История разработки препарата «ТРЕНОЛ»

Крайне любопытным является тот факт, что противоизносные свойства основного компонента диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» — минерала серпентинита (Mg3[Si2O5](OH)4) – были открыты совершенно случайно в 60-х годах прошлого века в СССР. Тогда во время бурения сверхглубоких скважин на Кольском полуострове специалисты столкнулись с загадочным феноменом: резким снижением износа буров на определенной глубине. В ходе исследования этого явления и было установлено, что на их режущих кромках при прохождении через слой серпентинита образуется композитная структура, обладающая очень высокой твердостью и износостойкостью.

Вскоре противоизносными свойствами серпентинитов заинтересовались военные. Ученым была поставлена задача разработать методы обработки двигателей внутреннего сгорания спецтехники, которые бы позволяли в случае выхода из строя системы смазки (пуля, осколок, наезд на препятствие и т.п.) проехать без моторного масла несколько сотен километров. Нужный результат было получен: после противоизносной обработки серпентинитом автомобили при критическом падении давления в масляной системе успешно добирались до пункта назначения. При этом двигатели не получали фатальных повреждений, и их можно было эксплуатировать далее.

Впрочем, дальнейшие исследования показали, что противоизносная обработка серпентинитом бывает успешной только в случае использования сырья должного качества. Лишь несколько месторождений на территории страны давали подходящий продукт.

После распада СССР исследования противоизносных свойств серпентинита продолжились. Так появился диффузионно-восстановительный состав (ДВС) «ТРЕНОЛ», который на сегодняшний день является самым эффективным препаратом среди ремонтно-восстановительных составов.

Специалисты Промышленной компании «Голден Ист Вэй» потратили годы на его усовершенствования и испытания, а также на поиски источников серпентина высшего качества. Поэтому торговая марка «ТРЕНОЛ» — это надежная гарантия безупречного результата противоизносной обработки.

Триботехнический состав "Тренол"

Основы технологии применения препарата «ТРЕНОЛ»

«ТРЕНОЛ» – дифузионно-восстановительный состав (ДВС), основным компонентом которого являются специально обработанные природные минералы группы серпентинитов. Название происходит от латинского «серпентес» — «змея» — из-за гладкой, блестящей поверхности минерала, напоминающей кожу змеи. Серпентинит имеет несколько структурных разновидностей: скорлуповатую (антигорит), параллельно-волокнистую (хризотил-асбест), плотный серпентин с однородной структурой (так называемый благородный серпентинит). В противоизносной обработке используется последняя разновидность — слоистый силикат магния Mg3[Si2O5](OH)4. Цвет темно-зеленый различных оттенков: от зеленого до зеленовато-черного. Твердость от 2,5 до 4, в зависимости от структуры.

Диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ» – это мелкодисперсные (5-40 мкм) полиингредиентные сухие смеси, состоящие из силикатных соединений в различных кристаллических и аморфных фазах. Химически препарат нейтрален, не гигроскопичен. ДВС «ТРЕНОЛ» предназначен для образования в узлах саморегулирующихся пар трения. Разработанные технологии на основе препарата «ТРЕНОЛ» позволяют получить в узлах трения, причем, в режиме штатной работы механизма, восстановительные, упрочненные, антифрикционные, противоизносные поверхности трения. Это достигается за счет изменения свойств поверхностных и подповерхностных слоев металла в зоне трения. Смазка служит только для доставки препарата «ТРЕНОЛ» к пятну трения.

Процессы, которые происходят в области трения при присутствии в ней препарата «ТРЕНОЛ», условно можно разделить на три этапа:

  • активирование диффузионно-восстановительного состава (препарата) и поверхностей в области трения;
  • внедрение препарата в поверхностные слои металла в зоне контакта;
  • диффузия препарата из поверхностного слоя вглубь металла.

На первом этапе в области трения, в микропятнах контакта, где возникает давление до 1000 МПа, кристаллы препарата разрушаются, образуя активные радикалы. В это же время кристаллы, имеющие более высокую твердость по отношению к металлу, производят микрошлифование контактирующих поверхностей. При этом с поверхности металла удаляются продукты разложения смазки, окисные пленки, то есть  поверхность «активируется». Необходимо отметить, что процессы, условно выделенные в первый этап, продолжаются в течение всего периода нахождения в зоне трения препарата «ТРЕНОЛ». Происходит доизмельчение кристаллов, в результате которого размер частиц становится меньше величины зазоров в узле трения.

