Автомобильные статьи

Триботехнология «СУПРОТЕК». Восстановление и защита

Восстановление старого двигателя
Исследования явления «геомодификации» поверхностей трения по технологии СУПРОТЕК», показали, что уникальные эффекты многократного снижения интенсивности изнашивания и потерь на трение практически большинства узлов и механизмов связаны с химическими, структурными и фазовыми свойствами используемых минералов, а также с гранулометрическим составом геомодификатора.

Товар по теме:

Согласно принятой на сегодня модели, для протекания процессов модификации поверхностей узлов трения необходимо иметь в достаточной мере абразивный состав, чтобы произвести первичную очистку поверхностей узлов трения от нагаров, отложений и окислов. А также, по возможности, для удаления дефектного слоя, сформировавшегося в процессе механической обработки при изготовлении детали (резание, точение, шлифовка) и в процессе эксплуатации, если она имела место, и в той или иной мере существующего на всем протяжении «жизни» узла.

В то же время, абразивное воздействие частиц порошка должно быть «мягким» и уменьшаться со временем приработки, чтобы не происходило износа поверхностных слоев. Так и происходит на первом этапе приработки узлов: частицы минерала измельчаются рабочими поверхностями (как жерновами) и выносятся из зоны трения распределяясь по всему объему смазочного материала, либо покидая узел трения вместе с частью масла (смазки).

С другой стороны, энергия разрушения уже измельченных частиц (а вместе с ней и прирост энтропии системы) должна быть достаточна, чтобы вывести систему (узел трения) из равновесия и инициировать в ней процессы самоорганизации с переходом на более высокий уровень «организации» - состояния с меньшей негэнтропией, и следовательно, с меньшими скоростями изнашивания и потерями на трение.

Поэтому очевидно, что при разработке и производстве триботехнических составов «СУПРОТЕК» так важно подобрать минерал с заданной анизотропией, получить частицы с требуемой энергией разрушения, создать необходимый гранулометрический состав и определить оптимальную концентрацию составов для конкретных узлов трения и агрегатов в целом.

Анизотропия и энергия разрушения определяются фазовым и химическим составом природных минералов. Гранулометрический состав определяется твердостью минералов и технологией измельчения конкретной композиции, а оптимальная концентрация состава оценивается по результатам лабораторных, стендовых и натурных испытаний узлов трения и агрегатов.

Проведенные поисковые исследования композиций минералов из различных скважин Карельских месторождений (керны из 70 скважин) показали, что наиболее эффективными с триботехнической точки зрения являются минералы групп серпентинитов и тальк хлоритов. Создание композиций из минералов различных скважин и из кернов различной глубины позволяет минимизировать наличие вредных примесей, и увеличить содержание наиболее полезных компонентов. Статистический анализ проведенных триботехнических испытаний, где факторами влияния были выбраны фазовый и химический состав, показал, что наибольший эффект по снижению трения и износа дают Тальк, Серпентин-Хлорит и содержащиеся в них оксиды железа (Fe2O3, FeO, Fe3O4). Состава защищен Патентом на изобретение № 2599161 «Триботехнический состав противоизносный антифрикционный восстанавливающий» (ООО «НПТК «СУПРОТЕК» от 20.08.2015 г. https://suprotec.ru/sertifikaty/#gallery-25).

Тальки, хлориты и серпентиниты относятся к группе слюдоподобных силикатов, характеризующихся слоистыми кристаллическими структурами. Слоистое строение кристаллической структуры обусловливает замечательное свойство этих минералов при определенных условиях расщепляться на тонкие листочки. Степень упругости этих листочков для различных минералов этой группы неодинакова, что связано с их химическим составом.

Содержащиеся в небольших количествах в карбонатах магнезит MgCO3 и в рудных минералах магнетит Fe3O4 на начальном этапе играют роль абразива для очистки поверхностей трения. Твердость магнезита 4,5 – 5,0, а магнетита 5,5 – 6,0 по шкале Мооса, что близко или несколько выше по значению твердости легированной стали. Шероховатость металлических поверхностей трения может снизиться в несколько раз и составить по Ra 0,05 – 0,1 мкм. Это приводит к улучшению триботехнических характеристик по потерям на трение и интенсивности изнашивания.

