CS253107B1 - Komplexní směs k povrchové ochraně kovových předmětů proti vibračnímu opotřebení - Google Patents

Abstract

Komplexní směs pro vytváření ochranného povlaku na kovových předmětech, chránícího proti vibračnímu opotřebení při teplotách od -50 do 230 °C, sestává z komplexně vázaného montmorillonitu, oktadecylaminu a me- tylfenylborosiloxanu a obsahuje 20 až 60 % hmot. montmorillonitu, 10 až 40 % hmot. oktadecylaminu, 0,1 až 7 % hmot. metylfenyl- borosiloxanu a zbytek do 100 % hmot. organické rozpouštědlo, například toluen nebo xylen.

Description

Vynález se týká komplexní směsi k povrchové ochraně kovových předmětů proti vibračnímu opotřebení.

Vibrační opotřebení je zvláštním druhem poškození povrchů strojních součástí, značně snižující jejich životnost, a tím i spolehlivost řady různých strojů a zařízení. Vzniká na stykových plochách součástí-dílců, kde může jít o přímočarý vratný pohyb, např. u vibrátorů, o pohyb způsobený přenesenými vibracemi nebo o pohyb vzniklý následkem pružných změn v uložení mechanicky namáhaných součástí.

Jako minimální velikost pohybu postačující ke vzniku vibračního opotřebení byla zjištěna amplituda řádově 10 až 10 m. Poškození způsobené vibračním opotřebením vzniká nejen u součástí s pohyblivým uložením, ale i u součástí s tak pevným uložením, jaké je u lisovaných spojů, Jsou-li při provozním namáhání překročeny pružné vlastnosti povrchů stykových ploch a dojde-li k vzájemnému skluzu, může dojít i u lisovaných spojení k vibračnímu opotřebení.

U součástí s pevným uložením dochází k vibračnímu opotřebení ve stykových plochách náboje kol a kroužků valivých ložisek nalisovaných na hřídeli, ve kterých průhybem rotujícího hřídele dochází k vratným mikropohybům. Nejčastěji však vzniká vibrační opotřebení u součástí s takovým uložením, u nichž dochází bud k funkčnímu pohybu vibračnímu, nebo na něž jsou vibrace přenášeny vlivem nevyvážených hmot, nebo pracovní činností stroje. Rovněž značný vliv na vibrační opotřebení má prostředí, v němž proces probíhá. Skutečnost, že vzájemným mechanickým působením dvou stýkajících se povrchů za normální teploty a v prostředí normální vzdušné atmosféry nedochází pouze ke kovovému otěru, ale převážně vznikají oxidy kovů, ukazuje na složitost procesu.

V závislosti na podmínkách procesu, tj. na vlhkosti vzduchu, kyslíku, měrném tlaku a kmitočtu vibrací mohou vznikat oxidy i hydroxidy kovů. Literatura uvádí, že vibrační opotřebení je v dusíkové atmosféře asi o 80 % menší než za přístupu vzduchu. Rovněž stupeň vlhkosti má podle literatury výrazný vliv, avšak opačného smyslu, neboř se zvětšováním relativní vlhkosti se vibrační opotřebení zmenšuje.

Toto zjištění, které je v rozporu s vlivem vlhkosti při atmosférické korozi, lze vysvětlit změnou součinitele tření adsorpcí, nebo kapilárovou kondenzací vodní páry na třecích plochách. Adsorbovaný film vody pravděpodobně pomáhá odstraňovat oxidy ze styčných ploch, a tím zmenšovat jejich abrazivní účinek.

Mechanismus vibračního opotřebení se dosud nepodařilo zcela vysvětlit, zejména pro složitost celého děje a komplikované závislosti mechanických a chemických pochodů. Nyní se uplatňuje názor, že proces vibračního opotřebení kovů začíná abrazivním opotřebením vytvářejícím drobné kovové částice, které se potom v prostředí zoxidují na oxidy, které mohou, ale i nemusí způsobit další erozi.

Podle jiné teorie je prvotním stadiem oxidace povrchu materiálů. Vysoké místní tlaky a střídavé napětí jsou považovány za zrychlující faktory oxidace původního povrchu. Podle této teorie se nejprve třením odhaluje čistý kov, na který se potom adsorbuje kyslík. DalšT~ tření urychluje reakci kyslíku s kovem a odděluje již vzniklé oxidy kovů. Vzniklé produkty opotřebení zůstávají a hromadí se mezi styčnými plochami.

Způsobů předcházení nebo zmírnění opotřebení kovů jejich povrchovou úpravou je celá řada.

Z mechanických úprav se osvědčilo zpevnění původního materiálu za studená, například válečkováním nebo kuličkováním. Z teplotně difúzních úprav kovů bylo v některých případech dosaženo dobrých výsledků povrchovým kalením, nitridací a zvláště sulfonitridací. Z chemických povrchových úprav se pro některé účely doporučuje fosfátování, jehož hlavní funkcí je udržovat olejové vrstvičky na třecích plochách. V některých případech se přidává ještě sirník molybdeničitý. Tím se vytvoří mezivrstvy, které dávají určitou možnost snížení vibračního opotřebení, i když zcela nezabrání kovovému styku a vzniku mikrospojení v jednotlivých bodech dotyku, čímž by bylo vibrační opotřebení zcela potlačeno. Kromě toho lze oleje použít pouze u součástí s hybným, popř. přechodným uložením. Přítomnost oleje na třecích plochách vede však k jeho účasti na chemické reakci,' jejímž výsledkem může být i vznik oxidačních produktů maziva, které se pak zúčastní abrazivního procesu s oxidy vzniklými reakcí kovu s kyslíkem. Z provozních zkušeností vyplývá, že vliv olejových maziv na potlačení vibračního opotřebení není, zejména při velkém měrném tlaku, tak značný.

