Исследование механизмов трения и оценка трибологических характеристик твердосмазочных покрытий, нанесенных разными методами

Проанализирована динамика изнашивания твердосмазочных покрытий (ТСП), нанесенных суспензионным, магнетронно-высокочастотным и диффузионным методами. Приведены расчетные зависимости для оценки их триботехнических характеристик. Установлено, что ресурс ТСП на основе МоS2 высокочастотного нанесения в рассмотренных диапазонах варьирования поверхностной температуры незначительно отличается от такового для ТСП суспензионного нанесения ВНИИ НП 212. Износ диффузионных ТСП Димолит-4 (М-804) при установившемся режиме трения составляет 34 мкм. Интенсивность изнашивания диффузионных ТСП М-804 в условиях вакуума при скорости скольжения 0,2 м/с и повышении контактного давления с 1 до 8 МПа увеличивается в 2 раза и в среднем в 4,5 раза выше, чем у пар трения с ТСП ВНИИ НП 212. Антифрикционные характеристики диффузионных ТСП в установившемся режиме трения до температур 600 °С несколько превышают таковые для ТСП со связующими. С повышением температуры нагрева до предельного значения (800 °С) коэффициент трения диффузионных ТСП М-801 и М-810 (на основе NbS2) снижается до 0,03…0,04.

Литература

[1] Дроздов Ю.Н., Юдин Е.Г., Белов А.И. Прикладная трибология (трение, износ и смазка). Москва, Экопресс, 2010. 604 с.

[2] Маленков М.И., Каратушин С.И., Тарасов В.М. Конструкционные и смазочные материалы космических механизмов. Санкт-Петербург, БГТУ, 2007. 54 с.

[3] Renevier N.M., Hamphire J., Fox V.C. et al. Advantages of using self-lubricating, hard, wear-resistant MoS2-based coatings. Surf. Coat. Technol., 2001, vol. 142–144, pp. 67–77, doi: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01108-2

[4] Мышкин Н.К., Басинюк В.Л., Ковальчук Г.Ф. и др. Космическая трибология: состояние и перспективы. Механика машин и механизмов и материалов, 2012, № 3–4, с. 126–130.

[5] Сентюрихина Л.Н., Малышев Б.И., Опарина Е.М. и др. Твердая высоковакуумная высокотемпературная смазка. Химия и технология топлив и масел, 1961, № 7, с. 13–15.

[6] Robertst E.W., Williamst B.J., Ogilvy J.A. The effect of substrate surface roughness on the friction and wear of sputtered MoS2 films. J. Phys. D: Appl. Phys., 1992, vol. 25, no. 1A, art. A65, doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/25/1A/012

[7] Ярош В.М., Моишеев А.А., Броновец М.А. Исследование материалов на трение и износ в открытом космическом пространстве на орбите вокруг Луны. Трение и износ, 2003, т. 24, № 6, с. 626–635.

[8] Лобова Т.А., Марченко Е.А. Использование нового класса самосмазывающихся материалов для обеспечения надежности функционирования узлов трения космических аппаратов. Трение и износ, 2005, т. 26, № 3, с. 290–293.

[9] Хопин П.Н. Термокорреляционная оценка трибологических характеристик твердосмазочных селенидных покрытий различных методов нанесения для условий нормальной атмосферы. Трибология — машиностроению. Тр. XIII Межд. науч.-тех. конф. М., ИМАШ РАН, 2020, с. 337–341.

[10] Miyoshi K. Solid lubrication. Fundamentals and applications. CRC Press, 2001. 416 p.

[11] Miyoshi K., Iwaki M., Gotoh K. et al. Friction and wear properties of selected solid lubricating films. NASA/TM-1999-209088/PART1. NASA, 1999. 30 p.

[12] Spalvins T. Lubrication with sputtered MoS2 films. NASA TM X-67832. Lewis Research Center, 1971. 16 p.

[13] Нажесткин Б.П., Ковалев Е.П., Воробьев А.Н. К расчету интенсивности изнашивания твердосмазочных покрытий на основе синтетического дисульфида молибдена при работе в вакууме. Трение и износ, 1986, т. 7, № 4, с. 747–750.

[14] Хопин П.Н. Оценка триботехнических характеристик твердосмазочных покрытий, полученных химико-термической обработкой основы. В: Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования. Тверь, ТвГТУ, 2021, с. 56–61.

[15] Сентюрихина Л.Н., Опарин Е.М. Твердые дисульфидмолибденовые смазки. Москва, Химия, 1966. 152 с.

[16] Braithwaite E.R. Solid lubricants and surfaces. Pergamon Press, 1964.

[17] Хопин П.Н. Методика и результаты оценки эксплуатационных характеристик пар трения с твердосмазочными покрытиями для различных условий функционирования. Трение и износ, 2012, т. 33, № 1, с. 23–31.

[18] Хопин П.Н., Гриб В.В. Микроанализ поверхностей трения твердосмазочных покрытий различных видов нанесения. Вестник ТвГТУ, 2021, № 1, с. 5–17, doi: https://doi.org/10.46573/2658-5030-2021-1-5-17

[19] Хопин П.Н., Козлова О.В., Горбач Л.Е. Оценка долговечности пар трения с твердосмазочными покрытиями при реверсивном движении. Трение и износ, 2018, т. 39, № 6, с. 649–656.

[20] Хопин П.Н. Анализ испытаний пар трения с твердосмазочными покрытиями в наземно-космических условиях и прогнозирование трибологических характеристик. Трение и износ, 2018, т. 39, № 2, с. 175–183.

[21] Хопин П.Н. Оценка антифрикционных характеристик пар трения с твердосмазочными покрытиями для различных условий функционирования. Трение и износ, 2015, т. 36, № 5, с. 491–498.

[22] Spalvins T. Plasma-assisted physical vapor deposition surface treatments for tribological control. NASA technical memorandum 103652. NASA, 1991. 15 p.

[23] Цеев Н.А., Козелкин В.В., Гуров А.А. Материалы для узлов сухого трения, работающих в вакууме. Москва, Машиностроение, 1991. 188 с.

[24] Хопин П.Н., Шишкин С.В. Трибология. Москва, Юрайт, 2021. 236 с.