ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Баркрофт Ф. Т., Даниел С. Г., Действие нейтральных органических фосфатов как присадок против заедания из "Новое о смазочных материалах" В двух докладах второго раздела рассматривается механизм смазочного действия полиорганосилоксанов. Сопоставление результатов этих работ позволяет оценить пределы изменения режимов граничного трения, в которых существенную роль играют химические реакции на металлических поверхностях. Этот раздел включает еще две работы, одна из которых посвящена разработке комплекса оригинальных методов оценки свойств смазочных материалов, а вторая — экспериментальной проверке и теоретическому обоснованию двучленного закона трения. [c.6] Изучению поведения твердых смазок (главным образом, дисульфида молибдена) при трении на воздухе и в глубоком вакууме посвящены первые четыре работы последнего раздела. Этот раздел заканчивается двумя исследованиями в области трения при высоких и сверхвысоких температурах. [c.6] В работе показано, что на поверхностях трения кулачкового механизма в процессе эксплуатации двигателя на масле, содержащем меченный радиоактивным фосфором ( Р) трифенилфосфат, образуются фосфаты металла и металлоорганические фосфаты. Таким образом, широко распространенная концепция механизма противоизносного действия фосфорсодержащих соединений, согласно которой их эффективность обусловлена образованием на металлических поверхностях в процессе трения легкоплавкой эвтектики фосфида, не подтвердилась. Для исследования состава поверхностных слоев был разработан метод анализа, представляющий собой комбинацию количественного химического анализа и радиохимического анализа. Анализ поверхностных слоев и результаты испытаний на стенде позволили установить взаимосвязь между эффективностью нейтральных органических фосфатов как про-тивоизносных присадок и их способностью претерпевать на поверхности металлла гидролитическое разложение с образованием кислых фосфатов при этом оказалось, что чем легче происходит гидролиз эфира, тем выше его эффективность как присадки. [c.7] Если противоизносное действие присадок обусловлено взаимодействием с поверхностями трения, то их активность можно оценивать по интенсивности протекания химических реакций между металлом и маслом. Такой принцип оценки эффективности присадок использовали многие исследователи [4, 5], однако измерения обычно проводились ими при температурах значительно более низких, чем те, которые возникают в контакте тел трения в условиях, предшествующих заеданию. Недавно Баркрофт [6, 7] разработал метод горячей проволоки , который позволяет исследовать такие реакции при высоких температурах (вплоть до температур плавления металлов). Пользуясь этим методом, он показал, что между химической активностью по отношению к стали присадок, содержащих хлор и серу, и их эффективностью как противоизносных агентов существует тесная связь. Вместе с тем оказалось, что реакционная способность органических фосфатов намного ниже, чем у хлор- и тиоорганических соединений, обладающих одинаковой с фосфатами активностью при трении. Это означает, что механизм действия фосфорорганических соединений может быть иным, чем присадок, в состав которых входят сера или хлор. [c.8] Для выяснения механизма противоизносного действия присадок важное значение имеет исследование химического состава пленок, образующихся на поверхностях при трении. Методом радиоактивных изотопов на поверхностях металлов после трения в присутствии смазочных масел, содержащих соединения серы, хлора или фосфора, довольно легко обнаруживаются эти элементы. Реже удавалась идентификация сульфидов, хлоридов и, особенно, фосфидов металлов 18]. [c.8] Настоящая работа посвящена исследованию химического состава поверхностных пленок, которые образуются присадками, содержащими фосфор. Была разработана специальная методика химического анализа, позволяющая оценивать строение химических соединений фосфора, появляющихся на поверхностях трения. Поскольку известно, что некоторые органические фосфаты эффективно предотвращают схватывание в распределительных кулачковых механизмах двигателей внутреннего сгорания, исследовали пленки, образованные трифенилфосфатом, меченным Р, на поверхностях именно в подобных узлах трения. Результаты исследования не подтвердили гипотезу Бика и его соавторов, в связи с чем предложена новая схема механизма действия фосфорорганических соединений при трении. [c.8] Методика испьшшний. Опыты проводили на четырехцилиндровом двигателе Форд-Консул. Продолжительность каждого испытания составляла 4,25 ч при скорости вращения коленчатого вала 4000 об1мин. Перед опытом двигатель прогревали в течение 15 мин при скорости вращения вала 2000 об/мин. В процессе испытания температуру воды в рубашке поддерживали на уровне 85 °С, а температуру масла в картере на уровне 93 °С. Для исследования влияния условий эксплуатации на интенсивность взаимодействия присадок с поверхностями трения четыре из восьми толкателей были оборудованы пружинами повышенной жесткости, а остальные — стандартными пружинами. Это обеспечивало нагрузки на толкатель при открытом клапане 87 кГ в первом случае и 60 кГ — во втором. [c.9] Кулачковый вал двигателя представлял собой стандартное изделие фирмы Форд-Консул из отбеленного чугуна с фосфа-тированными кулачками (толщина покрытия 0,0025 см). Толкатели были изготовлены из различных материалов (табл. 1) с тем, чтобы оценить влияние природы металла на эффективность противоизносного действия присадки. [c.9] Исследуемые узлы трения смазывали обычным маслом 5АЕ 10 Ш/ЗО, содержащим антиокислитель, моющую и полимерную присадки, а также 1 вес. % трифенилфосфата (ТФФ) в качестве лротивоизносной присадки, причем 2,5 вес. % этого соединения представлял ТФФ, синтезированный с использованием Удельная активность масла составляла 3 мккюрЫг. Поскольку кислые продукты не были обнаружены инфракрасной спектроскопией, их содержание в присадке во всяком случае не превышало 0,05%. [c.9] Предварительные опыты с неактивррованным маслом показали, что только толкатели, выполненные из цементированной стали, склонны к схватыванию в условиях испытания. [c.9] Состояние толкателей. После испытания на рабочих поверхностях толкателей из цементированной стали были обнаружены значительные следы схватывания. Остальные толкатели были в хорошем состоянии, хотя некоторый износ все же наблюдался. Это свидетельствует о нормальной работе противоизносной присадки и о том, что выводы, сделанные на основе анализа состояния поверхностей толкателей, могут быть использованы на практике. Момент возникновения схватывания цементированной стали зафиксирован не был, поскольку это не входило в задачу работы. [c.10] Количество радиоактивных продуктов реакции и их распределение. После испытания и демонтажа толкатели многократно промывали кипящим бензолом для удаления масла и других адсорбированных продуктов. Затем счетчиком Гейгера-Мюллера оценивали активность рабочих поверхностей (табл. 2). [c.10] Активность на поверхностях толкателей из калящегося чугуна и хромированной стали была намного выше, чем на поверхностях отбеленного чугуна и цементированной стали, что объясняется пористой структурой первых двух материалов. [c.10] Радиоавтографы, представленные на рис. 1 (см. вклейку в конце книги), иллюстрируют распределение активности по поверхностям трения. [c.10] Радиохимический анализ. Для исследования природы и состава пленок, образованных на поверхностях толкателей в процессе трения, была разработана методика химического анализа. При создании методики основывались на предположении, что в состав этих пленок могут входить следующие соединения фосфора исходный ТФФ, фосфид железа, растворимый в кислоте с выделением фосфина, фосфид железа, нерастворимый в минеральных кислотах, и фосфат железа. [c.10] Эта методика схематически представлена на рис. 2. Поверхностные пленки, образовавшиеся в зоне трения, растворяют в разбавленной соляной кислоте в атмосфере водорода, примерно на глубину 0,0025—0,005 см затем измеряют радиоактивность раствора, обусловленную присутствием фосфида, а также органических и неорганических фосфатов. Результаты анализа приведены в табл. 3. [c.11] Заметное количество радиоактивных органических соединений экстрагируется бензолом из раствора кислоты. Как показано Б Приложении, этот продукт состоит, по-видимому, из смеси ТФФ и кислого фенилфосфата относительное содержание этих двух соединений установить невозможно вследствие малых количеств экстракта поэтому в табл. 3 экстракт условно обозначен как трифенилфосфат со звездочкой (ТФФ ). [c.11] Калящийся чугун. Отбеленный чугун Цементированная сталь. . [c.12] Вернуться к основной статье