Исследование пятен износа моторных масел различных базовых основ

УДК 621.43-4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЯТЕН ИЗНОСА МОТОРНЫХ МАСЕЛ РАЗЛИЧНЫХ БАЗОВЫХ ОСНОВ

© В.Г. Шрам1, Б.И. Ковальский2, О.Н. Петров3, Е.Г. Кравцова4

Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

660041, Россия, г. Красноярск, пр. Свободный, 82/6.

Представлены результаты исследования рельефа пятен износа при различных температурах термостатирова-ния моторных масел различных базовых основ. Установлено химическое взаимодействие продуктов деструкции присадок с металлом. Определено влияние нагрузки и базовой основы масла на формирование рельефа пятна износа.

Ил. 3. Библиогр. 2 назв.

Ключевые слова: моторные масла; диаметр пятна износа; граничные защитные смазочные слои; нагрузка схватывания.

STUDYING WEAR SCARS OF MOTOR OILS OF VARIOUS BASE FOUNDATIONS V.G. Shram, B.I. Kovalski, O.N. Petrov, E.G. Kravtsova

Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

82/6 Svobodny Av., Krasnoyarsk, Russia, 660041.

The paper presents the results of studying wear scar relief at different thermostating temperatures of motor oils of different base foundations. Chemical interaction of degradation products of additives and the metal is established. The effect of load and basic oil foundation on wear scar relief formation is identified. 3 figures. 2 sources.

Key words: motor oils; wear scar diameter; protective boundary lubricating layers; setting load.

Проблему сматывания узлов трения нельзя отделять от изучения взаимодействия смазочного материала с металлической поверхностью контактных пар и влияния на это взаимодействие структурных факторов металла, активных компонентов смазочного материала. Как известно, трение в условиях граничного режима смазки - собирательное понятие, которое охватывает процессы трения поверхностей, покрытых пленками разных видов: оксидными, адсорбционными, пленками мыл и продуктами реакции содержащимися в масле активных компонентов с металлом поверхности [1]. В связи с этим исследование рельефа пятен износа является актуальной задачей.

Самоорганизация трибосистемы в режиме граничного трения проявляется путем образования защитных структур, которые экранируют металлические поверхности пар трения от непосредственного контакта, схватывания и интенсивного разрушения.

Именно такие защитные структуры и представляют собой тонкие граничные пленки, формирование которых определяет совместное действие деформации, нагрева, диффузии и химических реакций [2].

Испытанию подвергались: товарные моторные масла на минеральной основе М-8Г2К, частично синтетической ТНК Супер 5W-40 SL/CF и синтетической ESSO Шгоп 5W-40 SL/CF. Данные масла термостати-ровались в специальном приборе в течение 8-ми часов при атмосферном давлении. После чего проба термостатированного масла испытывалась на трех-шариковой машине трения со схемой трения «шар-цилиндр» с параметрами: нагрузка 13, 23 и 33 Н, скорость скольжения 0,68 м/с, температура масла в объеме 80°С, время испытания 2 ч. Диаметры пятен износа фотографировались на оптическом микроскопе «Альтами» с увеличением в 200 раз.

Фотографии рельефа пятен износа для исследованных масел приведены на рис. 1, термостатированных при температуре 140°С, что соответствует области отсутствия образования продуктов деструкции. Пятно износа имеет четко очерченный контур и глубокие риски в направлении движения цилиндра. На площадях пятен износа видны следы пластической деформации и зоны, покрытые граничными пленками, т.е. в процессе трения при отсутствии продуктов тем-

1Шрам Вячеслав Геннадьевич, аспирант, тел.: 89504014163, e-mail: Shram18rus@mail.ru Shram Vyacheslav, Postgraduate, tel.: 89504014163, e-mail: Shram18rus@mail.ru

2Ковальский Болеслав Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры топливообеспечения и горюче-смазочных материалов, тел.: (391) 2062926, e-mail: Labsm@mail.ru

Kovalski Boleslav, Doctor of technical sciences, Professor of the Department Fuel Supply, Fuel and Lubricants, tel.: (391) 2062926, e-mail: Labsm@mail.ru

3Петров Олег Николаевич, аспирант, тел.: 89607526235, e-mail: Petrov_Oleq@mail.ru Petrov Oleg, Postgraduate student, tel. 89607526235, e-mail: Petrov_Oleq@mail.ru

4Кравцова Екатерина Геннадьевна, ассистент кафедры топливообеспечения и горючесмазочных материалов, тел.: 89130333528, e-mail: rina_986@mail.ru

Kravtsova Ekaterina, Assistant Lecturer of the Department Fuel Supply, Fuel and Lubricants, tel.: 89130333528, e-mail: rina_986@mail.ru

пературной деструкции на поверхностях трения происходят процессы окисления масла, продукты которых взаимодействуют с металлической поверхностью образца, образуют защитные граничные пленки. Нагрузка незначительно влияет на геометрические размеры пятна износа.

При температуре термостатирования 180°С (рис. 2) (область образования первичных продуктов деструкции) на пятнах износа наряду со светлыми видны

М8-Г2К

темные полосы, представляющие собой результат взаимодействия первичных продуктов деструкции масла с металлической поверхностью - первичные продукты деструкции масла. Наиболее отчетливо они проявляются у минерального масла М-8Г2К. Причем площадь пятна износа зависит как от базовой основы масла, так и нагрузки, однако четкой зависимости от нагрузки не наблюдается.

13Н 23Н 33Н

Рис. 1. Фотографии рельефа пятен износа при различных нагрузках в области отсутствия образования продуктов деструкции при температуре термостатирования 140°С моторных масел

М8-Г2К

13Н 23Н 33Н

ЕББО иИгоп ЬМ-40 БиОР

13Н 23Н 33Н

Рис. 2. Фотографии рельефа пятен износа при различных нагрузках в области образования первичных продуктов деструкции при температуре термостатирования 180°С моторных масел

М8-Г2К

13Н 23Н 33Н

Рис. 3. Фотографии рельефа пятен износа при различных нагрузках в области образования вторичных продуктов деструкции при температуре термостатирования 240°С моторных масел

При температуре термостатирования 240°С (область образования вторичных продуктов деструкции), на пятнах износа наряду со светлыми и темными полосами видны граничные слои вторичных структур как химического соединения вторичных продуктов деструкции присадок с металлом (рис. 3). Эти слои представляют пористую структуру. Геометрические размеры пятен износа зависят от величины нагрузки и в меньшей степени - от базовой основы.

Таким образом, исследования пятен износа, полу-

ченные при испытаниях моторных масел различных базовых основ, подтверждают предполагаемое химическое взаимодействие продуктов деструкции присадок с металлом, причем это взаимодействие происходит не по всей площади диаметра пятна износа, а на фактических площадках контакта. Эти химические соединения увеличивают нагрузку схватывания и уменьшают шероховатость изношенной поверхности и уменьшают давление в контакте. При этом с увеличением нагрузки площадь пятна износа увеличивается.

Библиографический список

1. Беркович И.И., Громаковский Д.Г. Трибология. Физические основы, механика и технические приложения: учебник для вузов / под ред. Д.Г. Громаковского. Самара: Изд-во Самар. гос. техн. ун-т., 2000. 268 с.

2. Приймаков О.Г., Диха О.В. Моделювання процес1в ство-рення I руйнування мастнльно1 пл1вки в залежност1 в1д тем-ператури // Проблеми трибологм. 2007. № 1. С. 82-88.