От прогрессирующего износа – к безизносным технологиям

Все мы привыкли к тому, что механизмы изнашиваются – это воспринимается как незыблемый «закон природы». В том числе, и когда речь идет о двигателях внутреннего сгорания и других узлах автомобилей. По большому счету, бороться с этим законом тем, кто производит автомобили – не слишком и выгодно. Конечно, автопроизводители, особенно машин престижных марок, стараются сделать более автомобили долговечными, чтобы оправдать их стоимость и конкурировать за приверженность автомобилистов. Но все же – автомобиль, особенно в развитых странах, служит семь или десять лет – редко дольше, а затем отправляется на свалку или «доходить» свой ресурс в странах третьего мира. Все равно дизайн устаревает. Для тех же, для кого главное в машине – ее надежность и ходовые качества, а не форма фар – есть хорошая новость: ресурс двигателя и других важных узлов, которые изнашиваются из-за трения, можно продлить в разы.

Чтобы бороться с износом при трении, или хотя бы наметить путь борьбы с ним, необходимо понять, как износ происходит. На первый взгляд все просто – детали трутся и стираются. Однако в двигателях и других узлах присутствует смазка, которая по идее должна разделять пары трения масляной пленкой. Почему же они тогда изнашиваются? Есть такое явление, как прогрессирующий износ. Этим термином обозначается явление, можно даже сказать – один из законов механики, согласно которому скорость износа неравномерна, она постоянно увеличивается. Пока двигатель или трансмиссия новые, все детали хорошо подогнаны, масляная пленка заполняет полностью зазоры между поршневыми кольцами и стенками цилиндров – износ идет относительно медленно.

Постепенно, однако, износ деталей все же идет. Масляная пленка, во-первых, периодически разрывается или становится очень тонкой при экстремальных режимах работы или просто по закону вероятности. Во-вторых, само масло постепенно смывает частицы металла с трущихся поверхностей – видели гальку на морском берегу. Ее обычная вода обточила. И вот зазоры увеличиваются, и вязкости масла начинает не хватать для удержания пленки большей толщины. Неровные поверхности деталей, так называемые задиры – все чаще разрывают масляную пленку. Возникают люфты и кроме трения появляются микро-соударения деталей, дополнительные повреждая поверхности. Разбивая масляную пленку, такие колебания все чаще доводят до прямого контакта металла с металлом. Любой механик знает – там, где есть неустранимый люфт – не за горами капремонт или обязательная замена деталей.

Прогрессирующий износ происходит по закону «порочного круга»: износ ухудшает удержание масляной пленки и увеличивает зазоры, а увеличенные зазоры и периодическая работа «на сухую» еще быстрее увеличивают эти зазоры. И если производителями гражданской техники такое явление воспринимается как должное, то вот военных это всегда сильно волновало. Поэтому начиная с середины прошлого века велись поиски средства, позволяющего сделать механизмы, прежде всего военной техники – безизносными. Ведь если ломается машина – это потерянное время и деньги для автовладельца, зато продажи запчастей и работа для автомехаников. А вот если на поле битвы ломаются танки, или у самолетов отказывают двигатели, это уже катастрофа и поражение.

В восьмидесятые годы прошлого столетия было открыто уникальное свойство минерала серпентинита, точнее, его подвида – хризотил-асбеста. Этот минерал оказался способен резко увеличивать поверхностную твердость металлов в зоне трения. На первый взгляд это странно – общеизвестно, что если в мотор насыпать минерального порошка, проще говоря песка,  узлы трения выйдут из строя. При попадании твердой частицы в зону контакта происходит резкий разогрев поверхностных слоев до температур, вызывающих микроприварку деталей.

Однако оказалось, что с уменьшением размера частиц и их твердости разогрев слоя станет слабее, но все же будет иметь место. А металл с ростом температуры теряет свою твердость. Раздробленные частицы минерала получают возможность внедриться в поверхностные слои узла трения. Образуется композит. Хризотил-асбест имеет структуру в виде длинных волокон, поэтому такое внедрение формирует дополнительную армирующую решетку. Кроме того, в процессе обработки минеральный порошок производит микрошлифовку деталей. А чистый металл быстро окисляется, создавая дополнительный – оксидный – защитный слой.

И еще очень важный момент. Больше всего двигатель изнашивается при пуске, поскольку масло за время стоянки стекает с движущихся элементов в картер. Первые несколько оборотов двигатель работает на сухую, и в это время поверхности пар трения получают наибольшие повреждения, которые потом ведут к износу уже и во время работы с маслом. Если же обработать детали частицами, способствующими удержанию масляного слоя, то даже после длительной стоянки на них удерживается достаточный слой масла для безболезненного пуска, что радикально снижает износ даже при холодном пуске зимой. Кстати, поскольку двигатель проворачивается легче, снижается и нагрузка на аккумулятор при холодном пуске, да и повышается сама по себе вероятность удачного пуска даже в лютый мороз.

Разработки в области «технологий безизносности», хотя пока и не привели к созданию двигателя, способного вечно работать без поломок, но позволили значительно увеличить ресурс ДВС. Сегодня созданные по этим технологиям добавки в масло называются триботехническими составами или смазочными композициями. Отметим, что это именно добавки «в масло», а не «присадки» к маслу. К примеру, основной активный компонент смазочной композиции NANOPROTEC – это комбинация мелкодисперсных минеральных порошков специально подобранного гранулометрического и фракционного состава.

Триботехнические композиции NANOPROTEC являются геомодификаторами трения нового поколения. В их рецептуре используются очень чистые природные минералы добываемые на глубине 200-250 метров. Форма и другие свойства гранул способствуют выравниванию поверхностей трения, а также лучшему удержанию масляной пленки. Ни в какую реакцию с компонентами масла добавка не вступает, и не изменяет его химических свойств. За счет особых свойств мелкодисперсных минеральных порошков специально подобранного гранулометрического и фракционного состава, то есть оседающих на парах трения нано-гранул особой формы, кардинально меняются условия трения за счет самоорганизующихся трибопроцессов.

В относительно новых двигателях это позволяет долго сохранить их практически в первоначальном состоянии, а в двигателях с пробегом – значительно замедлить процессы износа, и сделать дальнейший износ равномерным, а не прогрессирующим. Специалисты компании NANOPROTEC отмечают, что актуальность применения смазочных композиций для двигателей с пробегом более высока. Конечно – лучше использовать предохраняющие от износа составы начиная с достижения гарантийного пробега. Но чем меньше остается ресурса у мотора, и чем ближе перспектива капремонта, тем актуальные применение составов, которые могут этот ремонт отсрочить на приличное расстояние – на десятки, а в некоторых случаях и сотни тысяч километров пробега.