Трибологія – що вона включає в себе та які її застосування?

Що таке трибологія?

Трибологія визначається як наука і техніка, що стосуються поверхонь у відносному русі та взаємній взаємодії. Вона охоплює вивчення тертя, зносу та змащення, а також взаємодій, що відбуваються на межі розділу між контактуючими тілами. Ці процеси включають, серед іншого, передачу сил, перетворення механічної енергії, фізико-хімічні перетворення та явища механічного зчеплення, що виникають внаслідок морфології та топографії поверхні.

Ключовою метою трибології є розуміння взаємодії поверхонь , що дозволяє вирішувати проблеми та знаходити відповідні рішення. Ця галузь має міждисциплінарний характер – вона спирається на досвід машинобудування, матеріалознавства, хімічної інженерії та багатьох інших дисциплін. Такий широкий підхід є важливим для повного пояснення складних фізичних явищ, що відбуваються в зоні тертя.

Механізм тертя

Тертя, за визначенням, є тангенціальним опором руху між двома твердими тілами, що контактують. Величина цього опору залежить від матеріалів, геометрії та властивостей поверхні тіл, що контактують, а також від умов експлуатації та середовища. Цей механізм є результатом фізичних взаємодій, що відбуваються переважно в мікроскопічному масштабі.

Розрізняють такі типи:

• Кінетичне (рухове) тертя – опір між двома поверхнями, що контактують і рухаються одна відносно одної,
• Статичне тертя – присутнє під час переходу від стану спокою до руху, а також коли рух припиняється. Зазвичай воно більше, ніж кінетичне тертя.

Поверхні тіл, навіть тих, що здаються ідеально гладкими, повні заглиблень та нерівностей на молекулярному рівні. Під час руху вони переплітаються та зчіплюються, і подолання цих бар’єрів вимагає підведення зовнішньої енергії.

Адгезія також є ключовим явищем у контексті тертя. У точках фактичного контакту між тілами утворюються міжмолекулярні зв’язки, включаючи сили Ван-дер-Ваальса та капілярні сили. Крім того, під час процесу тертя на поверхнях генеруються електричні заряди (трибоелектричний ефект). Ці заряди збільшують поверхневі іонні сили, що сприяє утворенню адгезійних контактних сил.

Перегляньте наш вибір антиадгезійних агентів.

Варто зазначити, що тертя виникає не лише на межі розділу між двома різними об’єктами, але й всередині одного тіла, коли його шари або частинки рухаються один відносно одного. Це явище відоме як внутрішнє тертя . Його природа залежить від агрегатного стану речовини – у газах і рідинах він проявляється як в’язкість (відносно невеликі сили), тоді як у твердих тілах він набагато сильніший завдяки впорядкованому розташуванню структурних елементів.

Мастильні матеріали як речовини, що зменшують тертя

Змащення є основним методом, що використовується в технічному обслуговуванні машин для виробничих виробів. У випадку ковзних компонентів, таких як поршнево-циліндрові системи, шестерні та кулачки, змащення між двома або більше компонентами є важливим для забезпечення безперебійної роботи машини.

Мастило – це речовина, призначена для зменшення тертя між контактуючими поверхнями, що зрештою зменшує тепло, що утворюється під час руху цих поверхонь. Механізм дії базується на заміні сухого тертя (між твердими тілами) внутрішнім тертям рідини з низькою в’язкістю або утворенням стабільного граничного шару.

Окрім зменшення тертя, належне змащення сприяє:

• Розсіювання тепла,
• Зменшення шуму,
• Захист від корозії,
• Ефективне ущільнення,
• Видалення забруднюючих речовин.

Базова олія – ключовий фактор зменшення тертя

Базові оливи – це сировина, що використовується у виробництві мастильних матеріалів, а їхні властивості суттєво впливають на експлуатаційні характеристики готового продукту, включаючи в’язкість, стабільність/довговічність та несучу здатність.