Приработка сопряженных поверхностей представляет собой совокупность механических и химических процессов. Химическое воздействие заключается в окислительной способности магнетита. Под воздействием температуры, давления и трения идет формирование оксидной пленки на поверхности трущихся частей. Оксидная пленка состоит в основном из окислов магнетита Fe203 и Fe0. Механическое воздействие приводит к активации поверхности металла в точках контакта с зернами магнетита.

Одновременно происходит увеличение количества окислов Fe2О3 и FeО за счет окисления железа при изоморфном замещении кальция и магния в доломитах, а также за счет перехода FeО в Fe2О3 при нагревании хлорита, т.е. происходит появление α- фазы и γ-фазы Fe.

Важной особенностью, характеризующей кинетику структурных, фазовых изменений, окислительно-восстановительных реакций и диффузионных процессов при трении, которые происходят с геомодификаторами и поверхностями трения, является высокая скорость при переходе механической энергии в тепловую. Тепловые и силовые поля характеризуются не стационарностью и большими градиентами температур и давлений, причем критические точки фазовых и структурных превращений в условиях нестационарного процесса могут существенно сдвигаться и существовать в широком диапазоне температур и давлений.

Реакция восстановления окислов железа до состояния металлического (чистого) протекает как в твердой, так и газообразной фазе при участии углерода, который выделяется из смазки при трении. На первом этапе углерод выступает восстановителем, обладающим большим сродством к кислороду, чем железо. При достаточно хорошем контакте геомодификатора с поверхностью трения восстановление железа происходит локально на границе контакта путем взаимной диффузии молекул окислов железа (пленка окислов) и углерода. Реакция длится до тех пор, пока на поверхности пленки и поверхности окислов не образуются твердые продукты реакции в виде тонкого слоя. Далее восстановление железа происходит через газовую фазу углерода и твердых частиц железа.

Следующий этап – это науглероживание железа. Процесс науглероживания начинается значительно раньше, чем происходит полное восстановление железа из окислов и идет одновременно с образованием твердых растворов углерода α- Fe и γ- Fe.

В данной системе возникают твердые растворы железа с углеродом на основе двух кристаллических модификаций железа. Они являются твердыми растворами внедрения, т.е. атомы железа занимают узлы пространственной решетки, а атомы углерода размещаются в междоузлиях.

Твердый раствор углерода в α- железе – это феррит. Процесс его образования начинается при достаточно низких температурах (150 – 200 °С), этим объясняется его небольшое количество и низкое содержание углерода (примерно 0,025 %). При достижении температуры в системе выше 727 °С образуется твердый раствор углерода в γ – железе с гранецентрированной кубической решеткой, который называется аустенитом. При температуре ниже 727 °С аустенит неустойчив, идет замедление диффузионных процессов. Система испытывает дефицит углерода, поэтому в интервале температур 700 – 500 °С процессы образования феррито-цементитных смесей маловероятны.

При снижении температуры до 300 °С и ниже начинается бездиффузионный распад аустенита, процесс не сопровождается перераспределением атомов углерода. Идет процесс полиморфного γ – α превращения с перестройкой кристаллической решетки. Эта структура называется мартенситом, который представляет собой твердый раствор внедрения углерода в α – железо.

Мартенситные кристаллы имеют пластинчатую или реечную форму, которые в сечении имеют форму игл, которые сориентированы по отношению друг к другу под определенным углом (60 или 120°). Для мартенситовой структуры характерна высокая плотность дислокаций (1010 -1012 см-2) и развитая субструктура, что обуславливает его высокую твердость и прочность

В основе процесса превращения аустенита в мартенсит лежит явление полиморфизма, заключающееся в перестройке кристаллической структуры при изменении внешних условий (температура, давление).

