Печать

История разработки препарата «Тренол»

Крайне любопытным является тот факт, что удивительные свойства основного компонента триботехнического состава «ТРЕНОЛ» — минерала серпентина (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. В ходе исследовании этого явления и было установлено, что на их режущих кромках при прохождении через слой серпентина образуется композитная структура, обладающая очень высокой твердостью и износостойкостью.

Вскоре триботехническими свойствами серпентинитов заинтересовались военные. Ученым была поставлена задача разработать методы обработки двигателей внутреннего сгорания, которые бы позволяли в случае пробоя системы смазки (пуля, осколок, наезд на препятствие и и т.п.) проехать без масла несколько сотен километров. Результат превзошел все ожидания: оказалось, что после серпентиновой триботехнической обработки машины не только успешно «дотягивали» до базы, но и вообще могли длительный период эксплуатироваться без моторного масла.

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

После распада СССР исследования триботехнических свойств серпентина продолжились. Так появился триботехнический состав «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 триботехнической обработки.

Триботехнический состав "Тренол"

Основы технологии применения препарата «Тренол»

«ТРЕНОЛ» – триботехнический состав, 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. Русское название – змеевик. Серпентин имеет несколько структурных разновидностей: скорлуповатую (антигорит), параллельно-волокнистую (хризотил-асбест), плотный серпентин с однородной структурой (так называемый благородный серпентинит). В триботехнике 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.

Триботехнический препарат «ТРЕНОЛ» – это мелкодисперсные (5-40 мкм) многоингредиентные сухие смеси, состоящие из силикатных соединений в различных кристаллических и аморфных фазах. Химически препарат нейтрален, не гигроскопичен. «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. Штатная 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 триботехнического препарата и поверхностей в области трения;
  • внедрение триботехнического препарата в поверхностные слои металла в зоне контакта;
  • диффузия триботехнического препарата из поверхностного слоя вглубь металла.

Пара трения до обработки препаратом "Тренол"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. «ТРЕНОЛ» постепенно превращается в ультрадисперсный абразив, изнашивающий поверхности. Поэтому время нахождения ТРЕНОЛ в механизме ограничено.

Пара трения в процессе обработки препаратом "Тренол"Второй этап начинается, когда в зоне контакта образуется достаточная концентрация активированных частиц препарата «ТРЕНОЛ» и появляются активные (очищенные и отшлифованные) поверхности. Под действием катализаторов и энергии контактных нагрузок происходит замещение катионов Mg в кристаллах «ТРЕНОЛ» 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 «ТРЕНОЛ» и стали. В результате на поверхности образуется модифицированный слой, органически связанный с поверхностным слоем стали. Твердость поверхности существенно увеличивается, прекращается ее абразивный износ. Способность силикатов к образованию взаимных твердых растворов приводит к тому, что образующийся на поверхности стали 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 коэффициента трения, о чем свидетельствует снижение температуры нагрева узла трения. По окончании второго этапа из механизма удаляют смазку с остатками препарата «ТРЕНОЛ» и заливают свежую.

Пара трения после обработки препаратом "Тренол"Третий этап. При последующей работе машины, 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 стали. 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.
Логотип_Тренол

Результат применения препарата «Тренол»

После обработки триботехническим составом «ТРЕНОЛ» поверхность трения приобретает новые качества.

  1. В процессе микрошлифования частицами «ТРЕНОЛ» 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 «ТРЕНОЛ» 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 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 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 «ТРЕНОЛ» в структуру поверхностей.

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


НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«Лабораторные исследования триботехнических свойств жидких
и пластичных смазочных композиций, содержащих
триботехнический состав «TRENOL»

Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого (СПбПУ)

Читать документ