компоненты, способные образовывать структуры, необходимые для реализации эффекта безызносности. Под действием жирных кислот и других органических компонентов поверхности трения пластифицируются, что способствует быстрому созданию оптимальных шероховатостей. Далее при температурах порядка 423—477 К на поверхностях образуются тончайшие структуры плакирующего металла (толщиной около 100 нм) — сервовитная пленка, а на ее поверхности под действием содержащихся в присадке активных СООН-групп и компонентов смазочного материала формируется полимерная пленка — «серфинг-пленка». Характеристики наиболее известных реметаллизантов представлены в табл. 3.1. При применении препаратов этой группы необходимо учитывать следующие особенности: 1. При совместном применении хрома или цинка и дисульфида молибдена, последний дезактивирует первые. 2. Частицы ультрадисперсных порошков в смазочном материале стремятся осесть из дисперсии (РиМЕТ, «Ресурс», Lubrifilm, «Супермет» и др.), что может привести к закупориванию масляных каналов в агрегате. Более стабильны ионные металлоплакирующие препараты. 3. При превышении рекомендуемой концентрации повышается интенсивность изнашивания, загрязнению и старению базового смазочного материала из-за восстановления ионов металлов и выпадению их в осадок. Полимерсодержащие препараты (м одификаторы)содержат политетрафторэтилен (ПТФЭ или тефлон), перфторполиэфир карбоновой кислоты (эпилам), фторопласт-4, перфторпропиленоксид, полисилоксан (силикон) и др. В настоящее время наиболее распространены препараты на основе ПТФЭ (химическая формула — (С2F4)n,где n=1000... 10000). В процессе обработки ПТФЭ покрывает трущиеся поверхности деталей, что заменяет трение металла о металл трением полимера по полимеру. В процессе применения эпиламных препаратов они могут образовывать так называемые структуры Ленгмюра в виде перпендикулярно ориентированных к поверхностям трения спиралей (рис. 3.5). Эпиламные структуры способны надежно удерживать в зоне трения смазочный материал.
Таблица 3.1. Характеристики наиболее известных реметаллизантов
Силиконы (полисилоксаны) — это полимерные кремнийорганические соединения, каучуки и смолы. Их основу составляет цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода. Углеводородные и другие органические радикалы различного структурного строения занимают боковые связи атомов кремния. Наибольшее практическое применение в качестве смазочных материалов находят полимеры с метильными радикалами (метилполисилоксаны) и этильными радикалами (этилполисилоксаны). Наиболее известные полимерсодержащие препараты представлены в табл. 3.2. При применении препаратов этой группы необходимо учитывать следующие особенности: 1. Тефлоновое покрытие на поверхностях трения постепенно насыщаться мелкодисперсными частицами износа и абразива. В результате трение полимер по полимеру переходит к трению в режиме абразивный материал — деталь.
Рис. 3.5. Фрагменты структуры Ленгмюра на поверхностях трения: 1 — смазочный материал; 2 — спиралевидные молекулы эпилама; 3 — трущиеся поверхности
Таблица 3. 2. Полимерсодержащие препараты
2. Применение полимерсодержащих препаратов способствует образованию смолистых отложений с белым налетом и нагара на днищах поршней и поршневых кольцах. 3. Из-за высоких рекомендуемых концентраций полимерсодержащих препаратов может существенно изменяются заявленные свойства базового масла. 4. На новых автомобилях с минимальными допусками на изготовление трущихся соединений применение полимерсодержащих препаратов, особенно с тефлоном, может привести к закупориванию масляных. 5. Применённый однажды полимерсодержащий препарат может находиться на трущихся поверхностях до 80 тыс. км пробега и блокировать применение других ремонтно-восстановительных препаратов и технологий. Геомодификаторы (ревитализанты). Материалы, имеющие в основе, главным образом, измельченный и модифицированный серпентит, а также другие минералы естественного и искусственного происхождения, получили наименование геомодификаторы. Все серпентины — зеленые минералы, имеющие слоистую структуру, отдаленно напоминающую графит. Химический состав серпентина: MgO — 43%, SiO2 — 44%, Н2О — 12,1...12,9%. Для получения необходимого эффекта от применения геомодификатора должно произойти его разрушение при наличии катализаторов (оксидов металлов) по формуле Мg6{Si|4010}(ОН)8 => 3Мg2{SiО4} + SiO2 + 4Н2O. До этого времени серпентин работает, как простой абразив. После разложения геомодификатора в очищенной зоне трения вместе с катализатором внедряются его керамические и металлокерамические частицы (фибриллы). Зона контакта обедняется свободным водородом, а поверхностные слои вследствие диффузии изменяют свою структуру и увеличивают прочность в несколько раз. В процессе дальнейшей работы на поверхностях трения формируется органно-металлокерамическое покрытие, частично восстанавливающее дефекты поверхности трения и обладающее высокими антифрикционными и противоизносными свойствами. Краткие характеристики препаратов представлены в табл. 3.3. При применении геомодификаторов в ДВС со степенью износа более 50% наблюдается некая оптимальная точка (момент времени) в процессе обработки, когда регистрируемый эффект достигает своего оптимального значения. Продолжение процесса обработки может привести к ряду негативных последствий: 1. Неразложившиеся частицы геомодификатора вдавливаются в мягкие поверхности трения и работают как абразивный материал по отношению к сопрягаемой поверхности детали (хромированное поршневое кольцо — гильза, вкладыш — шейка коленчатого вала). 2. Снижается теплопроводность обработанной геомодификатором поверхности, что может привести к перегреву двигателя или отдельных поверхностей.
