Зміцнення поверхонь тертя з застосуванням геомодифікаторів на основі серпентинів Дашуківського родовища

Автор(и)

  • Світлана Жаківна Боду Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0003-1932-0955
  • В’ячеслав Іванович Андрєєв Чорноморський національний університет імені Петра Могили, Україна https://orcid.org/0000-0003-1143-8043
  • Антон Володимирович Новошицький Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0002-3232-4718

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.283441

Ключові слова:

ремонтно-відновлювальні технології, геомодифікатори тертя, серпентин, важконавантажені пари тертя

Анотація

Об’єктом дослідження є процес підвищення трибологічних характеристик фрикційних з’єднань, зокрема протизношувальних та протизадирних властивостей.

Існує практика використання серпентинів, так званих «геомодифікаторів тертя» (ГМТ), в якості спеціальних ремонтно-відновлювальних домішок. Їх використання призводить до зниження коефіцієнту тертя і температур в зоні контакту, спостерігається збільшення маси деталей, що свідчіть про відновлення зношуваних поверхонь. Механізм формування нових структур досі нез’ясований. Є гіпотези, що важкі умови тертя ініціюють мікрометалургічні процеси на атомарно-кристалічному рівні, в результаті на поверхнях утворюються модифіковані шари з унікальними трибологічними характеристиками.

Порівняльний аналіз основних показників серпентинів Дашуківського родовища за хімічним складом і структурою показав їх відповідність широко відомим аналогам, але вони ніколи не застосовувались в такій якості.

За результатами випробувань добавки показали свою ефективність в якості геомодифікаторів тертя. Додавання 4 % серпентину до змащувальної композиції на основі масла І-20 А знизило швидкість зношування в 2–3 рази, момент тертя на 15 % в порівнянні з І-20 А без добавок.

Спостерігалось підвищення поверхневої мікротвердості з 6 ГПа для базового варіанту до 10 ГПа для варіанту з добавками ГМТ.

Встановлено, що використання найбільш ефективно для важконавантажених пар тертя (суднові апарелі, люкові закриття та ін.), так як підвищує навантаження схоплювання (з 600 до 1400 Н для пари сталь 45 / ШХ15); з ростом навантаження коефіцієнт тертя і швидкість зношування знижуються.

Результати підтверджують необхідність розширення досліджень цього напрямку для вирішення комплексної проблеми підвищення надійності трибоспряжень

Біографії авторів

Світлана Жаківна Боду, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Старший викладач

Кафедра інженерної механіки та технології машинобудування

В’ячеслав Іванович Андрєєв, Чорноморський національний університет імені Петра Могили

Кандидат технічних наук. доцент

Кафедра екології та природокористування

Антон Володимирович Новошицький, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Кандидат технічних наук

Кафедра інженерної механіки та технології машинобудування

Посилання

  1. Soloviov, S., Bodu, S., Trofymova, O. (2007). Porivnialnyi analiz tekhniko-ekonomichnykh i ekolohichnykh pokaznykiv khimiko-termichnoi obrobky. Tekhnohenna bezpeka. Naukovi pratsi, 61 (48), 74–78. Available at: https://lib.chmnu.edu.ua/pdf/naukpraci/technogen/2007/61-48-12.pdf
  2. Solov'ev, S. (2004). Upravlenie nesuschey sposobnost'yu tribosistem metodami makroprofilirovaniya rabochikh poverkhnostey. Problemy trybolohiyi, 2, 10–14.
  3. Solov'ev, S., Bodu, S. (2010). K naznacheniyu posadok i zazorov tsilindroporshnevykh sopryazheniy germetichnykh kompressorov. Dvigateli vnutrennego sgoraniya. Vseukrainskiy nauchno-tekhnicheskiy zhurnal, 2, 127–129. Available at: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/254
  4. Chernets, M., Klimenko, L., Pashechko, M., Nevchas, A. (2010). Tribomekhanika. Tribotekhnika. Tribotekhnologii. Vol. 3. Nikolaev: Izd-vo CHGU im. Petra Mogily.
  5. Soloviov, S. M., Bodu, S. Zh. (2012). Pidvyshchennia nesuchoi zdatnosti vazhkonavantazhenykh par tertia. Naukovi pratsi [Chornomorskoho derzhavnoho universytetu imeni Petra Mohyly]. Ser.: Tekhnohenna bezpeka, 203 (191), 27–31. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Npchdutb_2012_203_191_7
  6. Chen, W., Gao, Y., Zhang, H. (2009). XPS and SEM Analyses of Self-Repairing Film Formed by Mineral Particles as Lubricant Additives on the Metal Friction Pairs. Advanced Tribology, 660–664. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-03653-8_215
  7. Dolgopolov, K. N., Lyubimov, D. N., Ponomarenko, A. G., Chigarenko, G. G., Boiko, M. V. (2009). The structure of lubricating layers appearing during friction in the presence of additives of mineral friction modifiers. Journal of Friction and Wear, 30 (5), 377–380. doi: https://doi.org/10.3103/s1068366609050134
  8. Pogodaev, L. I., Buyanovskii, I. A., Kryukov, E. Yu., Kuz’min, V. N., Usachev, V. V. (2009). The mechanism of interaction between natural laminar hydrosilicates and friction surfaces. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 38 (5), 476–484. doi: https://doi.org/10.3103/s1052618809050124
  9. Wang, P., Lv, J., Wang, L. H., Ma, Q., Zhu, X. H. (2011). Research on Tribological Properties of Serpentine Particles as Lubricating Oil Additives. Advanced Materials Research, 284-286, 1001–1005. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.284-286.1001
  10. Dolgopolov, K. N., Lyubimov, D. N., Kozakov, A. T., Nikol’skii, A. V., Glazunova, E. A. (2012). Tribochemical aspects of interactions between high-dispersed serpentine particles and metal friction surface. Journal of Friction and Wear, 33 (2), 108–114. doi: https://doi.org/10.3103/s1068366612020031
  11. Zhang, J., Tian, B., Wang, C. (2013). Long-term surface restoration effect introduced by advanced silicate based lubricant additive. Tribology International, 57, 31–37. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2012.07.014
  12. Dunaev, A. V., Zuev, V., Vasilkov, D. V., Lavrov, Y., Pavlov, O. G., Pustovoy, I. F., Sokol, S. A. The hypotheses of mechanisms of action repair serpentine tribopraparatov. Trudy GOSNITI, 112 (2), 134–142. Available at: http://www.oilchoice.ru/download/file.php?id=3797
  13. Telukh, D., Kuz'min, V., Usachev, V. (2009). Vvedenie v problemu ispol'zovaniya sloistykh gidrosilikatov v tribosopryazheniyakh. Internet-zhurnal «Trenie, iznos, smazka», 3. Available at: http://www.oilchoice.ru/download/file.php?id=2209
  14. Yue, W., Wang, C., Liu, Y., Huang, H., Wen, Q., Liu, J. (2010). Study of the Regenerated Layer on the Worn Surface of a Cylinder Liner Lubricated by a Novel Silicate Additive in Lubricating Oil. Tribology Transactions, 53 (2), 288–295. doi: https://doi.org/10.1080/10402000903420787
  15. Qi, X., Jia, Z., Chen, H., Yang, Y., Wu, Z. (2013). Self-Repairing Characteristics of Serpentine Mineral Powder as an Additive on Steel–Chromium Plating Pair under High Temperature. Tribology Transactions, 56 (3), 516–520. doi: https://doi.org/10.1080/10402004.2013.765060
  16. Qi, X., Jia, Z., Yang, Y., Fan, B. (2011). Characterization and auto-restoration mechanism of nanoscale serpentine powder as lubricating oil additive under high temperature. Tribology International, 44 (7-8), 805–810. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2011.02.001
  17. Yuansheng, J., Shenghua, L., Zhengye, Z., He, Y., Feng, W. (2004). In situ mechanochemical reconditioning of worn ferrous surfaces. Tribology International, 37 (7), 561–567. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2003.12.005
  18. Nan, F., Xu, Y., Xu, B., Gao, F., Wu, Y., Li, Z. (2015). Tribological behaviors and wear mechanisms of ultrafine magnesium aluminum silicate powders as lubricant additive. Tribology International, 81, 199–208. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2014.09.006
  19. Zhang, B., Xu, B., Xu, Y., Zhang, B. (2011). Tribological characteristics and self-repairing effect of hydroxy-magnesium silicate on various surface roughness friction pairs. Journal of Central South University, 18 (5), 1326–1333. doi: https://doi.org/10.1007/s11771-011-0841-0
  20. Yu, H., Xu, Y., Shi, P., Wang, H., Wei, M., Zhao, K., Xu, B. (2013). Microstructure, mechanical properties and tribological behavior of tribofilm generated from natural serpentine mineral powders as lubricant additive. Wear, 297 (1-2), 802–810. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.10.013
  21. Yu, H. L., Xu, Y., Shi, P. J., Wang, H. M., Zhang, W., Xu, B. S. (2011). Effect of thermal activation on the tribological behaviours of serpentine ultrafine powders as an additive in liquid paraffin. Tribology International, 44 (12), 1736–1741. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2011.06.022
  22. Kadoshnikov, V. M., Shekhunova, S. B., Zadvernyuk, H. P., Manichev, V. I. (2013). Authigenic minerals in the bentonite clay of Cherkassy deposit. Mineralogical Journal, 35 (3), 54–60. Available at: http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&Z21ID=&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/Mineral_2013_35_3_8.pdf
  23. De Barros Bouchet, M. I., Kano, M. (2007). Superlubricity of Diamond/Glycerol Technology Applied to Automotive Gasoline Engines. Superlubricity, 471–492. doi: https://doi.org/10.1016/b978-044452772-1/50056-1
  24. Erdemir, A., Eryilmaz, O. L. (2007). Superlubricity in Diamondlike Carbon Films. Superlubricity, 253–271. doi: https://doi.org/10.1016/b978-044452772-1/50047-0
  25. Fontaine, J., Donnet, C. (2007). Superlow Friction of a-C:H Films: Tribochemical and Rheological Effects. Superlubricity, 273–294. doi: https://doi.org/10.1016/b978-044452772-1/50048-2
  26. Yuansheng, J., Shenghua, L. (2007). Superlubricity of In Situ Generated Protective Layer on Worn Metal Surfaces in Presence of Mg6Si4O10(OH)8. Superlubricity, 445–469. doi: https://doi.org/10.1016/b978-044452772-1/50055-x
  27. Freyman, C., Zhao, B., Chung, Y.-W. (2007). Suppression of Moisture Sensitivity of Friction in Carbon-Based Coatings. Superlubricity, 295–310. doi: https://doi.org/10.1016/b978-044452772-1/50049-4
  28. Kano, M. (2015). Overview of DLC-Coated Engine Components. Coating Technology for Vehicle Applications, 37–62. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-14771-0_3
  29. Donnet, C., Erdemir, A. (Eds.) (2008). Tribology of Diamond-Like Carbon Films. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-0-387-49891-1
  30. Nagashima, S., Moon, M.-W. (2015). Diamond-Like Carbon Coatings with Special Wettability for Automotive Applications. Coating Technology for Vehicle Applications, 191–202. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-14771-0_11
  31. Street, K. W., Miyoshi, K., Vander Wal, R. L. (2007). Application of Carbon Based Nano-Materials to Aeronautics and Space Lubrication. Superlubricity, 311–340. doi: https://doi.org/10.1016/b978-044452772-1/50050-0
  32. Nakayama, K. (1995). Triboemission And Wear Of Hydrogenated Carbon Films. MRS Proceedings, 409. doi: https://doi.org/10.1557/proc-409-391
  33. Balabanov, V. I., Boykov, V. Yu., Balabanova, T. V. (2016). Analyzing repair and reconstructive composites for automotive and tractor mashinery. Agroinzheneriya, 3, 45–52. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-remontno-vosstanovitelnyh-sostavov-dlya-avtotraktornoy-tehniki
  34. Olishevska, V., Bas, K., Litvin, P. (2010). Treatment of machines friction connections by nanotribosubstances ат dismantling service. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho avtomobilno-dorozhnoho universytetu, 51, 156–161. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/obrabotka-truschihsya-soedineniy-mashin-nanotribopreparatami-pri-bezrazbornom-servise
Зміцнення поверхонь тертя з застосуванням геомодифікаторів на основі серпентинів Дашуківського родовища

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Боду, С. Ж., Андрєєв, В. І., & Новошицький, А. В. (2023). Зміцнення поверхонь тертя з застосуванням геомодифікаторів на основі серпентинів Дашуківського родовища. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (123), 38–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.283441

Номер

Том 3 № 12 (123) (2023): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Svіtlana Bodu, Vyacheslav Andrieiev, Anton Novoshytskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.