В работе исследовались роликовые ножи из инструментальной стали Х12МФ с никель–медным покрытием, нанесённым с помощью диффузионного легировании и последующего интенсивного пла-стического деформирования (ИПД) с контактными напряжениями от 3,0 ГПа до 4,5 ГПа. Применя-лись методы: оптической и просвечивающей электронной микроскопии; рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализа. Проводились трибологические и коррозионные испытания, из-мерения микротвердости и шероховатости.

Показано, что после нанесения Ni–Cu покрытия и ИПД при напряжении 3,5 ГПа не только снижается коэффициент трения в 2 раза, износ в 2,1 раз, шероховатость поверхности ролика в 2,5 раза, по сравнению со сталью без покрытия, но и повышается нагрузка схватывания до 1400 Н. При этом в покрытии формируется дислокационная субструктура с минимальным размером областей когерентного рассеяния (ОКР) 23 нм и максимальной величиной микродеформации кристаллической решётки (МДР) 1,25 %, что свидетельствует о наличии больших упругих искажений кристаллической решётки. Поперечный размер дислокационных субзерен (мелкие области внутри кристаллических зёрен, разделённые малоугловыми границами, которые состоят из сеток дислокаций, образующихся при деформации и создающих внутреннюю субструктуру) (35—47 нм) уменьшился в 5 раз по сравнению с исходным состоянием (200—256 нм). В режиме высокого разрешения в структуре покрытия обнаружено присутствие преимущественно малоугловых границ, которые обладают большей диффузионной способностью для перераспределения легирующих элементов. Можно полагать, что хром из стали Х12МФ, находясь в твёрдом растворе, перераспределяется вдоль малоугловых дислокационных границ удлинённой полигонизованной наноструктуры. В покрытии увеличение концентрации Cr, по сравнению с исходным состоянием, приводит к повышению его относительной стойкости к износу и коррозии.

Несмотря на высокую термоокислительную стабильность и химическую инертность, стандартные перфторполиэфирные смазки подвержены каталитическому разложению при высоких температурах в присутствии металлов, что приводит к коррозии и ограничивает их применение. Решением этой проблемы может быть использование перфторалкилзамещенных триазинов (ПФПТ), которые обладают существенно более высокой коррозионно-окислительной стабильностью. Цель работы – оценка возможности использования синтезированных ПФПТ с молекулярной массой 932—2920 в качестве смазочных материалов и сравнение их триботехнических характеристик с коммерческим перфторполиэфиром (ПФПЭ).

Проведён анализ образцов ПФПТ (бистриазинов и олиготриазина) методами ДСК, ТГА, определены температуры кипения. Трибологические испытания проведены по схеме «плоскость—плоскость» (сталь ШХ15 / сталь 12Х1) при комнатной температуре. Определён средний коэффициент трения (f_ср) для каждого образца ПФПТ, причём f_ср закономерно растёт с увеличением молекулярной массы ПФПТ. Показано, что коэффициент трения ПФПТ (0,12—0,18) сопоставим с таковым у ПФПЭ (0,13) и значительно ниже, чем при сухом трении (0,27). Результаты работы подтверждают перспективность ПФПТ как химически инертных и термостабильных смазочных материалов. Их триботехнические характеристики сопоставимы с коммерческим ПФПЭ, что указывает на возможность совместного применения или замены.

Представлены результаты исследования триботехнических характеристик композиционных материалов на основе полиэтилена низкого давления (ПЭ273), модифицированных наполнителями: полиэтиленовым воском (5 %), смесью графита с техническим углеродом (15 %) и сверхвысокомолекулярным полиэтиленом (5 % СВМПЭ).

Цель работы — оценка коэффициента трения материалов о снежный покров и их износостойкости в условиях сухого трения при высоких нагрузочно-скоростных параметрах.

Исследования проводились на трибометре, моделирующем трение о снег и лёд, и на машине трения 2070 СМТ. Установлено, что введение 5 % СВМПЭ в состав базового полимера позволяет снизить коэффициент трения по снегу в 2—3 раза (до 0,02—0,08) в интервале температур от –10 °C до 0 °C. Кроме того, данный состав сохранял работоспособность при трении по стали со скоростью 0,5 м/с и контактном давлении до 1,0 МПа, тогда как другие исследуемые композиции разрушались уже при 0,75 МПа.

Результаты работы имеют практическую значимость для разработки скользящих поверхностей спортивного инвентаря и транспортных саней, эксплуатирующихся в условиях экстремальных температур и механических нагрузок.

Цель исследования — определение методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния и характеристик контактного взаимодействия при различных режимах нагружения системы вкладыш—вал, используемой для исследований материалов при работе в условиях фрикционно-механической усталости. В ходе исследования рассмотрены случаи нагружения системы различными соотношениями контактной (F_N), приложенной ко вкладышу, и изгибающей (F_b), приложенной к валу, силами. Верификация полученных результатов проводилась при помощи балочной теории и теории контактного взаимодействия. По результатам исследования было показано, что в зависимости от направления и величины изгибающего нагружения возможно формирование поверхности контакта трех различных форм: прямоугольной, эллиптической и разделённой на две части. Кроме того, найдены оптимальные соотношения нагрузок, минимизирующие интенсивность напряжений: во вкладыше при сонаправленных F_b и F_N для соотношения F_N/F_b = 20—50 (например, при F_N = –500 Н, F_b = –25 Н), в вале при разнонаправленных F_b и F_N для соотношения F_N/F_b = 20 (например, при F_N = –500 Н, F_b = 25 Н). Таким образом, представленный подход к моделированию объёмной повреждаемости пары трения, один из элементов которой нагружен неконтактной нагрузкой, даёт возможность решать задачи оптимизации и управления повреждаемостью сложных технических систем за счёт изменения граничных условий без дорогостоящего изменения конструкции и материалов.

Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследованы элементный состав и химические связи в алмазоподобной углеродной плёнке на поверхности основы из вольфрам-кобальтового сплава. По различным параметрам CKLL – оже-спектров, возбуждаемым в рентгеновских фотоэлектронных спектрометрах, определены отношения в ней долей sp²/sp³ связей, средние значения которых составили 0,32/0,68. Выявлено, что трибологическое взаимодействие контртела в виде шарика из оксида алюминия с материалом основы начинается с коэффициента трения около 0,4, а с поверхностью алмазоподобной плёнки с коэффициента трения около 1,0. При дальнейшем скольжении, начиная, примерно с 25000 циклов скольжения коэффициент трения с вольфрам-кобальтовой основой возрастает до ~ 0,65, а коэффициент трения с алмазоподобной плёнкой падает до значений ~ 0,50. В диапазоне 20000—25000 циклов скольжения коэффициент трения контртела по алмазоподобной плёнке падает до ~ 0,32, затем возвращается до 0,62. Величины, характеризующие износ контртела при взаимодействии со основой из твёрдого сплава, выше, чем при взаимодействии с поверхностью алмазоподобной плёнки. Полученные результаты подтверждают, что плёнки такого типа технологически целесообразно использовать в узлах трения, где требуется сочетание высокой деформационной стойкости при высоких нагрузках и высокой коррозионной устойчивости при высоких температурах и неблагоприятных условиях окружающей среды.

Предложен и экспериментально исследован новый подход измерения износа в узлах трения скольжения на основе применения кластерного анализа сигналов акустической эмиссии, сопровождающих работу трибоузла. Особенностью предлагаемого подхода является учёт в общем износе вклада каждого механизма повреждения узла трения, идентифицируемого в многомерном поле акустико-эмиссионных признаков с привязкой по времени их проявления, что обеспечивает возможность отслеживания динамики изнашивания узла трения непосредственно во время наблюдения (измерения). Исследование проведено методом сравнения применения двух перспективных беспороговых алгоритмов кластеризации акустических данных относительно стандартного амплитудного порогового метода детектирования и идентификации акустико-эмиссионных событий, что позволило получить представление о преимуществах предлагаемого подхода относительно сегодняшнего уровня развития данного вида техники. Результаты показали, что применение многопараметрического кластерного анализа для детектирования типа механизма повреждения (изнашивания) позволяет минимум на 45 % увеличить вероятность обнаружения схватывания поверхностей трения по сравнению с амплитудным пороговым методом, при сохранении вероятности обнаружения задира на том же уровне. Установлено, что предложенный подход позволяет оценить износ без остановки узла трения при среднем расхождении в оценке износа между альтернативными способами измерения износа и предлагаемым в среднем на уровне 16 % на всем протяжении измерений. Полученные результаты позволяют рассматривать предложенный подход как перспективный on-line способ акустико-эмиссионной диагностики и мониторинга технического состояния улов трения скольжения.

Статья посвящена изучению перспектив использование деталей из алюминиевых сплавов с нанесённым на поверхность трения методом микродугового оксидирования оксидно-керамическим покрытием в узлах трениях, работающих за счёт смазки жидкой средой, в которой они работают или которая перекачивается данным механизмом. К таким механизмам и узлам трения относятся элементы насосно-компрессорного оборудования, применяемого в нефтепромысловой отрасли (запорная арматура, детали центробежных, лопастных, шиберных, шестерённых и других насосов, некоторые резьбовые соединения). В данной ситуации сопряжённые трущиеся поверхности оказываются постоянно смазанными рабочей средой (вода, нефть, водно-нефтяные эмульсии).

Триботехнические испытания проводили на лабораторной установке, узел трения которой состоял из вращающегося ролика из алюминиевого сплава марки АМг6 и скользящей по нему ленты из алюминиевой фольги марки АД1 толщиной 100 мкм. На обоих деталях было нанесено методом микродугового оксидирования оксидно-керамическое покрытие. В качестве электролита использовали раствор, содержащий натриевое жидкое стекло в количестве 13 г/л и гидроксид калия — 2,5 г/л. Процесс оксидирования проводили в симметричном анодно-катодном режиме с использованием промышленного переменного тока частотой 50 Гц при постоянной плотности тока равной 6 А/дм² до конечного напряжения 400 В.

Проведенные лабораторные испытания показали, что детали из алюминиевых сплавов с оксидно-керамическим покрытием могут успешно применяться в узлах трения, характеризующихся невысокими контактными давлениями и скоростями скольжения. При этом очень высокая коррозионная стойкость оксидно-керамических покрытий обеспечивает защиту узлов трения от воздействия агрессивных сред (пластовая вода с повышенной минерализацией, водно-нефтяные эмульсии, содержащие сероводород, углекислый газ), а также от всегда присутствующих в добываемых и сопутствующих флюидах абразивных частиц. Применение алюминиевых сплавов в узлах трения с упрочнённой методом микродугового оксидирования поверхностью позволит снизить вес насосно-компрессорного оборудования, например, погружных многоступенчатых насосных установок вследствие чего снижаются затраты на проведение спускоподъёмных операций, а также послужит повышению эксплуатационной надёжности и долговечности нефтепромыслового насосно-компрессорного оборудования.

В настоящей статье приводится методика определения коэффициентов трения антифрикционного покрытия на основе серебра с добавлением дисульфида молибдена или графита в вакууме. Методика определения коэффициентов трения реализована на вакуумном трибометре. Получены зависимости коэффициентов трения в контактирующей паре — сталь ШХ-15 и антифрикционное покрытие на основе серебра с добавлением дисульфида молибдена, а в другом случае графита, в зависимости от давления окружающей среды. Значение усреднённого коэффициента трения в паре шар из стали ШХ-15 и кольцо с антифрикционным покрытием, содержащем 94 % серебра и 6 % дисульфида молибдена при атмосферном давлении 1000 мбар составляет 0,114 при среднеквадратичном отклонении 0,012, а при давлении 0,03 мбар 0,168 при среднеквадратичном отклонении 0,01.

Для антифрикционного покрытия на основе серебра с добавлением 6 % графита коэффициент трения меняется от 0,144 до 0,26 при изменении давления с 1000 до 0,03 мбар. Получены аналитические зависимости коэффициента трения для обоих антифрикционных покрытий от высоты подъёма в атмосфере, что позволит разработать методику расчёта сферических шарнирных подшипников для высотных летательных аппаратов.

В статье рассмотрена зубчатая передача двухступенчатого редуктора как трибологическая система, работоспособность которой определяется условиями трения и контактной усталостной выносливостью поверхностей зубьев. Выполнен расчёт геометрических параметров передачи и анализ контактных и изгибных напряжений с использованием программного комплекса APM WinMachine. Показано, что при использовании стали 45 с термической обработкой — закалка с высоким отпуском, действующие контактные напряжения достигают предельно допустимых значений, что приводит к интенсивному изнашиванию и малому ресурсу передачи. Для повышения долговечности предложена замена материала шестерни и колеса на конструкционную легированную сталь 20ХН с химико-термической обработкой цементацией, что обеспечивает снижение относительного уровня контактных напряжений и повышение контактной выносливости. Проведён анализ влияния параметров цикла нагружения на контактные и изгибные напряжения, определяющие характер изнашивания зубьев. Показано, что для цементированных зубчатых колёс расчётные напряжения на выносливость не зависят от параметров цикла, что свидетельствует о повышенной стабильности трибологических характеристик передачи.