Високотемпературне мастило для важконавантажених вузлів тертя ковзання

Изобретение относится к смазочным материалам специального назначения, используемым в тяжелонагруженных узлах трения скольжения и, в частности, в резьбовых соединениях при температурах 400-450°С и кратковременно до 800°С. Возможные области применения - смазывание цепных и зубчатых передач, например, в печах отжига алюминиевых туб, обжига кирпича, при производстве стекла, фарфора, фаянса, для смазывания роликов дверей печей для разогрева металла при горячей обработке металла, для смазывания валков транспортных линий прокатных станов, для смазывания резьбовых соединений и, в частности, работающи х при высоких температурах, например, в химических реакторах, колоннах синтеза и мн. др. Наиболее близкой к настоящему изобретению является высокотемпературная смазка по АС СССР № 1707974 [1], имеющая следующий состав, мас.ч,: Графит 20-50 Дисульфид молибдена 3-30 Низкомолекулярные отходы производства полиизобутилена остальное По технологическим характеристикам прототип соответствует разработанной высокотемпературной смазке, т.е. работает при 400-450°С и кратковременно до 800°С. При температурах 400-450°С полимерная основа полностью испаряется или подвергается термо- или термоокислительной деструкции и в качестве антифрикционных материалов работает смесь графита и дисульфида молибдена. Следует отметить, что до 800°С (кратковременно) графит, окисляясь, предохраняет дисульфид молибдена, антифрикционную функцию выполняют графит и более эффективный компонент дисульфид молибдена. Однако сухие компоненты: смесь графита с дисульфидом молибдена, легко осыпаются с поверхности металла при наличии ударов, вибраций и т.д. Их сравнительно высокая эффективность проявляется в ступицах валков, в шаровых опорах, резьбовых соединениях, где тр ущиеся поверхности не связаны с окружающей средой и где сухие компоненты удерживаются между тр ущимися поверхностями, однако, противоизносные свойства остаются сравнительно низкими, что не удовлетворяет современным требованиям к смазкам, работающим в вышеуказанном интервале температур. Основными недостатками высокотемпературной смазки-прототипа являются: - сравнительно низкая адгезия сухих порошков графита и дисульфида молибдена после выгорания полимерной основы, а следовательно, требуется возобновлять смазку с довольно коротким интервалом времени; - сравнительно низкие противоизносные свойства, особенно в случае осыпания с поверхности металла сухи х компонентов. В основу изобретения поставлена задача создания высокотемпературной смазки, в которой с введением аэросила, каолина и фосфорорганической присадки значительно увеличивается адгезия графита и дисульфида молибдена, в результате чего в значительной степени повышаются противоизносные свойства смазки, а также увеличивается время ее удержания на поверхности. В качестве дисперсионной среды может быть использован любой жидкий полимер (типа жидкого полиэтилена, полипропилена, полиизобутилена, жидких каучуков) или коллоидный раствор низко- и среднетемпературных полимеров того же типа, в качестве антифрикционных компонентов использованы графит и дисульфид молибдена, для стабилизации смазки и повышения противозадирных свойств при высоких температурах использованы аэросил и каолин и в качестве присадки - фосфорорганическая многофункциональная присадка, содержащая диалкилфосфорильную и арилсульфониламидную группы, которая сама значительно увеличивает противоизносные свойства как при низких, так и при высоких температурах, а также увеличивает адгезию на поверхности металла антифрикционных компонентов: графита и дисульфида молибдена, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Дисперсионная среда обеспечивает получение смазки в виде густой пластической суспензии. В зависимости от содержания других компонентов содержание дисперсионной среды составляет 30-80 мас.ч. В качестве дисперсионной среды применяются жидкие полимеры типа жидкого полиизобутилена, жидкого полипропилена, жидкого полиэтилена, жидких каучуков, низкомолекулярных отходов производства вышеуказанных полимеров, коллоидные растворы низко- и среднемолекулярных полимеров указанного типа в машинных маслах и растворителях (например, Нефрас С-4, масло приборное, масло И-12-А, И-20-А, нигрол тетрахлорэтан, трихлорэтилен, фторхлоруглеродная жидкость 13ФМ и др.). Жидкие полимеры и их коллоидные растворы обеспечивают получение устойчивой однородной суспензии, высокую адгезию при низких температурах к металлу и удовлетворительные смазочные свойства, в том числе противозадирные при низких температурах. Графит - дешевый доступный материал. В составе смазки выполняет роль антифрикционной добавки, позволяет поднять верхний температурный предел работоспособности смазки, создавая восстановительную среду при высоких температурах и обеспечивая химическую стабильность дисульфида молибдена. Дисульфид молибдена - эффективный антифрикционный и противопригарный компонент. Оптимальное содержание графита составляет 3-55%, а дисульфида молибдена -3-30%, сочетание их в определенных пропорциях обеспечивает удовлетворительные пластические и антифрикционные свойства. Аэросил - вспененный силикагель, выполняющий роль стабилизатора, обеспечивая седиментационную устойчивость смазки при содержании 1-5 мас.ч. При высоких температурах проявляет противоизносные свойства. Содержание более 5 мас.ч, повышает риск задиров. Каолин - природный слоистый минерал. В составе смазки выполняет роль герметизирующей добавки в случае использования смазки в качестве уплотнительной в резьбовых соединениях, байонетных затворах реакторов и т.