ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура смазок из "Физико-химические и теплофизические свойства смазочных материалов" Реологические свойства являются одной из важнейших характеристик смазок. В отечественной и зарубежной литературе опубликованы результаты многочисленных исследований упругих, прочностных и вязкостных свойств смазок, среди которых особо следует отметить фундаментальные работы Г. В. Виноградова и его учеников. Эти результаты позволили дать обобщенную реологическую характеристику смазок и определить их место среди других дисперсных систем. На основании этих исследований был решен и ряд важных прикладных задач рационального применения смазок. [c.88] В 1980 г. была опубликована монография по реологическим и теплофизическим свойствам пластичных смазок [71, поэтому в настоящей книге даются краткие сведения о строении, реологических и теплофизических свойствах смазок. [c.88] Пластичные смазки относятся к классу пластичных дисперсных систем (ПДС) и обладают рядом свойств, присущих как истинно вязким жидкостям, так и идеально упругим телам, которые в реологии рассматриваются обычно как предельные [65, 66]. [c.88] Классификация важнейших типов структур, встречающихся в дисперсных системах, была дана Ребиндером [66—70]. Им рассмотрены два основных вида структур — кристаллизационные и коагуляционные. [c.89] Кристаллизационные структуры обладают высокой прочностью, так как структурообразующие частицы в этих системах находятся в непосредственном контакте и между ними действуют значительные силы. В отличие от кристаллизационных в коагуляционных структурах каркас может образовываться вследствие неупорядоченного сцепления частиц под действием вандерваальсовых сил. Предполагается, что между контактирующими частицами остается весьма тонкая равновесная прослойка дисперсионной среды, толщина которой соответствует минимуму свободной энергии [69]. Эта прослойка выполняет роль граничной смазки и ослабляет связь между частицами. Поэтому коагуляционные структуры обладают относительно небольшой прочностью (по сравнению с кристаллизационными) и способностью к обратимому восстановлению пЬсле разрушения. При малых напряжениях сдвига в коагуляционных структурах наблюдается течение с очень низкими скоростями (ползу-ч е с т ь) с практически неразрушенной структурой. В этом случае ньютоновская вязкость может на несколько порядков превышать вязкость полностью разрушенной структуры. [c.89] Важные результаты в изучении структуры пластичных смазок были получены с помощью электронно-микроскопических исследований [71—73]. Аналогичные исследования были проведены и за рубежом [74—76]. В дальнейшем это направление интенсивно развивалось, особенно в работах [77—80]. [c.89] Установлены закономерности образования и разрушения структуры смазок при деформировании. Волокна, образующие каркас, могут иметь вид нитей, пластинок, игл, палочек или жгутов в зависимости от типа смазок. Длина волокон колеблется в пределах от 0,1 до 100 мкм. Отношение длины к поперечному размеру также колеблется в широких пределах и составляет от 10 до 1000. Это отношение является основным фактором, определяющим загущающую способность структурного каркаса. [c.89] Показано также, что вязкость дисперсионной среды сказывается прежде всего на скорости образования центров кристаллизации, которая растет с уменьшением вязкости дисперсионной среды. Поэтому в маловязких маслах образуются волокна малых размеров. Отмечена роль химического состава дисперсионной среды в образовании каркаса дисперсной фазы, а также влияние смолистых и высокополимерных поверхностно-активных веществ на образование волокон. [c.90] Установлено, что с помощью изотермической кристаллизации можно достигнуть максимального загущающего эффекта при данной концентрации мыла. Высокие скорости охлаждения приводят к образованию очень коротких волокон, поскольку при быстром переохлаждении образуется большое число центров кристаллизации, которые не успевают вырасти. В противовес этому выдержка смазок при высоких температурах способствует образованию волокон больших размеров. Этот эффект усиливается при наличии перемешивания за счет ускорения процессов диффузии и вследствие облегчения сращивания отдельных волокон. В целом термические условия приготовления пластичных смазок оказы вают существенное влияние на образование структурного каркаса. [c.90] Механическая обработка смазок приводит к разрушению субыикроволокон структурного каркаса, однако это не всегда сопровождается уменьшением загущающего эффекта дисперсной фазы. Возможны случаи и повышения этого эффекта, если при механической обработке происходит не только укорочение частиц дисперсной фазы, но и уменьшение их поперечного размера, вследствие чего возрастает отношение длины волокон к поперечному размеру. [c.90] В публикации [71 на большом фактическом материале, касающемся исследования различных по своей природе смазок, было показано, что волокна загустителя, образующие структурный каркас и отличающегося как катионом, так и анионом мыла, имеют присущую только им форму и величину. В то же время существует связь между дисперсностью, анизометричностью кристаллов мыл и реологическими хара ктеристика ми смазок, незаг висимо от природы их загустителя. [c.90] Все изложенное выделяет смазки в особый класс реологических тел, для которых характерно сочетание хрупкости, обусловленной разрывом жестких связей в каркасе, и пластичности — способности давать неограниченно большие деформации без потери сплошности (течь, подобно жидкости) за пределами определенной критической нагрузки. Величина этой нагрузки зависит главным образом от прочности структурного каркаса вязкость дисперсионной среды, как правило, играет при этом относительно небольшую роль [81 ]. [c.91] Важной особенностью смазок является быстрое восстановление разрушенных связей и приобретение свойств твердого тела после снятия нагрузки. Тиксотропные свойства смазок проявляются в уменьшении предела прочности и вязкого сопротивления при механическом воздействии на смазку и в последующем полном или частичном восстановлении этих свойств после прекращения воздействия. Характер такого восстановления зависит от вида структуры смазок. [c.91] Установлено [82, 83], что в смазках, как и у других ПДС, могут существовать Два вида структуры конденсацион-н а я, образующаяся после охлаждения расплава и не восстанавливающаяся после снятия механического воздействия, и о б-р а т и м а я, тиксотропная, которая после снятия механического воздействия восстанавливается в изотермических условиях. Тиксотропная структура образуется такими связями каркаса, которые после механического разрушения восстанавливаются в результате сближения дисперсных частиц загустителя на расстояние действия межмолекулярных сил. [c.91] Процессы тиксотропного восстановления структуры очень важны для оценки свойств смазок, поскольку они отражают наиболее существенные их особенности как смазочного материала для открытых узлов трения. Поэтому изучению тиксотропных свойств пластичных смазок посвящены многочисленные работы. Подробный анализ их не является предметом данной работы, отметим лишь, что наиболее существенные результаты были получены в [81—88]. Исходя из анализа этих результатов, можно представить себе следующую картину проявления тиксотропных свойств в смазках. [c.91] Непосредственно после изготовления в смазках преобладает конденсационная структура с большим числом особо прочных связей. При механическом воздействии эти связи необратимо разрушаются, поэтому после прекращения механического воздействия и продолжительного отдыха смазки полностью не восстанавливают свою структуру, последнее характеризует смазки как тиксолабильные системы. [c.91] Способность к очень быстрому восстановлению разрушенных связей была подтверждена многочисленными исследованиями структуры потока смазок в поляризованном свете [82, 88]. В этих исследованиях установлена неизменяемость в течении длительного времени (недель, месяцев) застывших картин смазок после остановки потока. Эти факты подтверждают способность смазок к мгновенному восстановлению связей, что характеризует пластичные смазки как слабо релаксирующие тела с резко выраженной способностью тиксотропного восстановления, а также создают предпосылки для исследования структуры потока смазок оптическим методом. [c.92] Известно, что негомогенизированные смазки способны, и это наблюдается практически для всех смазок, давать кривую течения с гистерезисом в условиях значительного изменения скоростей деформации. В противовес этому хорошо гомогейизированные смазки дают практически совпадаюш,ие кривые течения при повышении и снижении скоростей деформации и эти кривые могут быть пройдены неоднократно. О возможной величине проявления гистерезисных явлений дают представление данные, приведенные в [7]. [c.92] Гистерезисные петли значительно меньшего размера наблюдались и на кривых течения гомогенизированных промышленных образцов смазок, что свидетельствовало о недостаточной по интенсивности гомогенизации. Однако и в этих случаях представлялось целесообразным оценку вязкостных свойств проводить по устойчивой кривой течения. [c.92] Поскольку тиксотропное восстановление связей является результатом сближения частиц загустителя на расстояние действия межмолекулярных сил, для оценки структурных превращений в смазках при их деформировании могут быть использованы основные положения, вытекающие из активационной природы течения вязких жидкостей. [c.93] Вернуться к основной статье