Определение антифрикционных и противоизносных свойств СОЖ в виде 2% раствора

Протокол триботехнических испытаний

Определение антифрикционных и противоизносных свойств смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в виде 2% раствора.

• Образец №1 – СОЖ 1
• Образец №2 – СОЖ 2
• Образец №3 – СОЖ 3
• Образец №4 – СОЖ Эталон

Этапы работ

1. Определение противоизносных свойств по методу Райхерта

2. Определение антифрикционных свойств по стандарту ASTM G99

1. Определение противоизносных свойств по методу Райхерта

1.1. Описание методики и оборудования

Испытания проводятся по методу Райхерта (рис. 1), традиционно используемому для определения противоизносных свойств конструкционных и смазочных материалов. Схема трения при испытаниях приведена на (рис. 2). Вращающийся с частотой n=320 об/мин стальной ролик 1 прижимается к неподвижному стальному ролику 2  при помощи рычага 3 с нормальной силой F.

Рис. 1. Машина трения Райхерта

Геометрия пары трения: образец в виде ролика диаметром 40 мм – контр-тело в виде ролика диаметром 14 мм и длинной 14 мм, оси перпендикулярны

• Материалы пары трения: сталь ШХ15 – сталь ШХ15
• Смазочные материалы: СОЖ 2% раствор/без смазочного материала
• Метод смазывания: окунанием
• Объём смазочного материала в ёмкости: 17 мл
• Скорость скольжения: V=0,67 м/с
• Нагрузка: F=121,4 Н

Рис. 2. Схема трения при испытаниях по методу Райхерта: 1 – вращающийся ролик; 2 – неподвижный ролик; 3 – рычаг нагружения

По результатам испытаний определяется величина линейного износа h на неподвижном ролике 2 (рис. 3) без учёта упругого восстановления металла и рассчитывается линейная интенсивность изнашивания l_n как отношение линейного износа h к пути трения L.

Рис. 3. Внешний вид пятна износа на неподвижном ролике

1.2. Результаты этапа

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1

2. Определение антифрикционных свойств по стандарту ASTM G99

2.1. Описание методики и оборудования

Испытания проводятся по стандарту ASTM G99 по схеме «сфера-диск» (рис. 4) при трении скольжения. Метод, описанный в стандарте, применяется в международной практике для определения параметров трения и износа.

Рис. 4. Схема трения при испытаниях

Геометрия пары трения: сферический индентор диаметром 6,35 мм по ГОСТ 3722 – образец в виде диска диаметром 80 мм и толщиной 0,8 мм.

• Материал сферического индентора: сталь ШХ15 ГОСТ 801
• Материал образца: cталь AISI 430
• Смазочный материал: СОЖ 1 / СОЖ 2 / СОЖ 3 / СОЖ Эталон / без смазочного материала
• Метод смазывания: окунанием
• Объём смазочного материала в ёмкости: 17 мл
• Скорость скольжения: V=0,1 м/с
• Нагрузка: F=10,2 H

Испытания проводятся на машине трения (рис. 5). Машина трения оснащена автоматизированной системой управления и регистрации данных NI LabVIEW.

Рис. 5. Машина трения (а - общий вид, б – испытательный блок с установленной ёмкостью для жидкого смазочного материала)

Сферический индентор устанавливается в держатель (рис. 6) и прижимается к вращающемуся с частотой n=38 об/мин образцу в виде диска заданной силой F. В процессе испытаний непрерывно регистрируется значение силы трения скольжения и автоматически вычисляется значение коэффициента трения с выводом на экран в виде графика.

Рис. 6. Держатель с установленным в нем сферическим индентором

2.2. Результаты этапа

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2

Общий график изменения коэффициентов трения в процессе испытаний приведён в прил. 1

3. Выводы

3.1. Выводы об испытаниях СОЖ по методу Райхерта

3.1.1. Исходя из результатов испытаний по методу Райхерта, применение СОЖ позволяет снизить интенсивность изнашивания от 1,6 раза (образец №2) до 28 раз (образец №4);

3.1.2. Ряд по возрастанию интенсивности изнашивания слева направо испытанных образцов выглядит следующим образом: [ №4 → №2 → №3 → №1] → №5;

3.1.3. Образец №13, испытанный без СОЖ, приобрел цвета побежалости, что свидетельствует о существенно более высокой температуре фрикционного разогрева. На образцах, испытанных с СОЖ, такие эффекты не обнаружены.

3.2. Выводы об испытаниях СОЖ по стандарту ASTM G99

3.2.1. Исходя из результатов испытаний по стандарту ASTM G99, применение СОЖ позволяет снизить коэффициент трения покоя f₀ от 4,4 раза (образец №4) до 6,3 раза (образец №1);

3.2.2. Исходя из результатов испытаний применение СОЖ позволяет снизить средний коэффициент трения f_ср от 2,6 раза (образец № 1) до 5 раз (образец №2);

3.2.3. Ряд по возрастанию среднего коэффициента трения f_ср слева направо испытанных образцов выглядит следующим образом: [ №2 → №3 → №4 → №1 ] → №5.

3.3. Общие выводы

3.3.1. Образец №2 в результате испытаний по методу Райхерта и по стандарту ASTM G99 имеет промежуточное значение линейного износа и минимальное значение среднего коэффициента трения.

3.3.2. Образец № 4 имеет наименьший показатель износа (по методу Райхерта), при этом средний коэффициент трения данного образца имеет одно из самых высоких значений в сравнении с другими образцами. Этот образец СОЖ может быть использован производителем при решении специфических задач;

3.3.3. Образец № 1 имеет самые высокие показатели износа и среднего коэффициента трения, по результатам комплексной оценки результатов испытаний по методу Райхерта и по стандарту ASTM G99.

Приложение 1

Общий график изменения коэффициента трения при выполнении работ по этапу 2.