Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) все активнее используются в сфере машиностроения. Рост популярности обусловлен тем, что АТСП сочетают в себе высокие эксплуатационные характеристики, легкость нанесения и долговечность. Покрытия, в отличие от традиционных пластичных смазок, не требуют возобновления и создают необслуживаемые узлы трения.
Классические антифрикционные покрытия, несмотря на вышеперечисленные преимущества, имеют ряд ограничений по использованию, что связано с особенностями их компонентов.
Рассмотрим свойства АТСП и те решения, которые предлагают современные производители для расширения сферы их применения.
Особенности и возможности классических антифрикционных покрытий
В качестве основного действующего компонента классических антифрикционных покрытий выступает дисульфид молибдена – твердое смазочное вещество слоистой кристаллической структуры. Помимо МоS2, большинство АФП содержат органический связующий компонент (смолу) и растворитель для более легкого нанесения.
После отверждения дисульфидмолибденовые покрытия приобретают характерный серый цвет и металлический блеск.
Дисульфид молибдена обеспечивает покрытию низкий коэффициент трения и отличные противозадирные свойства, однако при температурах выше +400 ºС он окисляется, органические смолы также подвергаются термическому разрушению.
При окислении МоS2 образуется триоксид молибдена, который обладает абразивными свойствами. Цвет покрытия меняется с серого на желтый.
Обычные АФП, как правило, теряют адгезию в кислотной среде и жидком кислороде, а при увеличении скорости скольжения более 0,5 м/с очень быстро изнашиваются.
Таким образом, классические антифрикционные покрытия ограничены обслуживанием тихоходных узлов, работающих при определенных температурах.
При этом проблема возникает с деталями, работающими в химически агрессивных средах, при высоких скоростях и температурах более +500 ºС (узлы трубопроводной арматуры, турбин и т.п.). В таких условиях стандартные АФП почти так же неэффективны, как и пластичные смазочные материалы.
Решение проблемы появилось вместе с инновационными твердосмазочными покрытиями MODENGY – разработкой российской компании «Моделирование и инжиниринг».
Преимущества твердосмазочной технологии MODENGY
В целях расширения сферы применения АТСП компания Modengy разработала серию новейших твердосмазочных покрытий.
В качестве твердых антифрикционных компонентов в них используется не только дисульфид молибдена, но и другие вещества (графит, ПТФЭ, дисульфид вольфрама). Связующие компоненты имеют как органическую, так и неорганическую природу. Дополнительно в состав покрытий входят армирующие и стабилизирующие элементы.
В арматуростроении, при производстве тяжелой техники успешное применение нашли твердосмазочные покрытия MODENGY с неорганическим связующим.
Они используются при изготовлении задвижек (в парах «шибер/седло»), ходовых винтов, подшипников скольжения, шаровых кранов, зубчатых приводов, резьбовых соединений и других высоконагруженных узлов трения.
В качестве примера можно привести покрытие MODENGY 2560 на основе графита, дисульфида вольфрама и нитрида бора.
Структура этого АТСП и переходная зона «подложка – покрытие» хорошо видна при увеличении 500х.
MODENGY 2560 отличается от традиционных антифрикционных покрытий на основе дисульфида молибдена:
- Термической стойкостью (выдерживает до +560 ºС)
- Химической стойкостью
- Работоспособностью в среде жидкого кислорода
- Повышенной износостойкостью
- Эффективностью при высоких скоростях скольжения (до 20 м/с).
Результаты испытаний и области применения покрытия MODENGY 2560
АТСП MODENGY 2560 прошло лабораторные триботехнические испытания вместе с другими, более широко известными антифрикционными покрытиями, в том числе Molykote 3400A на основе дисульфида молибдена и эпоксидной связующей смолы.
Покрытия наносились на детали из сплава Инконель 750 и испытывались при нагрузке 20 Н. Часть образцов для сравнения обработке не подвергалась.
Результаты тестирования выборочно представлены в таблице.
| Название покрытия | Диапазон рабочих температур, °С | Диаметр пятна износа, мм | Коэфициент трения |
| MODENGY 2560 | -200…+560 | 0,7 | 0,112 |
| Molykote 3400A | -200…+430 | 1,3 | 0,159 |
| Без покрытия | - | - | 0,337 |
Испытания показали, что MODENGY 2560 превосходит другие антифрикционные покрытия по термостойкости и триботехническим свойствам.
Сегодня оно активно используется в лепестковых газодинамических подшипниках турбин, на деталях трубопроводной арматуры и в других узлах трения, работающих в условиях воздействия высоких температурах и агрессивных сред.