Таблица 3.3 Наиболее известные марки геомодификаторов
3. Частицы порошковых материалов в смазочном материале стремятся осесть из дисперсии, что может привести к закупориванию масляных каналов в агрегате. Кондиционеры поверхности. Один из главных компонентов кондиционеров поверхности — галогенированные производные углеводородов — соединения, полученные замещением в структурной формуле углеводорода одного или более атомов галогена (хлора, фтора, брома, йода) равным числом атомов водорода. К активным компонентам таких присадок следует также отнести ряд соединений серы и фосфора. Механизм противозадирного действия хлорсодержащих соединений заключается в образовании хлоридов на локальных контактных микроучастках поверхностей трения в условиях высоких удельных нагрузок и скоростей скольжения, особенно в присутствии следов влаги. Сера и сернистые соединения образуют сульфидную пленку на поверхности металла уже при температуре 200 °С. Эта пленка содержит карбиды и оксиды железа и сульфаты железа (вследствие окислений). Толщина образовавшейся сульфидной пленки зависит от прочности связи серы в молекулах присадки и составляет 300—400 нм. В процессе работы сульфидная пленка непрерывно истирается и восстанавливается, однако ее средняя толщина остается постоянной. Металлические соли дитиофосфорных (ДТФ) кислот придают смазочным композициям высокие антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные, а также незначительные противозадирные свойства за счет химических реакций присадок с металлом поверхности и образованием на поверхностях трения фосфатов металлов, имеющих высокое сопротивление к сдвигу. Противоизносное действие дитиофосфатов или дитиокарбонатов молибдена в основном реализуется вследствие химического модифицирования этих соединений продуктами термического разложения на поверхностях пар трения и последующего образования на них полимолекулярного граничного слоя. Продукты разложения вступают в реакцию с ювенильными поверхностями трения и насыщают их серой, молибденом и (в некоторых случаях) фосфором. Далее при высоких температурах при дальнейшем разложении присадки образуются соединения МоS2 и МоO4 или их модификации, формирующие полимолекулярный противоизносный и антифрикционный граничный слой. Особенность кондиционирования металла на основе железа при использовании препарата Fenon заключается в дополнительном пластифицировании поверхностей трения и формировании на них тончайшего слоя, по свойствам близкого к сервовитной пленке, характерной для эффекта безызносности. Назначение и состав наиболее известных кондиционеров представлены в табл. 3.4. При применении препаратов этой группы необходимо учитывать, что в смазочных материалах галогенные соединения способствуют образованию кислот, которые повышают кислотное число базового смазочного материала, а следовательно, ускоряют его старение. Слоистые добавки. В состав этих препаратов входят элементы с низкимусилием сдвига между слоями: дисульфиды молибдена (МоS2), вольфрама (WS2), тантала (ТаS2) и ниобия (NbS2), диселениты молибдена (МоSe2), титана (ТiSe2) и ниобия (NbSe2), трисульфид молибдена (МоS3), графит (С), нитрид бора (BN — белый графит) и др. При работе слоистый материал заполняет (сглаживает) микронеровности поверхностей трения, вследствие чего до 50% снижается коэффициент трения и интенсивность изнашивания обработанных поверхностей. Слоистые добавки необходимо вводить при каждой замене масла, так как свежее вымывает частицы слоистого материала из микронеровностей.
