ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическая стабильность и долговечность из "Антифрикционные пластичные смазки " Разложение смазок при нагревании. Термическая стабильность-способность веществ противостоять изменениям (деструкции, рекомбинации, полимеризации) при тепловом воздействии в среде, лишенной кислорода, определяется величиной энергии связи между соседними атомами в молекуле. Существенное значение имеет также расположение соседних атомов и фрагментов в молекуле (обрамление ее главной цепи). В сложных смесях неизбежно взаимное влияние компонентов на стабильность друг друга, которое может проявляться как в облегчении, так и затруднении процесса термических превращений и изменении состава конечных продуктов. [c.65] Из внешних условий, влияющих на термический распад веществ, решающее значение имеет температура, с повышением которой возрастает скорость разрыва связей в молекулах. Значительное влияние на скорость термического распада оказывает и давление среды, в которой осуществляется тепловое воздействие на материал. Понижение давления сопровождается ростом скорости образования легколетучих продуктов термического распада, повышение, напротив,-увеличением скорости процессов полимеризации. [c.65] Различие условий в зонах расположения и работы смазки в узле трения неизбежно сказывается на характере и скорости ее термических превращений. [c.65] Наиболее низкая температура и, следовательно, мягкие условия характерны для балластной смазки. Температура смазки в резервной зоне, как правило, выше чем в балластной. В связи с этим следует ожидать и большую скорость терморазрушения смазки в этой зоне в сравнении с зоной балласта. Наиболее жесткие условия характерны для смазки, находящейся в зоне трения, где она подвергается воздействию значительно более высокой температуры и высокого давления. Именно здесь скорости старения смазки максимальны. [c.65] Чувствительность метода оценки термической стабильности значительно повышается в случае обнаружения летучих продуктов термораспада с помощью масс-спектрометра [27-29]. Использование масс-спектрометрии при исследовании термического распада смазочных материалов позволяет изучать характер реакций термических превращений, что, в свою очередь, важно для понимания механизма процессов и методов воздействия на их скорость и направление. [c.66] Используя метод, предложенный в работе [30 , нами проведено исследование скорости термического распада масел, применяемых в качестве дисперсионных сред пластичных смазок, и ряда пластичных систем. Принципиальная схема прибора показана на рис. 3.11. После загрузки продукта (0,2 0,01 г) прибор вакуумировали до остаточного давления 260 Па, продували азотом. В конце операции подготовки прибора давление оставляли равным 20кПа. После погружения сосудов в термостат с заданной температурой и установления теплового равновесия перекрывали кран 11 к фиксировали скорость нарастания давления по дифференциальному манометру. [c.66] Установлено, что скорость выделения летучих продуктов распада в зависимости от температуры для многих веществ, различающихся химическим составом и строением, подчиняется закону Аррениуса и описывается уравнением, аналогичным уравнению (9). Таким образом, можно определять скорость распада при любой температуре по данным для двух температур. Это имеет важное практическое значение особенно при характеристике стабильности смазок в области сравнительно низких температур, когда из-за недостаточной чувствительности методов прямые экспериментальные измерения скорости распада затруднены. Если известна молекулярная масса продуктов распада, по скорости газовьщеления можно судить и о глубине распада вещества в массовом отношении. [c.67] В табл. 3.7 приведены результаты обработки накопленного экспериментального материала. За температуру разложения условно принята температура, при которой скорость разложения Vp соответствует нарастанию давления, равному 1,3 Па в 1 минуту. Скорость разложения, оцениваемая нарастанием давления, является условной величиной и зависит от навески исследуемого продукта и объема сосудов. Поэтому в таблице скорость разложения при разных температурах дана в микромолях на 1 грамм вещества в час. [c.67] Данные табл. 3.7 показывают, что исследованные жидкости и пластичные смазки имеют температуру начала термического распада значительно