д. Вместе с аэросилом каолин стабилизирует смазку, повышай ее седиментационную устойчивость, при высоких температурах выполняет функцию противозадирной компоненты. Содержание, при котором каолин выполняет роль стабилизатора и не влияет на другие свойства смазки, составляет 2-10 мас.ч. Фосфорорганическая многофункциональная присадка, содержащая в своем составе диаякияфосфорияьную [(АlkО)2Р-] О арилсульфонамидную (ArSO2NH) группы, позволяет увеличить рабочую нагрузку в узле трения в 1,2-1,3 раза без опасности по явления задиров, образуя при повышенны» температурах на поверхности трения антифрикционный хемосорбированный слой, и при высоких температурах - солевой расплав, состоящий из смеси сульфатов и фосфатов, выполняющий функция высокотемпературной смазки и повышающий адгезию графита и дисульфида молибдена. Оптимальное содержание фосфорорганической присадки 0,5-5 мас.ч.; ниже 0,5 мас.ч. эффективность присадки значительно уменьшается, а выше 5,0 мас.ч. повышение противозадирных и противоизносных свойств не наблюдается. В качестве многофункциональной противоизносной, противозадирной и антикоррозионной присадки может быть использовано любое фосфорорганическое соединение, содержащее в своем составе арилсульфонамидную группу и диалкилфос-форильную группу, например, легкодоступные и сравнительно дешевые соединения -N-арилсульфонилдиалкиламидофосфаты общей формулы (і): где Аr - любой ароматический остаток; Alk - любой алкнльный остаток, в том числе любые аддукты, полученные по реакции диалкилфосфитов или триметил-силилдиалкилфосфитов с N-арилсульфонил-п-хинониминами {соединения H-V): где Аr - любой ароматический остаток; Alk - любой алкильный остаток; Χ, Υ - любой заместитель. Смазку готовят в следующем порядке. Вначале готовит дисперсионную среду; в том случае, если полимер очень вязкий, его разбавляют машинным маслом и/или растворителем. Затем вносят аэросил и присадки при перемешивании. В случае необходимости при перемешивании добавляют каолин. К смеси твердых компонентов графита и дисульфида молибдена добавляют приготовленную смесь на основе полимера и тщательно перемешивают в течение 3-6 ч при температуре 65-90°С до получения однородной суспензии. Смешивание компонентов осуществляют в лопастных смесителях. Примеры композиций смазок, приведенные в таблице, использованы для различных узлов трения. Πример 1. Смазки №1 и №2 использовались а резьбовом соединении байонетного затвора реактора синтеза двуокиси хрома, которое имеет следующие параметры; - резьба дюймовая треугольная, шаг 12,7 мм, диаметр 584 мм, высота 200 мм; - удельная нагрузка в резьбовом соединении 4 · 104 Па (4S0 кг/см 2); - режим работы - периодический; - время действия нагрузки - 44-56 ч с момента загрузки реактора до окончания синтеза; - температурный режим: 12 ч- нагревание 2О-40О°С, 24-36 ч - проведение синтеза при 400°С, 8чостывание 400-80°С. Возможен контакт резьбового соединения байонетного затвора с газом, образующимся в ходе реакции, который имеет следующий состав, об.%; Кислород 80 Пары перегретой воды 15 Пары хромовых кислот 5 Однократное введение смазки в резьбовое соединение байонетного затвора после проведения синтеза образует на поверхности равномерное тонкое покрытие серого цвета, выполняющее в последующем роль твердой смазки. После нанесения смазки было проведено 7 синтезов по 56 часов, при этом отклонений технологических параметров от нормы не наблюдалось. Открывание и закрывание байонетного затвора осуществлялось плавно, без применения чрезмерных усилий, Состояние твердого смазочного слоя после разработки резьбового соединения удовлетворительное. Использование в аналогичных условия х смазки-прототипа позволило провести 2 синтеза, после чего потребовалось повторное смазывание из-за обнажения поверхностей трения и возникновения опасности заедания байонетного затвора. Таким образом, смазка в сравнении с прототипом позволяет увеличить время работы реактора не менее, чем в 3,5 раза и снизить трудовые затраты на его обслуживание. Πример 2. Смазка № 3 использовалась в уплотнении пароконденсатной головки кальцинатора в производстве карбоната натрия, которое имеет следующие параметры: материал трущейся пары - ст.20, класс точности 9-10; диаметр уплотнения - 370 мм; рабочая температура - 270-320°С, кратковременно до 380 С; скорость вращения - 7 об/мин; набивка уплотнения - асбестовый шнур, 30 мм с предварительной обработкой смазкой; давление пара в системе - 32 атм. Однократная набивка уплотнения с применением смазки обеспечивает работу пароконденсатной головки в течение 90-110 дней. Состояние трущи хся поверхностей после работы уплотнения без изменений. Без смазки уплотнение обеспечивает работу пароконденсатной головки в течение 50-60 дней, после чего наблюдается потеря герметичности уплотнения. Пример 3. Смазки составов № 4-6 испытывались для смазки цепных передач в печах отжига при 450470°С в сравнении со смазкой фирмы "Kluber" (Германия), тип "Wolfracote-Top Paste", используемой в тех же целях, и в сравнении со смазкой-прототипом по АС СССР № 1707974. При испытании смазка наносилась на цепь работающей стальной цепной передачи при охлаждении цепи до 100-120°С, после чего включали электрообогрев печей. Противоизносные свойства составов смазок оценивали на четырехшариковой машине трения при 300°С. Эксплуатационные характеристики испытанных смазок, а также сравнительные противоизносные свойства приведены в таблице. В сравнении со смазкой-прототипом противоизносные свойства увеличились в 1,4-1,5 раза.