Введение. Работа посвящена исследованию эволюции коэффициента трения пары сплав медь-сталь при трении в водном растворе капроновой кислоты различной концентрации, а также изучению противоизносных свойств пары трения сталь-сталь при трении в маслянокислотной среде. Целью данного исследования являлось изучение влияния добавок капроновой кислоты на трибологические характеристики пар трения при фрикционном взаимодействии в составах на водной основе и на основе вазелинового масла.

Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения латунь-сталь на машине трения торцевого тира АЕ-5. Исследование противоизносных характеристик проводилось на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) в соответствие со стандартом ГОСТ 9490– 75. При испытаниях на ЧШМ объективными параметрами смазывающих свойств смазочных композиций являлись: нагрузка сваривания (Рс); диаметр пятна износа (Dн), критическая нагрузка (Рк). Параметры шероховатости сервовитной пленки определялись с помощью оптической профилометрии; ее микрогеометрия и структура на наноуровне — с помощью атомно-силовой микроскопии.

Результаты исследования. Изучены трибологические свойства трибосопряжения латунь-сталь в водных средах и сталь-сталь в средах на основе вазелинового масла. Установлена зависимость фрикционных характеристик пары трения латунь-сталь от концентрации карбоновой кислоты. Обнаружена ее оптимальная концентрация, обеспечивающая реализацию эффекта безызносности. Выявлено уменьшение шероховатости поверхности в результате фрикционного взаимодействия пары трения латунь-сталь в водном растворе капроновой кислоты по сравнению с исходной поверхностью трения вследствие формирования достаточно плотного слоя, образованного мелкозернистыми кластерами меди с малым разбросом частиц по размеру. Обнаружена зависимость триботехнических характеристик пары трения сталь-сталь от состава смазочной среды. Показано, что зависимость размера диаметра пятна износа от содержания кислоты в базовом масле имеет немонотонный характер с наличием ярко выраженного минимума при концентрации 0,1 масс. %. Критическая нагрузка (Pк) при содержании 0,05 и 0,1 масс. % увеличивается на 32%, нагрузка сваривания (Pc) — на 27 %. 

Обсуждение и заключения. В результате трибологических исследований пары трения латунь-сталь в водном растворе капроновой кислоты выявлено, что оптимальной молярной концентрацией кислоты в составе смазки является 0,1 моль/л. При фрикционном взаимодействии пары латунь-сталь в водном растворе капроновой кислоты на поверхностях трения формируется антифрикционная медная пленка, способствующая резкому снижению коэффициента трения до 0,007 и износа металлов пары трения до 25 раз. В результате фрикционного взаимодействия пары трения латунь-сталь в водном растворе капроновой кислоты выявлено уменьшение шероховатости по сравнению с исходной поверхностью трения. Обнаружено, что фрикционное взаимодействие пары латунь-сталь в водном растворе капроновой кислоты приводит к значительной модификации поверхности трения в результате осаждения мелкодисперсных кластеров меди, образующихся в составе смазочной среды и формирующих сервовитную пленку. В результате исследований установлено, что зависимость размера диаметра пятна износа от содержания кислоты в базовом масле имеет немонотонный характер с наличием ярко выраженного минимума при концентрации 0,1 масс. %. Показано, что добавление 0,1 масс. % капроновой кислоты в состав смазочной композиции обнаруживает наименьший износ трибопары сталь-сталь, диаметр пятна износа при этом снижается до 0,497 мм, критическая нагрузка (Pк) и нагрузка сваривания (Pc) увеличиваются на 32% и 27 % соответственно.