Второй этап начинается, когда в зоне контакта образуется достаточная концентрация активированных частиц диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» и появляются активные (очищенные и отшлифованные) поверхности. Под действием катализаторов и энергии контактных нагрузок происходит замещение катионов Mg в кристаллах препарата на катионы Fe с образованием твердых растворов. Процесс идет при направленном действии высокой (на уровне предела текучести) нагрузки, а также ему способствует сходность параметров кристаллических решеток составляющих препарат «ТРЕНОЛ» и металла. В результате на поверхности образуется модифицированный слой, органически связанный с поверхностным слоем деталей узла трения. Твердость поверхности существенно увеличивается, прекращается ее абразивный износ. Способность силикатов к образованию взаимных твердых растворов приводит к тому, что образующийся на поверхности металла слой состоит из различных по структуре соединений (от бесконечных слоев и цепочек до аморфной фазы), связанных между собой и способных к дальнейшим фазовым превращениям. Второй этап заканчивается, когда насыщение препаратом «ТРЕНОЛ» произойдет по всей поверхности металла в зоне трения. В конце второго этапа резко уменьшается коэффициент трения, о чем свидетельствует снижение температуры нагрева узла трения.

Третий этап. При последующей работе узла трения, под действием контактных нагрузок, действующих в зоне трения, происходят фазовые превращения в поверхностных слоях. Продолжается реакция ионного обмена Мg <-> Fe, которая приводит к дальнейшей диффузии силикатов вглубь кристаллической решетки металла. Происходят изменения в структуре как поверхностного, так и более глубоких слоев. Процесс заканчивается с образованием стабильной кристаллической структуры поверхностных и подповерхностных слоев. Этот этап может длиться нескольких сотен, а то и тысяч часов в процессе штатной работы механизма.

Стоит отметить некоторые особенности процесса, оказывающие существенное влияние на свойства образующихся поверхностей.

  1. Структурные превращения протекают в обеих трущихся поверхностях под воздействием равнозначных нагрузок.
  2. Идущие процессы характеризуются саморегуляцией, так как трансформация поверхностей и изменение условий трения ведут к уменьшению скорости процесса и изменению направления диффузии.
  3. В конце процесса образуются структуры, приспособленные к конкретным условиям.

Результаты

После обработки диффузионно-восстановительным составом «ТРЕНОЛ» поверхность трения приобретает новые качества.

  1. В процессе микрошлифования частицами препарата поверхностей трения их шероховатость снижается до Rа~0.15мкм.
  2. Диффузия ионов препарата «ТРЕНОЛ» в верхние слои металла обеспечивает восстановление оборванных связей кристаллической решетки металла, что ведет к увеличению твердости поверхностного слоя до HRС 60-62.
  3. Внедрение компонентов препарата в поверхность детали с меньшей твердостью происходит интенсивнее, чем в поверхность детали с большей твердостью. Поэтому она упрочняется опережающими темпами и, в конце концов, происходит выравнивание твердостей трущихся поверхностей.
  4. Высокая и одинаковая твердость поверхностей, их малая шероховатость, дают внушительное снижение трения. Исследования, выполненные в лабораториях на машинах трения, доказали, что обработка диффузионно-восстановительным составом «ТРЕНОЛ» снижает коэффициент трения до 10 раз.
  5. Модификация поверхностного слоя, благодаря присутствию аморфной фазы, имеющей весьма малое значение сопротивления сдвигу, и при которой возможен многократный перенос с одной трущейся поверхности на сопряженную, приводит к впечатляющему уменьшению износа – при экспериментах до 35 раз.
  6. Измененный поверхностный слой металла обладает более низкой теплопроводностью, поэтому температура нагрева узла заметно снижается.
  7. Значительное уменьшение сил трения в узле, выравнивание твердости сопрягаемых поверхностей, снижение температуры, в ряде случаев позволяют механизму надежно работать  вообще без смазки.

Одно из важных свойств препарата «ТРЕНОЛ» — восстановление изношенных в процессе трения поверхностей, которое происходит в границах существующих зазоров. Восстановление прекратится, как только для данной, конкретной системы, зазоры станут оптимальными, то есть, в тот момент, когда силы деформации начнут препятствовать диффузии ионов ДВС «ТРЕНОЛ» в структуру поверхностей.

Немаловажным преимуществом использования технологий на основе препаата «ТРЕНОЛ» заключается в том, что эффект безызносности достигается без разборки механизма — в условиях его штатной работы.


НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«Лабораторные исследования триботехнических свойств жидких
и пластичных смазочных композиций, содержащих
диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ»

Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого (СПбПУ)

Читать документ