Противоизносные свойства
В процессе работы трущихся пар их поверхности изнашиваются. Происходит это потому, что в большинстве узлов трения, особенно в двигателях внутреннего сгорания, не всегда удается обеспечить жидкостное трение. В отдельных случаях наблюдается граничное трение, что влечет за собой механический износ поверхностей. Под действием высоких скоростей, нагрузок, температуры, при неправильном подборе смазочного материала может наблюдаться разрыв пленки — масляное голодание, при котором образуются задиры.
Кроме механического поверхности деталей подвержены и химическому (коррозионному) износу. С коррозией металлов приходится сталкиваться повсеместно. При работе двигателей детали соприкасаются с агрессивными продуктами окисления углеводородов масел, парами воды, окислами серы, образующимися при сгорании топлива, что вызывает коррозию.
Предохранить трущиеся поверхности от износа — одно из основных назначений любого смазочного материала. Это важнейшее свойство оценивают несколькими показателями качества: прочностью масляной пленки (смазывающие свойства), вязкостью, индексом вязкости, отсутствием абразивных механических примесей.
Длительное время считалось, что для уменьшения износа необходимо применять масла высокой вязкости, так как они образуют прочный масляный слой, выдерживающий значительные нагрузки и скорости. Именно по этой причине раньше для зубчатых передач использовали высоковязкий нигрол. Теперь доказано, что наибольший износ происходит в период пуска и прогрева механизма. Высоковязкие масла при низкой температуре загустевают и не поступают к трущимся поверхностям. Поскольку нормальная подача масла нарушена, трущиеся детали длительное время работают в самом неблагоприятном режиме масляного голодания. Естественно, при этом резко возрастает интенсивность изнашивания и увеличиваются затраты энергии на преодоление внутреннего трения. Если использовать менее вязкие масла, то условия пуска и прогрева облегчаются и благоприятный режим жидкостного трения устанавливается быстрее.
Вязкостные свойства чрезвычайно важны при гидродинамическом режиме смазки. Если же происходит граничное трение, то основным показателем становится способность масла образовывать на поверхностях прочные пленки. Оценивают прочность пленки максимальной нагрузкой, которую она может выдержать, не разрушаясь и не допуская непосредственного контакта поверхностей. Зависит эта характеристика в основном от химического состава масел, главным образом, наличия в нем полярно- активных соединений. Для узлов трения современных машин нередко используют масла, содержащие противоизносные присадки. Особенно они необходимы для трансмиссионных и некоторых других масел, которые, работают при очень высоких нагрузках.
В качестве присадок для уменьшения износа используют поверхностно-активные органические соединения, в состав которых входят фосфор, сера, хлор. При температуре до 150°С они на поверхности трения за счет электрических сил сцепления образуют прочные пленки, защищающие поверхности не только от износа, но и от задиров, натиров и усталостного разрушения. Когда температура увеличивается, активные вещества присадок вступают в химическое взаимодействие с металлом повышая пластичность его поверхностных слоев. Поэтому при больших нагрузках металл не разрушается. При этом поверхности сглаживаются, так как уменьшается количество микронеровностей.
Эксплуатационные свойства самых высокосортных с эффективными присадками масел полностью сводятся на нет, если в них содержится хотя бы небольшое количество абразивных механических примесей. В этом случае износ резко возрастает, на поверхностях появляются риски, царапины. Происходит это потому, что пыль состоит из частиц кварца различного размера, твердость которых выше, чем многих металлов. Когда загрязненное масло попадает на поверхности трения, кварц сдирает стружку металла, в результате чего и возрастает износ.
В стандартах и технических условиях на большинство смазочных материалов наличие механических примесей не допускается. Только в маслах с присадками может быть до 0,015% примесей органического происхождения (составляющие самих присадок). И совершенно необходимо, чтобы, выходящие с нефтеперерабатывающего завода чистые масла в таком же состоянии доходили до потребителя.