Таблица 3.4. Характеристики наиболее известных кондиционеров поверхности
Диаметр частиц должен быть больше максимальной высоты микронеровностей. Для стабилизации дисперсий слоистых материалов и предотвращения их оседания в фильтрах маслосистем) приходится дополнительно вводить в смазочные материалы сульфонаты, алкилфеноляты, эфиры, кетоны, сополимеры этилена и пропилена, полимеризованное растительное масло, фталиевый ангидрит, танин, церизин. Все это перегружает пакет присадок базового смазочного материала. Характеристики наиболее известных слоистых добавок даны в табл. 3.5.
Таблица 3.5. Характеристики наиболее известных слоистых добавок
Применение слоистых препаратов в качестве добавок, а также готовых моторных масел, содержащих слоистые составляющие, имеет ряд особенностей: 1. Не допустимо совместное применение дисульфида молибдена, цинка и кальций, так как вследствие их взаимодействия и возможно выпадение осадка. 2. Частицы добавок в смазочном материале стремятся осесть из дисперсии, что может привести к закупориванию масляных каналов в агрегате. 3. Добавки графита или дисульфида молибдена визуально «маскируют» качество очистки систем двигателя и интенсивность старения моторного масла. 4. Под воздействием кислорода происходит распад дисульфида с образованием оксида молибдена, обладающего высокой абразивной способностью, а попадающая влага способствует образованию серной кислоты. Нанопрепараты -препараты, содержащие в своем составе наночастицы: алмазы, фуллерены и рекондиционеры. Наноструктуры обладают сочетанием ряда параметров и физических явлений, несвойственных традиционным моно- и поликристаллическим состояниям материалов. Изменения свойств материалов проявляются, когда средний размер кристаллических зерен не превышает 100 нм, а наиболее ярко выражены и эффективны при размере зерен менее 10 нм. В структуре алмаза (рис. 3.6, а) каждый атом углерода расположен в центре тетраэдра, вершины которого — четыре ближайших атома. Соседние атомы связаны между собой ковалентными связями. Такая структура определяет свойства алмаза как минерала с самой высокой твердостью из всех известных в природе материалов. Рис. 3.6. Аллотропные формы углерода: а-решетка алмаза, б-молекула фуллерена C60
В настоящее время стала известна еще одна аллотропная форма углерода — так называемый фуллерен, представляющий собой многоатомные молекулы углерода С60 (рис. 3.6, б). Каждый атом углерода в молекуле С60 находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и принципиально неотличим от других атомов углерода. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью. Толщина сферической оболочки составляет 0,1 нм, радиус молекулы С60=0,357 нм. Длина связи С–С в пятиугольнике 0,143 нм, в шестиугольнике — 0,139 нм. Фуллерены были обнаружены в природном углеродном минерале шунгите. Открытие углеродных «гороховых стручков» — фуллеренов внутри одностенных углеродных нанотрубок — расширило границы возможных применений нанотрубок. Фуллерены внутри трубок выстраиваются в упорядоченные одномерные цепочки. Алмазосодержащая смазочная композиция обладает высокими антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами, а также высокой коллоидной стабильностью. Содержание наночастиц в рабочей среде в ничтожных количествах (всего 0,001–0,003%) обеспечивает мягкую безабразивную приработку деталей в двигателях и трансмиссии. Рекондиционеры — препараты, способствующие возвращению условий трения и изнашивания к нормальному состоянию. При получении рекондиционеров проводится модификация бентонитовой глины фторуглеродным ПАВ, то есть получаются наночастички глины с поверхностью, аналогичной тефлоновой. Замечания к данной группе: 1. Частицы добавок в смазочном материале стремятся осесть из дисперсии, что может привести к закупориванию масляных каналов в агрегате. 2. Твердые наночастицы вдавливаются в мягкие поверхности трения и работают как абразивный материал по отношению к сопрягаемой поверхности детали. 3. Углеродные трубки весьма схожи по негативному воздействию с обычной сажей. Наночастицы легко могут проникать в организм (в клетки через поры их стенок) и накапливаться в органах.
Таблица 3.6. Характеристики нанопрепаратов для моторных масел
Глава 4
Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 2454; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |