Компания Modengy разработала и испытала покрытие для экстремальных условий работы: MODENGY™ 2560

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) MODENGY™ все активнее используются в машиностроении.

Это обусловлено их высокой технологичностью, легкостью нанесения (методом окрашивания), способностью обеспечивать ресурсную смазку и создавать необслуживаемые узлы трения.

В арматуростроении их применяют в парах «шибер — седло» задвижек, ходовых винтах, подшипниках скольжения, шаровых кранах, зубчатых зацеплениях приводов, резьбовых соединениях труб и в других тяжелонагруженных узлах трения.

Внешний вид покрытия с дисульфидом молибдена на деталях червячной пары © Фото из открытых источников

Способность работать в экстремальных условиях эксплуатации отличает покрытия MODENGY™ от традиционных смазочных материалов, которые больших нагрузках и высоких температурах теряют заявленные свойства.

В настоящей статье рассмотрены преимущества АТСП, возможные ограничения по использованию и пути их преодоления.

Состав и особенности классических АТСП

Антифрикционное твердосмазочное покрытие традиционно состоит из твердого смазочного материала слоистой кристаллической структуры (дисульфида молибдена), органической связующей смолы (эпоксидной, фенолформальдегидной, акриловой и др.) и органического растворителя.

Дисульфид молибдена в составе придает покрытию характерный серый цвет с металлическим отблеском, обеспечивает ему низкое трение и отличные противозадирные свойства.

Существенным ограничением по использованию дисульфидмолибденового АТСП является то, что при температурах выше +400 ºС MoS2 начинает интенсивно окисляться, а органические смолы подвергаются деструкции.

При окислении дисульфида молибдена образуется триоксид молибдена, который обладает уже не смазочными, а абразивными свойствами. Это хорошо видно на фотографии ниже — при этом цвет покрытия меняется с серого на желтый.

Окисление дисульфида молибдена в составе покрытия (серый цвет) с образованием триоксида молибдена (желтый цвет) при нагреве более +400 ºС © Фото из открытых источников

В среде кислот и жидкого кислорода большинство АТСП теряют свою адгезию, а при росте скорости скольжения более 0,5 м/с интенсивность изнашивания покрытий резко увеличивается.

Таким образом, классические АТСП эффективны только для тихоходных узлов трения.

Однако ряд узлов трения — например, трубопроводной арматуры и турбин — работают при температурах более +500 ºС, что делает невозможным применять в них не только АТСП, но и любые другие традиционные смазочные материалы.

В связи с этим задача по снижению трения и износа в узлах, работающих при высоких температурах, скоростях и в химически агрессивных средах, является весьма актуальной.

Преимущества твердосмазочочных покрытий MODENGY™

Для преодоления указанных выше ограничений и расширения сферы применения АТСП отечественная компания «Моделирование и инжиниринг» разработала серию покрытий с использованием принципиально иных компонентов.

Связующее вещество в них имеет неорганическую природу — оно создано на основе комбинации солей металлов. В качестве твердого антифрикционного компонента используется композиция из специально синтезированного графита и дисульфида вольфрама. Дополнительно введены армирующие и стабилизирующие элементы.

Одно из таких покрытий на основе новой формулы — MODENGY™ 2560 — уже нашло применение при производстве отечественной техники.

По сравнению с традиционными АТСП на основе дисульфида молибдена оно имеет следующие преимущества:

• Термическая стойкость до +500 ºС
• Устойчивость к кислотам
• Работоспособность в среде жидкого кислорода
• Повышенные адгезия
• Износостойкость
• Эффективность как при низких, так и при высоких скоростях скольжения (от 0 до 20 м/с).

На рисунке показана структура покрытия и переходная зона «подложка — покрытие».

Структура покрытия MODENGY™ 2560 и переходная зона при увеличении 500х © Фото из открытых источников

Результаты испытаний и области применения покрытия MODENGY™ 2560

Для сравнения с новым покрытием MODENGY™ 2560 было выбрано одно из наиболее термостойких покрытий, доступных на рынке смазочных материалов — Molykote 3400A. Состав на основе дисульфида молибдена и эпоксидной связующей смолы имеет верхний предел рабочих температур +430 ºС.

Лабораторные триботехнические испытания покрытий проводились на деталях из сплава Инконель 750 по схеме «сферический индентор радиусом 14 мм — плоский образец с покрытием» при нагрузке 20 Н.

Выдержка из результатов испытаний приведена в таблице.

Результаты сравнительных лабораторных испытаний образца с различными покрытиями и без © Фото из открытых источников

Аналогичным испытаниям подверглись и другие доступные на рынке виды АТСП. Результаты испытаний показали, что новое покрытие MODENGY™ 2560 превосходит существующие аналоги не только по термической стойкости, но и по триботехническим свойствам.

Сегодня покрытие MODENGY™ 2560 апробировано и успешно используется в лепестковых газодинамических подшипниках турбин и высокотемпературной трубопроводной арматуре.

Шар и металлические седла крана на температуру +500 °С с покрытием MODENGY™ 2560 © Фото из открытых источников

Не менее эффективно оно для узлов трения, работающих в среде кислот, жидкого кислорода и других агрессивных веществ.

Заключение

Серия покрытий, разработанная российской компанией Modengy на основе новой композиционной формулы, позволяет расширить области применения технологии твердой смазки в условиях высоких температур, скоростей скольжения и агрессивных рабочих сред.

Технология антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY™ обеспечивает поверхностям необходимый комплекс триботехнических и защитных свойств.

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