Коллектив российских ученых предложил использовать сверхтвердые керамические покрытия для снижения трения и износа оборудования, используемого в автомобилях. Исследования модифицированного покрытия показали, что детали становятся более устойчивыми в аварийных ситуациях, а срок службы возрастает в 10 раз, сообщили в пресс-службе Уральского федерального университета.
«Испытания на реальном оборудовании показали, что при нанесении сверхтвердого керамического покрытия термостойкость детали клапана двигателя внутреннего сгорания сохраняется до температуры 1 тыс. градусов Цельсия, сопротивление окислительному и абразивному изнашиванию увеличивается на 480%, а срок службы деталей — в 10 раз. Ресурс вала гидромотора при применении новой технологии вырос на 30%, стойкость пуансонов для изготовления полимерных трубопроводов — в 100 раз, а производительность процесса — почти наполовину», — рассказали в вузе.
Ученые предложили модифицировать висмутом сталь. Полученный результат продемонстрировал устойчивость к трению и износу, при этом коэффициент сухого трения скольжения снижался вплоть до 0,03, пояснили в вузе. Отсутствие смазки в процессе испытаний имитировало суровые условия значительной нехватки масла, что часто встречается в работе оборудования во время аварийных ситуаций.
«Для проведения испытаний мы разработали лабораторный стенд, на котором можно полностью смоделировать условия работы подшипникового узла турбокомпрессора. После испытаний турбокомпрессор, который вращался со скоростью 75 тыс. оборотов в минуту, был разобран для осмотра», — рассказывает Алексей Ипатов, доцент кафедры эксплуатации и ремонта машин Удмуртского государственного аграрного университета.
Предложенная технология нанесения сверхтвердых керамических покрытий обеспечивает многоразовое улучшение свойств материалов, добавляют ученые. Простота, экономичность и надежность метода могут обеспечить значительное продление сроков службы оборудования в различных областях массового машиностроительного производства, включая аэрокосмическую, автомобильную и энергетическую отрасли.
По словам исследователей, немодифицированный турбокомпрессор японского производства выдерживает всего пять циклов испытаний даже с применением граничной смазки.
«Таким образом, можно сделать вывод, что легирование висмутом обеспечивает выдающиеся антифрикционные свойства и долговременную надежность при скольжении на высоких скоростях без смазок любых видов <...>. Причем в разнообразных ситуациях — например при высоких скоростях вращения и больших нагрузках, при экстремально низких или высоких температурах, при невозможности сохранить необходимую толщину смазочного слоя. Преимущества технологии позволяют повторять бесконечное количество циклов вращений вала под нагрузкой, не вызывая усталостного разрушения материала или его значительных потерь из-за износа», — подчеркивает главный научный сотрудник Уральского отделения РАН, профессор кафедры литейного производства и упрочняющих технологий Уральского федерального университета, руководитель научной группы Алексей Макаров.
Исследование поддержал Российский научный фонд. Следующим этапом ученые планируют внедрение технологии на заинтересованных предприятиях.
Источник: ТАСС