§ 8.2. Общие сведения о пластичных смазках

П ластичные смазки (ПС) представляют собой жидкие масла, специальным образом загущенные для того, чтобы придать им ряд эксплуатационных свойств, не обеспечиваемых ни жидкими, ни твер­дыми смазочными материалами. По физической структуре ПС пред­ставляют собой дисперсные (коллоидные) микронеоднородные системы, состоящие из дисперсионной среды и дисперсной фазы. Дисперсионной средой служат жидкие вещества, обладающие хорошими смазочными и ан­тикоррозионными свойства­ми; дисперсной фазой — твердые вещества, основным назначением которых явля­ется поддержание стабиль­ности системы и ограничение подвижности дисперсионной среды — ее загущение. Вещество, образующее дис­персную фазу, называют з а-густителем. Действие загустителя основано на том, что он создает в объеме смазки структурный каркас, во внутренних ячейках кото­рого жидкость удерживается силами взаимодействия меж­ду молекулами дисперсной фазы и дисперсионной сре­ды.

Структурный каркас (структура) ПС оказывает определяющее влияние на ее основные свойства. Структура зависит от природы загустителя. Частицы загустителя обычно имеют ните- или лен­товидную форму (рис. 8.5) с большим отношением длины (доходя­щей до десятых долей миллиметра) к диаметру, измеряемому десятыми долями микрометра. Такая геометрия частиц загустителя обеспечивает большие поверхности его контакта с маслом (до тысяч квадратных метров в грамме вещества) и, как следствие этого, боль­шую величину адсорбционных сил, связывающих загуститель с мас­лом. Эти силы обеспечивают устойчивость, неразделенность смазки, которую принято определять как ее коллоидную стабильность.

В зависимости от назначения различают антифрикционные (пред­назначенные для снижения трения и износа в механизмах), консервационные (предохранительные, защитные), предназначенные для защиты металлов от коррозионного воздействия, и уплотнительные ПС, предназначенные для герметизации зазоров в механизмах. Большинство современных ПС, удовлетворяя требованиям по своему прямому назначению, одновременно обладают определенными свой­ствами, допускающими их использование и по другим назначениям, например антифрикционные ПС в некоторых случаях можно исполь­зовать как консервационные или уплотнительные. Существуют также ПС, обладающие специальными свойствами. Например, электропро­водящие ПС, предназначенные для обеспечения эффективного электрического контакта между поверхностями, фрикционные — для предотвращения проскальзывания поверхностей путем увеличения трения между ними, приработочные — для улучшения приработки поверхностей и т.д.

В зависимости от характера и прочности образуемого загустите­лем каркаса различают консистентные, полужидкие (сметанообразные) и жидкие ПС.

В консистентных смазках сросшиеся элементы загустителя обра­зуют непрерывный структурный каркас, в ячейках которого на­ходится жидкое масло. Структурный каркас обладает определенными механическими свойствами — он может упруго деформироваться под действием относительно небольших -нагрузок, что придает смазкам пластичность.

Полужидкие смазки отличаются от консистентных тем, что в них связи между элементами каркаса (а следовательно, и его проч­ность) сравнительно малы — они легко нарушаются под действием небольших сил и затем восстанавливаются вновь.

В жидких смазках частицы загустителя практически не связаны друг с другом. Они взвешены в масле и, тормозя движение жидкой фазы, придают ему густую консистенцию.

Наибольшее распространение в технике (свыше 90% по объему производства) получили консистентные смазки, поэтому дальнейшее изложение будет в основном погнчщено этому типу смазок. Полужидкие и жидкие смазки можно рассматривать как консистентные с уменьшенной прочностью структурного каркаса.

Дисперсионная среда и дисперсная фаза. Свойства дисперсной фазы — загустителя определяют основные физические свойства пластичной смазки — коллоидную стабильность, температурную стойкость, влагостойкость, стойкость к воздействию механических нагрузок и ряд других. ПС классифицируют в зависимости от вида загустителя, в качестве которого наиболее распространены соли вы­сокомолекулярных жидких кислот (литиевые, алюминиевые, натриевые, кальциевые и др.), которые принято называть мыльными загустителями, а также твердые углеводороды (парафин и церезин).

В последнее время расширяется использование ПС, в которых роль загустителя выполняют пигменты, кристаллические полимеры, а также неорганические гидрофобизированные вещества — силикагель, бентонитовые глины, технический углерод (сажа) и некоторые другие порошкообразные материалы (сущность гидрофобизации за­ключена в придании этим материалам повышенных адгезионных свойств по отношению к маслу, что обеспечивается путем их обра­ботки поверхностно-активными веществами).

Дисперсионная среда (масло) определяет антифрикционные, противоизносные, противозадирные и ряд других свойств ПС. За­густитель может дополнять и усиливать функции масла.

Жидкости, применяемые в качестве дисперсионной среды для ПС, должны обладать пологой вязкостно-температурной харак­теристикой, низкой испаряемостью, хорошей термической и химиче­ской стабильностью. В настоящее время для этой цели широко используют нефтяные масла. Повышающийся уровень требований к эксплуатационным свойствам ПС обусловливает целесообразность использования синтетических жидкостей — полисилоксанов, диэфиров, полигликолей, фторуглеродов и др. Например, созданы и успешно применяются в некоторых областях техники ПС на основе силоксановых жидкостей, работоспособные в диапазоне температур от —80 до +300 °С.

В ПС вводят различные присадки и наполнители, предназначен­ные для регулирования их структур и улучшения эксплуатационных показателей (повышения стабильности, смазочных и защитных свойств и пр.).

В качестве присадок к ПС обычно используют те же присадки, что и в маслах. Особое значение для улучшения свойств ПС при высоких нагрузках, температурах и скоростях относительного движения поверхностей трения имеют наполнители, в качестве ко­торых наиболее эффективны твердые слоистые смазки—дисульфид молибдена и графит. Используют также некоторые сульфиды и иод иды, оксиды металлов. При введении и ПС высокодисперсных порошков мягких металлов происходит плакирование стальных поверхностей, обеспечивающее снижение коэффициента трения и повышение допускаемой нагрузки.

В некоторых видах ПС содержание наполнителей превышает 20 %. При рациональном подборе сочетания присадки и наполнителя мож­но значительно улучшить смазочные свойства ПС. Это объясняется их совместным действием: химическим модифицированием поверх­ности трения присадкой и упрочнением граничного слоя частицами наполнителя. Наряду с этим при адсорбции присадки на частицах наполнителя уменьшается сопротивление сдвигу (уменьшаются потери на трение).

Требования к пластичным смазкам. ПС должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований, основными из которых являют­ся: сохранение однородности и стабильности, обеспечение заданных механических свойств, минимальное воздействие на конструк­ционные материалы, соприкасающиеся со смазкой, обеспечение за­данных смазочных противоизносных и противозадирных свойств. По сравнению с моторными маслами новыми требованиями к ПС явля­ются сохранение однородности и обеспечение заданных механических свойств.

К ПС большинство типов предъявляют повышенные требования по антикоррозионным свойствам. Эти свойства зависят от влагостой­кости и влагонепроницаемости смазки, наличия в ней нейтрализу­ющих веществ и ингибиторов коррозии. ПС при правильном их подборе и применении обеспечивают эффективную антикоррозион­ную защиту большинства конструкционных материалов.