более высокую, чем рекомендуемая температура их применения [8]. Наиболее термически стабильны кремнийорганические жидкости, а из них-жидкость ХС-2-1 ВВ. Термостабильность минерального масла МС-20 и синтетической углеводородной жидкости МАС-35 выше 300 °С и находится на уровне, характерном для кремнийорганических жидкостей. [c.68] Скорость разложения большинства кремнийорганических жидкостей с повышением температуры возрастает медленнее, чем углеводородных масел, однако при достижении определенной температуры она резко повышается (см. табл. 3.7, жидкость ФМ 1322/300). Пластичные смазки, как правило, разлагаются при более низкой температуре чем их жидкая основа (см. рис. 3.13 и табл. 3.7). [c.68] Для углубленного исследования термической стабильности при участии автора разработан масс-спектрометриче-ский метод , позволяющий кроме определения температуры начала интенсивного разложения и энергии активации процесса терморазложения, исследовать изменения состава продуктов термического разложения масел и смазок в зависимости от температуры [31, 32]. [c.68] Обработка масс-спектра заключается в определении величины полного ионного тока (ПИТ), равной сумме интенсивности всех пиков в масс-спектре, и установлению количественного и качественного состава продуктов термического распада путем нахождения группового состава характеристических ионов в массч пектре. Проводя испытания при шести или более температурах, строят зависимость ПИТ = =/(1/Т) (рис. 3.15) и графически определяют показатель термической стабильности, за который условно принимают температуру, соответствующую точке пересечения прямых АВ и СО. Результаты оценки термической стабильности ряда масел и смазок масс-спектрометрическим методом приведены в табл. 3.8. [c.70] Достоинством масс-спектрометрического метода изучения термического распада смазочных материалов является возможность изучения причин нарушения их термической стабильности. С этой целью анализируют состав продуктов разложения смазки и его зависимость от температуры [31, 32]. [c.71] На рис. 3.16 представлены температурные зависимости интенсивности ионов с массами 56, 207 и 233, образующихся в процессе термического распада смазки, дисперсионной средой в которой является фторированная кремнийорганическая жидкость, а загустителем-гидрофобизированный силикагель. [c.71] Интенсивность (отвечает бутану) возрастает при повышении температуры от 225 до 300 °С, а резкое понижение после 300 °С сопровождается одновременным увеличением интенсивности 201 (отвечает полисилоксанам) и /233 (отвечает силоксанам с трифтопропильными группами). [c.71] Таким образом, результаты исследований позволяют заключить, что процесс термического разложения данной смазки идет по двум направлениям образование бутена за счет бутокси-групп загустителя в диапазоне температур 225-300 °С, и распад силоксановых связей в молекулах жидкости при температурах выше 300 °С. Из этого следует также то, что термическая стабильность смазки лимитируется органосиликагелевым загустителем [31]. [c.71] Сопоставление данных табл. 3.7 и 3.8 показывает, что значения температур разложения жидкостей и смазок, определяемые разными методами, близки между собой. Для масла МАС-35 значения температуры разложения равны, например, 320 и 350 °С. [c.72] Отмеченный выще вывод о том, что для масел и смазок характерны температуры начала термического распада более высокие, чем фактические температуры их применения подтвержден и масс-спектрометрическими исследованиями. Температура разложения выше, чем температура применения для кремнийорганических жидкостей примерно на 100 °С, а для углеводородных масел-на 150-200 °С. Это позволяет заключить, что из уравнения (6) в ряде случаев можно исключить слагаемое Ут, поскольку значения его при температуре применения до 200 °С и тем более в условиях хранения изделий (до 50 °С) малы и не могут оказывать существенного влияния на скорость расхода смазочного материала. [c.72] Процесс термического распада смазочных материалов играет значительную, а иногда и решающую роль при их работе в экстремальных температурных условиях-выше 300 °С. Важным требованием к дисперсионной среде и готовой смазочной композиции в этом случае является минимальное образование твердых продуктов термического распада, не способных выполнять функции смазки. [c.72] Вернуться к основной статье