Таким образом, выбранная композиция, обладающая необходимым минеральным составом и структурой, попадая в систему где протекают окислительно-восстановительные, диффузионные, химические, тепловые, механические процессы, включая полиморфные изменения в условиях широкого изменения диапазона температур и давления под воздействием трения, претерпевает фазовые и структурные изменения исходных минералов с образованием сверхпрочного слоя на поверхности трения, который состоит из мартенсита, остаточного аустенита и небольшого количества зерен феррита.

Примечание: Кристаллическая структура мартенсита тетрагональна, элементарная ячейка имеет форму прямоугольного параллелепипеда, атомы железа расположены в вершинах и центре ячейки, атомы углерода в объёме ячеек. Структура неравновесная, и в ней есть большие внутренние напряжения, что в значительной степени определяет высокую твёрдость и прочность сталей с мартенситной структурой.

Анализ поверхностей трения после испытаний показал наличие отдельных зон с повреждениями в виде каверн и «карманов» размером не более 1 мкм, в которые свободно поступает масло и прочно удерживает большее количество слоев масла на поверхности трения силами поверхностного натяжения. В полостях не отмечено посторонних материалов в виде микроосколков стали и других примесей, что свидетельствует об отсутствии разрушения поверхностей трения и процессов шаржирования материалом композиции минералов.

Исходя из этого, можно сделать предположение о наличии на внутренних поверхностях элементов повреждения прочного защитного слоя, состоящего из мартенсита и аустенита.

Известен конечный результат протекания данных процессов:

  1. Анализ микропрофиля рабочих поверхностей пар трения на основе регистрации расширенного набора параметров, статистически описанных кривой распределения Аббота-Файрстоуна, а именно таких параметров, как величины и площади распределения на единице поверхности зоны пиков Rpk, сердцевины профиля Rk и зоны впадин Rvk, величина маслоудерживающего объема Vo как отношение объема масла, находящегося во впадинах профиля, на расчетную единицу площади опорной поверхности, показывает, что работа узла трения в штатных условиях с добавлением в смазку триботехнических составов (ТС) «СУПРОЕК» приводит к сглаживанию пиков, снижению величины и заглаживание сердцевины профиля, увеличению площади опорной поверхности. На новой модифицированной поверхности объема масла, находящегося во впадинах, уже хватает на распределение по опорной поверхности, параметр Vo возрастает, режим работы смещается от граничного и смешанного трения в сторону гидродинамического и эластогидродинамического.
  2. Микротвердость поверхности трения после работы с ТС «СУПРОТЕК» возрастает на 15 – 20 %. Меняется картина (градиент) микротвердости по глубине. Изменяется наследственное (полученное в результате механической обработки и последующей эксплуатации, если она была) напряженно-деформированное состояние поверхностных и подповерхностных слоев.
  3. Анализ приповерхностной области деталей трения после работы с ТС «СУПРОТЕК» методами «Просвечивающей и Сканирующей Электронной Микроскопии» показывает наличие протяжённых доменов толщиной порядка 50 нм, ориентация которых приближается к горизонтальной вблизи поверхности (Рис. 1.). Картины электронной дифракции показывают наличие фаз мартенсита и цементита в приповерхностной области (Рис. 2). При этом темнопольные изображения, полученные в дифракционных отражениях, соответствующих фазам мартенсита и цементита, показывают, что данные домены относятся к данным фазам поочерёдно. Данные домены приобретают вертикальную ориентацию при удалении от поверхности, простираясь на глубину 3 мкм и более. Такие изменения не могли произойти сами по себе. Это характерное явление «вытягивания» приповерхностных зерен и субзерен сплава под действием сдвиговых напряжений, возникающих на границах, трущихся тел. Созданная таким образом ориентационная анизотропия – статичная форма вторичных структур трения – способствует быстрой прирабатываемости пары трения после остановки и при изменениях режимов работы, и выступает как новое сформированное свойство пары трения к приспособлению к широкому спектру условий работы (в заданном направлении движения).
  4. Уменьшение дефектности структуры подповерхностных слоев (Рис. 3). Дефекты структуры, такие как межзеренные полости и др., являются концентраторами напряжений при упругопластических деформациях, циклически возникающих в процессе трения. Количество и величина дефектов определяют устойчивость детали к усталостному износу, при котором происходит отслаивание и выкрашивания частиц металла с поверхности в результате формирования и развития микротрещины в глубине металла. Низкодефеткная структура изнашивается значительно медленнее.