Uvedené nevýhody odstraňuje komplexní směs k povrchové ochraně kovových předmětů proti vibračnímu opotřebení při teplotách od -50 do +230 °C podle vynálezu. Podstata směsi spočívá v tom, že směs sestává z 20 až 40 % hmot. montmorillonitu, 10 až 40 % hmot. oktadecylaminu,

0,1 až 7 % hmot. metylfenylborosiloxanu. Zbytek směsi do 100 % hmot. tvoří organické rozpouštědlo, např. toluen nebo xylen.

Komplexní směs podle vynálezu je značně chemicky i tepelně stálá, protože montmorillonit tvoří tenké ploché lístečky, jejichž velikost bývá řádu 10 a tloušťka asi 4.10 m. Tento minerál patří mezi tzv. třívrstvé materiály. Střední oktaedrická vrstva je tvořena hliníkovými atomy, z nichž každý je obklopen šesti atomy kyslíku. Atomy kyslíku zprostředkovávají jednak vazbu hliníkových atomů navzájem, jednak jejich vazbu na atomy křemíku. Křemíkové atomy tvoří centra tetraedrů, které vytvářejí dvě vrstvy ležící nad a pod vrstvou oktaedrickou. V rozích tetraedrů jsou atomy kyslíku vázány vzájemně mezi sebou, i s atomy hliníku. Určitá část hliníkových atomů je vázána s vodíkem jako hydroxyl. Složení montmorillonitu se může měnit, protože křemík může být v tetraedrické koordinaci ve větší nebo menší míře nahrazen hliníkem nebo železem, hliník v oktaedrické koordinaci naopak hořčíkem nebo železem. Vznikají tak řady látek s měnícím se složením a vlastnostmi. Při izomorfní záměně jednotlivých atomů za atomy s nižším mocenstvím nese mřížka záporný náboj, který se kompenzuje adsorbcí kationtů na povrchu minerálu. Kationty adsorbované na povrchu montmorillonitu jsou poměrně snadno vyměnitelné. Adsorbované anorganické ionty přítomné v přírodním montmorillonitu je možno nahradit nejen jinými ionty anorganickými, ale i ionty organickými, které pak jsou vázány na montmorillonit iontovými vazbami, dávajícími předpoklad pro jejich mechanickou i chemickou stálost. Oktadecylamin působí jako hydrofobizační činidlo - rozšiřuje krystalickou mřížku montmorillonitu a v této rozšířené mřížce se pak uloží metylfenylborosiloxan.

Výhody komplexní směsi podle vynálezu spočívají především v tom, že vytváří na povrchu kovových materiálů ochranný film tepelně stálý do 250 °C. K endotermnímu rozkladu organických látek dochází teprve při teplotách kolem 300 °C, jak bylo zjištěno diferenční termickou analýzou. Komplexní směs je odolná proti vlhkosti a je dokonale mrazuvzdorná. Lze ji používat při teplotách od -50 do +230 °C beze změny účinnosti.

Komplexní směs podle vynálezu se připravuje dispergováním montmorillonitu s rozpouštědlem a oktadecylaminem v mixéru při frekvenci otáček 10 000 min Po disperzaci se přivádá metylfenylborosiloxan. Tím nastává vzájemné spojení iontovými vazbami, způsobující jejich mechanickou a tepelnou stálost. Nanášení komplexní směsi na kov podle vynálezu se provádí nástřikem, štětcem, popř. ponorem. Účinná tloušťka ochranného filmu po zaschnutí je od 1.10 do 9.10 $ _m

Praktické použití komplexní směsi k povrchové ochraně kovových předmětů proti vibračnímu opotřebení podle vynálezu je blíže osvětleno na následujících příkladech.

Přikladl

Komplexní směs pro mazání a ochranu kluzných uložení a ozubených převodů.

Do mixéru bylo vneseno

35,0 % hmot. montmorillonitu

35,0 % hmot. oktadecylaminu

23,5 % hmot. toluenu.

Po disperzi trvajíc! asi 15 min při frekvenci 10 000 ot.min ⁴ bylo do směsi přidáno 6,5 % hmot. metylfenylsiloxanu.

Ochranná vrstva byla na chráněné součástky nanesena štětcem.

Při provozních zkouškách ozubených převodů chráněných filmem yytvořeným z nanesené komplexní směsi bylo při dříve provedených zkouškách zjištěno až osminásobné zvýšení životnosti. Nechráněné ozubené převody, jejichž životnost byla 6 měsíců, jsou již 2 roky v provozu beze známek opotřebení.

Příklad 2

Způsobem popsaným v příkladu 1 byla vytvořena směs sestávající ze % hmot. montmorillonitu % hmot. oktadecylaminu 3 % hmot. metylfenylborosiloxanu % hmot. xylenu.

Směs je určena pro povrchovou ochranu spojek, převlečných pouzder, drážkových spojení nebo pevných spojení pero-drážka. Směs byla nanášena stříkací pistolí. U nechráněných spojek, u nichž byla dosavadní životnost zhruba 8 měsíců, se podle dosud provedených provozních zkoušek předpokládá životnost delší než 4 roky.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Komplexní směs k povrchové ochraně kovových předmětů proti vibračnímu opotřebení při teplotách od -50 do +230 °C, vyznačená tím, že sestává ze 20 až 40 % hmot. montmorillonitu, od 10 do 40 í hmot. oktadecylaminu, od 0,1 do 7 % hmot. metylfenylborosiloxanu a zbytek do 100 % hmot. organického rozpouštědla, například toluenu nebo xylenu.

   Severografia, n. p., MOST

   Cena 2,40 Kčs