Існує п’ять основних груп базових оливи:

Групи I, II, III – оливи, отримані з нафти

Група I включає найдешевші оливи, отримані шляхом простого перероблення розчинником. Вони характеризуються насиченістю вуглеводнями < 90%та індексом в’язкості 80–120. Базові оливи другої групи виробляються за допомогою процесу гідрокрекінгу. Вони демонструють кращі властивості, ніж оливи групи I. Вони містять менше домішок і мають вищий індекс в’язкості. Оливи групи III – це продукти найвищої чистоти, що піддаються глибокому гідрокрекінгу. Їхні властивості подібні до властивостей синтетичних оливи.

Група IV – синтетичні оливи

Вони характеризуються високою термічною та окислювальною стабільністю. Крім того, вони демонструють низьку варіацію в’язкості в широкому діапазоні температур.

До цієї групи сполук належать поліальфаолефіни (PAO), які є популярними синтетичними вуглеводнями. Це продукти полімеризації етилену, отриманого із сирої нафти шляхом крекінгу нафти. Завдяки повному насиченню (відсутності подвійних зв’язків), ці олії стійкі до окислення та деградації за високих температур.

Група V – інші базові олії

До цієї групи належать усі інші основи, включаючи естери, поліалкіленгліколі (PAG) та силікони. Рослинні альтернативи мінеральним та синтетичним оліям також стають все більш поширеними. Це переважно натуральні тригліцериди, такі як ріпакова або соняшникова олія.

Базові оливи – асортимент PCC Group

Група PCC пропонує повний асортимент спеціалізованих базових олив, що використовуються в синтетичних мастильних матеріалах. Ці продукти використовуються в гідравлічних рідинах , рідинах для обробки , компресорах , промислових коробках передач та в текстильній промисловості.

У серії Rokolub доступний широкий асортимент продуктів. Це, перш за все:

• Водорозчинні поліалкіленгліколі (PAG) (серія Rokolub 50-B та серія Rokolub 60-D) ,
• Водонерозчинні поліалкіленгліколі (PAG) (серія Rokolub PB та серія Rokolub PO-D) ,
• Фосфатні ефіри (серія Rokolub FR I та серія Rokolub FR T) .

Присадки AW та EP, а також трибологічні характеристики тертя

В оливах та мастилах, що використовуються в промисловості, основним компонентом є базові оливи. Присадки, що покращують експлуатаційні характеристики, відіграють значну роль, покращуючи природні властивості базових олив.

Присадки, що покращують мастильні властивості, – це хімічні сполуки, які беруть участь у трибохімічних реакціях. Найчастіше використовуються присадки, що контролюють знос і тертя. Вони бувають у формі протизношувальних (AW) присадок або присадок для екстремального тиску (EP).

Перегляньте наш вибір протизношувальних присадок.

Протизношувальні присадки (AW)

Протизношувальні присадки – це компоненти мастила, які хімічно реагують з поверхнею металу, що захищається, утворюючи захисне покриття, яке захищає метал від зношування в умовах граничного змащування. Протизношувальні присадки створюють поверхню, менш схильну до пошкоджень, ніж незахищений основний метал.

До поширених типів протизношувальних присадок належать сполуки цинку (наприклад, діалкілдитіофосфат цинку, ZDDP), сполуки молібдену (наприклад, дитіокарбамат молібдену) та присадки на основі фосфору та бору.

Група PCC пропонує протизношувальні присадки – це продукти серії Rokolub AD (наприклад, Rokolub AD 246 ultra ).

Присадки для екстремальних тисків (EP)

Їхня основна функція полягає в запобіганні контакту поверхонь під надзвичайно високими навантаженнями. Вони хімічно реагують з металевими поверхнями, утворюючи захисний шар, який захищає їх від заїдання та зносу. Протизадирні присадки дозволяють мастилу витримувати короткочасний тиск, що перевищує його нормальну несучу здатність, без пошкоджень. Зазвичай вони діють сильніше та агресивніше, ніж протизношувальні присадки.

Типовими прикладами протизадирних присадок є сполуки на основі сірки (наприклад, сірчані мастила та олії), сполуки фосфору (наприклад, фосфати, тіофосфати) або такі речовини, як графіт та сульфіди молібдену.

У портфоліо PCC Group протизадирні присадки – це переважно продукти серії EXOfos (наприклад , EXOfos PA-080S , EXOfos PB-184 ).

Ознайомтеся з повним асортиментом протизадирних присадок .