Рисунок 1. Изображение протяжённых доменов в приповерхностной области.

Рисунок 2. Картина электронной дифракции.

Рисунок 3. Уменьшение дефектности структуры подповерхностных слоев.

Комментарии к статье
Добавить комментарий
Борис
1 год назад
Использовал более 5 лет, заливал на пробеге от 20000 км в ДВС, в коробку, в раздатку, мосты. Эффект почувствовал практически сразу. Понизился расход топлива, с 16 до 12 литров. Машина просто покатилась. Был случай когда зимой после очередной замены масла на сервисе у официалов при пробеге примерно 80000 км. Поехал в другой город , за бортом температура -30 , приехал сделал за 6 часов все дела ,и обратно, поскольку на улице было холодно как обычно сел, завел мотор, без особых проблем добрался до дома расстояние примерно более 100 км. Как потом выяснилось приехал я без масла. Подтвердилось, когда увидел свою лужу масла на стоянке. Лампочка не загоралась, мотор работал нормально . Утром при осмотре выяснилось на сервисе плохо закрутили фильтр с полной утечкой масла .Поехал на сервис закрутили фильтр залили масло.Проверили компрессию, все в порядке уехал своим ходом. Сейчас на спидометре 128000 км. Заливал Супротек при замене масла 5 раз как рекомендуют производители. Полет нормальный, всем рекомендую.
Моя оценка статьи:
Ответить на комментарий:
Геннадий
2 года назад
Так и не понял, какую конкретно присадку применить для обкатки нового авто.
Моя оценка статьи:
Ответить на комментарий: Супротек Актив.
Сергей
2 года назад
От начала "выхода в свет" Супротека поменялось объяснение его чудесных свойств. Сперва говорилось о необычайном минерале, который волшебным образом с невероятной силой вцепляется в места повышенного износа и тем исцеляет мотор... И в самом деле звук становился "мягче" и несколько тише. Нынешние объяснения фактически описывают взаимную полировку рабочих поверхностей с "мягкими" минеральными частицами (часть которых впоследствии просто вдавливается в микронеровности поверхностей, а волшебные силы уже задействованы "слабее", хотя и присутствуют в исправлении выработок...) - и это уже чуть более правдоподобное объяснение происходящего Вывод таков - для механической коробки передач, редуктора и прочего без масляного фильтра применять снадобье возможно и неопасно - поскольку отсутствующий фильтр не забьётся, каналы не закупорятся и давление масла не исчезнет. А вот в моторе или автоматической коробке с фильтрами мне кажется есть немалая опасность прекратить фильтрацию сгустками частиц. Хотя разработчики и уверяют в невозможности такого...
Моя оценка статьи:
Ответить на комментарий: Здравствуйте, присадка в фильтре не оседает и его не забивает. Подтверждено многочисленными испытаниями
Юрий
2 года назад
Статья толковая, в ней каждый может найти то, что нужно в соответствии со своим уровнем и интересом. ГМТ применяю с 2004 года, разных фирм (не менее пяти)- это реально работающие препараты."Супратек" не пробовал, но на основании своего многолетнего опыта применения ГМТ, в заявленных свойствах не сомневаюсь.
Моя оценка статьи:
Ответить на комментарий:
Владимир
2 года назад
Для чего столько писать на не понятных терминах для простого автомобилиста, лучше было-бы написать промыть такой-то присадкой залить новое масло с присадкой и все а так все прочитал можно сказать ничего не понял
Моя оценка статьи:
Ответить на комментарий: Данная статья написана для технологического обоснования действия продукции. В простых и понятных терминах ищите информацию в других статьях
Олег
2 года назад
Чем бы дитя не тешилась лишь бы не плакала
Моя оценка статьи:
Ответить на комментарий:
Саша
3 года назад
Очень научно получилось
Моя оценка статьи: