Класс!ная физика



Сухая (твердая) смазка. Трение

Три смазочных "богатыря": графит, молебденит и тефлон.
Покроем тефлоном, смажем графитом и поедем "как по маслу"!


Графитовая смазка

ОПЫТ

Возьми обыкновенный утюг, натри его гладящую поверхность грифелем от обычного карандаша. Теперь попробуй погладить белье. Скольжение должно значительно увеличиться!
Зато грязи-и-и на белье! Думай головой, и никогда больше не делай таких глупостей!

Пользуясь карандашом, мы не задумываемся над тем, что свойство графита оставлять след при трении с бумагой связано с его способностью к смазыванию. И, наконец, полная неожиданность: графит представляет собой отличную твердую смазку!

Известный русский механик-самоучка Иван Кулибин, находясь на службе у российской императрицы Екатерины II, должен был изготовить дворцовый лифт. Для плавной и бесшумной работы детали подъемного устройства нуждались в хорошей смазке, но основные смазки того времени ­ (растительные масла, сало, деготь) не годились. Кулибин блестяще решил задачу, воспользовавшись «карандашом», то есть графитом!

Позднее выяснилось, что смазочные свойства графита пропадают в вакууме. В наше время графит широко применяется в машиностроении, в основном в виде добавок к особо вязким, пластичным смазкам.

Такую смазку можно увидеть, например, в коробке передач автомобиля. Слабо связанные дрyг с дpyгом тончайшие слои гpафита легко смещаются, что и обеспечивает смазывание. Интересно, что между структурными слоями графита почти всeгда присутствуют молекулы воды и кислорода, проникающие из атмосферы и облeгчающие взаимный сдвиг слоев. По этой причине графит утрачивает свои свойства хорошего смазочного материала в вакууме. Хорошая связь гpафитовых пленок с окислами металлов ­ залог успешного смазывания. Поэтому графит хорошо смазывает стальные и медные поверхности, склонные к окислению, а вот при трении благородных металлов, не имеющих окисных пленок, применение графитовой смазки безуспешно.

Уже в 15 веке графит применялся для изготовления плавильных тиглей.

В 16 веке началась добыча гpафита в Aнглии для изготовления карандашных гpифелей. В настоящее время гpафит, блaгодаря своим уникальным свойствам, находит широкое применение во всех отраслях промышленности, включая ядерную энергетику. главные районы добычи природного графита: Чехословакия, Шри Ланка, Корея и остров Мадагаскар.


Молебденитовая смазка

Молибденит был известен еще древним грекам, но его обычно путали с графитом и свинцом. Наиболее крупное месторождение молибденита находится в США. Каждый элементарный слой этого вещества представляет собой «сандвич» из двух рядов атомов серы с начинкой из атомов молибдена. Прочность самих слоев сочетается с их легкой подвижностью по плоскостям серы. Это обеспечивает ему замечательные смазочные свойства, особенно в вакууме. В космосе трение молебденита оказалось еще более низким, а при сильном нагреве в вакууме его смазочная способность даже улучшается. Сейчас молибденит считается наилучшей твердой смазкой. Обычно используется паста, содержащая 50 -­ 70 % этого вещества. У нас в стране на основе молибденита создан новый самосмазывающийся материал ­ димолит, он отлично работает в газовых средах и в вакууме (как при нагреве, так и при охлаждении).


Тефлоновая смазка

ОПЫТ

Возьми тефлоновую сковородку, разогрей, без всякого масла сделай яичницу, поджарь ее с одной стороны, затем легким движением руки непринужденно и изящно подбрось ее в воздух, дай перевернуться и снова поймай на сковородку. Дожарь с другой стороны.
Ну как, скользило?

Конечно, коммерческое название «тефлон» удобнее, чем его настоящее имя политетрафторэтилен. Тефлон – дитя химии 20 века. Будучи, в отличие от гpафита и молибденита, великолепным изолятором, тефлон начал свою карьеру в электротехнической промышленности, затем в медицине и в бытовой технике. Тефлон обладает самым низким коэффициентом трения из всех известных твердых веществ. Поэтому он и находит широкое применение в твердосмазочных материалах.

Строение цепочек молекул этого полимера ­ отличается высокой прочностью, в то время как связи между самими цепями довольно слабы. Это свойство строения тефлона , плюс его химическая инертность и неспосо6ность поглощать влагу позволяют применять этот полимер в самых различных условиях ( в вакууме, при повышенных температурах и сильном охлаждении). Но не все так просто: у тефлона, как у смазки, существуют и недостатки, например, полное нежелание прилипать к чему-либо. Тефлоновым стержнем невозможно что-либо написать.

В последнее время и эта проблема успешно решается путем обработки поверхности тефлона, и придания ей способности прочно склеиваться с металлами, деревом и дрyгими материалами. Интересно, что тефлон чувствителен к воздействию радиации (ультрафиолетовых лучей Солнца), которые особенно гyбительны в открытом космосе. Это ограничивает использование тефлоновых покрытий в космической технике.

Итак, все три вещества: графит, молебденит и тефлон обладают относительной подвижностью своих структурных элементов на микроуровне. Эта особенность обеспечивает их поверхностным пленкам скольжение, а в целом возможность применения этих веществ в качестве великолепной твердой смазки.


Источник: Силин "Трение и мы".





Устали? - Отдыхаем!

Вверх