Способ определения антипиттинговых свойств смазочных масел

(19) (И) 4 С 01 М 33/30 ИСАНИ ЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Заскалько П.П. и др. Противопиттинговые свойства трансмиссионныхмасел. - Нефтепереработка и нефтехимия, 1983, У 4, с. 20"22. Бцгйасе йегегдогагдоп о 2 савв апд,Го 11 очегв Рдггдщ геяг шегйой СЕС Ь-Т 181. Могог 1 пс 1 цвггу КевеагсЬ Аввосда-.гдоп, 1981.Авторское свидетельство СССРУ 949408, кл. С 01 Я 33/30, 1982,Авторское свидетельство СССРМф 106768, кл. С 01 М 30/30, 1966.Григорьев М,А. и др. Качество моторного масла и надежность двигателей. М.: Издательство стандартов,1981, с. 231,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИПИТТГОВЫХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ(57) Изобретение касается аналитической химии, в частности определения антипиттинговых свойств смазочныхмасел и может быть использовано вхиммотологии, Для повьппения достоверности оценки указанных свойствмоторных масел на стенде "Кулачоктолкатель" при исследовании работысопряжения в ванне с испытуемым мас-.лом определяют количество питтинговыхямок размером 10-30 мкм и по степени поражения поверхности толкателяуказанными ямками в единицу временисудят об антипиттинговых свойствахмасла. Способ позволяет сократитьдлительность испытаний масел с 33 чдо 60-80 мин, причем недостоверностьвизуального наблюдения заменяется вданном случае инструментальным (компьютерным) методом оценки получаемыхрезультатов. 1 ил 2 табл.Изобретение относится к способам определения антипиттинговых свойств смазочных (моторных) масел и может быть использовано в области нефтепереработки (химмотологии).Целью изобретения является повышение достоверности оценки антипиттинговых свойств моторных масел.В результате проведенных исследований установлено, что испытуемое масло оказывает существенное влияние на развитие питтинга, в основном, на стадии макропиттинга, для которойхарактерно появление ямок размером 15 более 10 мкм. Поэтому в компьютерную программу определение питтинговых ямок с размерами менее 10 мкм не закладывалось. Развитие питтинговых поражений размером более 30 мкм практи чески не зависит от уровня антипиттинговых свойств исследуемых масел и определяется только механическими факторами; нагрузкой и длительностью ее действия, а также прочностными характеристиками поверхности толкателя. Исходя из этого, по результатам исследования масел с различной антипиттинговой эффективностью выбрана максимальная длительность испытаний ЗО 80 мин, при которой размер питтинговых ямок на поверхности толкателей не превышает 30 мкм.Анализ компьютерных данных по изучению эффекта антипиттингового действия смазочных масел показывает, что количество питтинговых ямок размером 10-30 мкм и площадь пораженной ими поверхности меняется в процессе испытания в зависимости от уровня анти питтинговых свойств исследуемых масел, Поэтому в качестве критерия оценки результатов испытаний принята динамика развития питтинговых поражений поверхности толкателей. 45Анализ поверхности толкателя предлагаемым способом производится с помощью инструментального метода (например, оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии, лазерной голографии и т,д.) и компьютера. По полученным данным строят графики в координатах; ось абсцисс длительность испытания масла на стендеКулачок-толкатель"г ось оРдинат - 55 процент площади поверхности толкателя, пораженной питтинговыми ямкамм размером 10-30 мкм, и по динамике нарастания поражения поверхности питтингом судят об антипиттинговых свойствах масел, при этом лучшим по антипиттинговым свойствам считаетсямасло,при испытании которого развитие питтинговых поражений поверхности толкателя (динамика) происходитнаименее интенсивно,П р и м е р, На стенде пКулачоктолкатель" (СКТ-НАМИ) испытывают масло АСВ(вязкость при 100 С 5,1 мм /с,индекс вязкости 95) и то же масло сантипиттинговыми присадками: 1 мас.%ВНИИ НП-Б(фосфор-серу-азотсодержащая присадка), или 1 мас.ВНИИНП(осерненные полиэфиры) или1,35 мас.присадка Любризол.Испытания масел проводят в условиях нагрузки на толкатель 1500 Н,количество оборотов кулачкового вала1500 мини температуры масла 150 Св течение 120 тыс циклов нагружения(80 мин). Применение автоматическогорегулирования температуры масла, нагрузки и количества оборотов на стендеСКТ-НАМИ исключает возможность колебания указанных параметров в широких пределах и обеспечивает надежныйконтроль режима испытаний в течениевсего опыта.При испытании масло помещают вванну стенда, в течение 30000 цикловнагружения (20 мин) проводят испытание. Стенд останавливают, толкательвынимают, промывают в бензине, высушивают и помещают в камеру растровогоэлектронного микроскопа с компьютером, анализирующим изображение поверхности толкателя по программе.В программу компьютера введены показатели: размеры ямок и их пределы, мкм, общее количество ямок наповерхности толкателя, количествоямок заданных пределов размера; %площади поверхности толкателя, покрытый ямками заданных пределов размера;площади поверхности толкателя,пораженной питтинговыми ямками.По окончании компьютерного анализа толкатель вновь устанавливают настенд и испытание продолжают в тече-ние последующих 30000 циклов, послечего вновь проводят компьютерный анализ поверхности. Указанные операцииповторяют этапами по 30000 цикловдо наработки 120000 циклов нагружения,Определение размеров питтинговыхямок проводят с помощью системы;1354110 К= 100 1 30 где К - %-ное содержание суммарнойплощади питтинговых ямок наисследуемой поверхности,. Б - площадь единичной питтинговой ямки с заданным по программе компьютера размеромусловного радиуса г,г с - радиус круга с площадью,равной площади питтинговой ямки, т.е, г д = 0,56 Б,Г - площадь исследуемой поверх 1ностиеВ табл. 1 представлены данные,полученные при компьютерном исследовании поверхности толкателя после30000, 60000, 90000 циклов испытаниямасла АСВ. Видно, что длительностьиспытания масла можно ограничить90000 циклов нагружения (60 мин), 50так как за это время происходит интенсивное питтингообразование, фиксируемое по появлению питтинговых ямокразмером до 30 мкм. Введение в этомасло эффективных антипиттинговыхприсадок замедляет развитие питтинга(за 60 мин испытания иа поверхноститолкателей, в основном, обнаруженыямки размером до 20 мкм), При происпытании различнх присадок, Наиболее эффективное подавление процесса развития питтинговых поражений обеспечивает присадка Любризол.Полученные с помощью предлагаемого способа результаты испытаний антипиттинговых свойств масла с присадками по приведенному примеру сопостав лены с данными испытаний по методу 100 ч испытаний на стенде "Кулачоктолкатель с визуальной оценкой результатов в баллах по шкале (О - отсутствие питтинговых ямок, 1-5 - различное количество питтинговых ямок) и по 33 ч способу (известному) оценки антипиттинговых свойств масел на стенде "Кулачок-толкатель", Соответствующие результаты приведены в табл. 2, откуда видно, что только по предлагаемому способу достигается дифференцированная оценка антипиттинговых свойств испытывавшихся масел.Повышение достоверности оценки антипиттинговых свойств смазочных масел по сравнению с известным спорастровый электронный микроскопанализатор изображений - компьютер.Изображение поверхности толкателя, покрытой питтинговыми ямками, на экране (электронно-лучевой трубке) микроскопа не может быть использовано для непосредственного считывания компьютером. Однако различие в уровнях яркости питтинговых ямок и участ ков поверхности, не имеющих следов усталости разрушений, дает возможность провести цифровое кодирование изображения первых, необходимое для обсчета компьютером. Электрический 15 видеосигнал поверхности толкателя в виде изменения напряжения в зависимости от яркости исследуемых участков изображения поверхности на экране преобразуется анализатором изображений в цифровую информацию, анализ которой позволяет оценить геометрические параметры питтинговых поражений, видимых на экране микроскопа.Определение площади поверхности 25 толкателя, пораженной питтинговыми ямками, проводят по формуле должении опыта до наработки 120000 циклов (80 мин) фиксируют уже питтинговые ямки выбранного диапазона измерений 10-30 мкм.Укаэанные закономерности развития питтинга толкателей подтверждены и при испытании товарных моторных масел и тех же масел с эффективными антипиттинговыми присадками. Поэтому продолжительность испытания моторных масел, в составе которых нет специальных антипиттинговых присадок по данному способу, целесообразно ограничить 90000 циклов нагружения или 60 мин.Для определения скорости развития питтинговых поражений на график в координатах: ось абсцисс - длительность испытания масла, ось ординат - процент площади поверхности толкателя, пораженной питтинговыми ямками размером 10-30 мкм, наносят соответствующие данные, как показано на чертеже, где видна динамика нарастания питтинговых поражений поверхности толкателя при испытании масла АСВ. Здесь же приведены результаты определения скорости развития питтинговых поражений поверхности толкателя при испытании того же масла с различными присадками. На чертеже видно различие в скорости нарастания пит,тинговых поражений (динамика) при1354110 Таблица 1 Количе ство ямок Х площади поверхноститолкателя,пораженнойпиттинговым Х площадиповерхноститолкателя,покрытой Общее количество Длительностьиспытания,циклы азмерымок и ихределы,мкм мок н заданныхпределовразмера поверхности толямками за данных пр ами ател ело зра 30000 1,0 0-12 7,0 3,9 14 4" 16 161,2 20-22 24-2 О 26853 11,0 12 ОООО 30 12-14 14-1 собом и 100 ч способом подтверждено результатами испытаний моторного масла М/6 Г . При оценке антипиттинговых свойств этого масла на стенде СКТ-НАМИ по известному и 100 ч способам не выявлено питтинговых поражений, тогда как по предлагаемому способу процент площади поверхности толкателя, покрытой ямками питтинга, составляет 45%. Неудовлетворительные, антипиттинговые свойства этого масла подтверждены результатами длительного моторного испытания.Использование способа также позволяет сократить длительность испытаниймасел на стенде "Кулачок-толкатель"с 33 ч до 60-80 мин.формула изобретенияСпособ определения антипиттинговых свойств смазочных масел на стенде путем работы исследуемого сопряжения кулачок-толкатель в ванне с испытуемым маслом, о т л и ч а ю щ и й - 10 с я тем, что, с целью повышениядостоверности способа, определяютколичество питтинговых ямок размером10-30 мкм и по степени поражения поверхности толкателя указанными ямка ми в единицу времени судят об антипиттинговых свойствах масла.1354110 Продолжение табл, 16 4 2 1 3 16-18 18-20 20-22 22-24 24-26 26-28 28-30 10-12 12-14 14-16 16-18 5,0 10 5.0 3,0 0 0 0 0 0 56 90000 149 12,1 9,0 31 21 8,1 16 10 18-20 6,2 3,820-22 22-24 24-26 26-28 28-30 3,6 2,2 2,5 0 0 Таблица 2 Способ испытаний на Предлагаемый способ 100 ч способ Известный стенде "Кулачок-тол- (1 ч - 120 тыс. цик- способ (33 ч) катель" лов) Вид оценки результатов Инструментальный(компьюте рный) Виэуальный Параметр оценки Х площади поверхноститолкателя, покрытыйямками питтинга Количе ство тол- Количествокателей с пит- толкателей стингом, оценен- питтинговыми ным в 2 балла ямкамии более%ПИ Закаэ 5688 4 Проиэв.-полигр. и г. Ужгород, ул. Проектна То же + 1 мас.7присадки БПродолжение табл.2