8_Svirid.doc Трибологические параметры сталей в обработанных магнитным полем смазывающих материалах Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 1 52 Свирид М.Н., Кудрин А.П., Приймак Л.Б. Национальный авиационный университет, г. Киев, Украина ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СТАЛЕЙ В ОБРАБОТАННЫХ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ СМАЗЫВАЮЩИХ МАТЕРИАЛАХ Введение Повышение срока службы прецизионных трибообъектов (плунжерный, шестеренчатый насосы), экономия смазивавающих веществ это важная техническая задача. Одним из основных факторов при этом является износостойкость трибосопряжений, зависящая не только от металлофизических характе- ристик поверхностей трения, но и от свойств смазочного материала. В условиях физико-химических взаимодействий смазочного материала с поверхностью металла при трении одним из направлений повышения срока службы трибосопряжений и восстановления изно- шенных подвижных сопряжений является трибомодификация поверхностей трения формированием ме- таллосодержащих пленок путем использования в качестве рабочей среды обработанных магнитным по- лем смазывающих материалов. Смазывающие материалы, обработанные магнитным полем, обладают высокими антифрикцион- ными и противоизносными свойствами [1], потому и используются для смазки магнитных подшипников, магнитожидкостных торцевых уплотнений, зубчатых передач с магнитной системой подачи смазки и т.д. Таким образом, актуальным при трении представляется использовать в качестве рабочей среды смазывающие материалы, обработанные магнитным полем. Цель работы. Определить влияние магнитного поля на состояние смазывающего материала и изменение трибологических параметров сталей. Научная новизна. Изменяя состояние смазывающего материала использованием энергии маг- нитного поля - оптимизируем трибологические параметры поверхностей трения. Для исследования выбраны объекты: энергетические - влияния магнитного поля на смазываю- щий материал (постоянные магниты, с возможностью смены мощности магнитной идукции и направле- ния магнитных линий); физические: образец из стали 2 в форме цилиндра, диаметром 3 мм, стекло (мо- дельное контртело, которое позволяет проводить мониторинг процесса трения), рабочая среда – мотор- ное масло М10Г2к, синтетическое масло 5W40. В свою очередь магниты создают постоянное, равноме- рное магнитное поле, которое влияет на рабочую среду вне зоны трения (рис. 1). а б в Рис. 1 – Схема направлений магнитных линий, относительно рабочей среды, при трении: а – расположение S - N полюсов магнита; б – S - N - S - N; в – S - S - N - N N S S N S S N N S N PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Трибологические параметры сталей в обработанных магнитным полем смазывающих материалах Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 1 53 Експеримент проводились на трибологическом комагнитное полелексе [2], который дает возмо- жность проводить мониторинг поверхности трения и соответственно изучить процессы, происходящие в трибосистеме при трении в рабочей среде, обработанной магнитным полем. Исследования на износостойкость проводили по схеме контакта плоскость - палец. Нормальная нагрузка на образец составляла 5 МПа, а скорость – 0,1 м/с. Результаты исследований Поверхности трения стальных образцов по контртелу-стеклу в смазывающих рабочих середах, обработанных магнитным полем, М10Г2к и 5W40, с разными направлениями магнитных линий (рис. 1) и различной магнитной индукцией представленны на рис. 2. М10Г2к а б в г 5W40 д э е ж без магн. S - N S - N - S - N S - S - N - N Рис. 2 – Топография поверхности трения образца из стали 2 по контртелу из стекла в робочих середах М10Г2к и 5W40, обработанных магнитным полем, с разными направлениями магнитных линий (рис. 1) На поверхностях трения без влияния магнитного поля (рис. 2, а, д) практически нет защитных пленок, что говорит о том что интенсивность изнашивания в этом случае высокая (топография поверхно- стей трения фиксировали в динамическом режиме). На рис. 2, б, э представленны поверхности трения под действием магнитного поля, с направле- нием S-N, величина магнитной индукции составляла 0,15 Тл. Топография поверхности при этом характе- ризуются наличием защитных пленок, что объясняется тем, что парамагнитные и ферромагнитные мо- дификаторы рабочей среды, попадая в зону влияния магнитного поля намагничиваются. И укрепляются по краю поверхности трения (по периметру образца на острых краях), после чего, уже механическим действием переносятся в рабочую зону образовывая трибологические плёнки. При этом несколько по- вышается процесс репарации поверхности по отношению к трению без магнитного поля рис. 3 (2). Картинка, образованная при трении на рис. 2, в, е, с направлением магнитного поля S-N-S-N ха- рактеризуется значительным количеством продуктов участвующих в механизме трения, с которых обра- зовываются защитные трибологические плёнки. Это говорит о том что парамагнитные и ферромагнит- ные модификаторы смазывающего материала намагничиваются в зоне действия магнитного поля, и осе- дают на трущуюся поверхность интенсивней чем в предыдущем случае за счет силы магнитного поля равного 0,3 Тл и перпендикулярного направления магнитных линий, которые в свою очередь влияют на ориентировку диполей рабочей среды. Кроме того намагниченные продукты износа и модификаторы масла в зоне трения активно внедряя их в поверхность, отчего проходят процессы репарации трущегося материала рис. 3 (3). PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Трибологические параметры сталей в обработанных магнитным полем смазывающих материалах Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 1 54 1 2 3 4 Р1 Р2-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 В, мкм/км 5w 40, М10Г2к Рис. 3 – Трибологические параметры стали 2 по стеклу в рабочих средах М10Г2к и 5W40 в рабочей среде обработанной магнитным полем разных направлений: 1 – без магнита; 2 – S - N (рис. 1, а); 3 – S - N - S - N (рис. 1, б); 4 – S - S - N - N (рис. 1, в) и величены магнитной индукции Результаты трибологических исследований образца из стали 2 по модельному контртелу-стеклу в робочих средах М10Г2к и 5W40 обработанных магнитным полем, с учётом разного направления маг- нитных линий представленны на рис. 3. Таким образом, исходя из результатов представленных на рис. 3 постоянное магнитное поле при влияние на смазывающую рабочую среду значительно улучшает противоизносние характеристики стали 2 в направленом магнитном поле S - N(рис. 1, а), S-N- S-N (рис. 1, б). Выводы В ходе экспериментов определено влияние магнитного поля на модифицирующие добавки сма- зывающего материала и трибологические параметры сталей в обработанных магнитным полем робочих средах. Установлено что интенсивное восстановление поверхностей трения проходит в рабочей среде обработанной магнитным полем постоянного магнита при котором дипольные моменты располагаются перпендикулярно поверхности трени, что позволяет существенно повысить ресурсные показатели агре- гатов. Литература 1. Балденко А.А., Пичугин В.Ф, Лаптева В.Г. Повышение износостойкости металлических пар в моторных маслах трибомодификацией поверхностей трения // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2008. – Том 10, № 3. – С. 27-32. 2. Свирид М.М., Паращанов В.Г., Занько С.М., Задніпровська С.М., Приймак Л.Б. Патент на ко- рисну модель: Пристрій для дослідження матеріалів на тертя та зношування, UA 36600 GO1N 3/56, 27.10.2008. Надійшла 26.12.2011 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com