Часть 2. Антифрикционные покрытия
В предыдущей части было рассказано о потерях мощности автомобиля на трение и как с этим можно бороться — при помощи антифрикционных покрытий — и с какими проблемами связана эта борьба с трением.
В этой части я обещал рассказать о том, как решается вопрос с быстрым изнашиванием антифрикционных покрытий …
И все-таки, прежде чем рассказать о том, как возможно создать самовосстанавливающееся антифрикционное покрытие, что было обещано в предыдущей части, считаю важным рассказать «ЧТО ТАКОЕ АНТИФРИКЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ» и «КАКОВЫ ЕГО СВОЙСТВА«.
Антифрикционное покрытие — это покрытие из материала со сниженным коэффициентом трения.
Коэффициент трения (μ) — величина, характеризующая насколько велика сила трения, возникающая между двумя взаимодействующими материалами.
Коэффициент трения всегда определяется для пар материалов, например «сталь-сталь» или «резина-сталь». Кроме того, для определения коэффициента трения могут быть важны еще и дополнительные условия, такие как вакуум, влажность, наличие смазки…
Вот примеры коэффициентов трения некоторых пар металлов, применяемых в автомобилях:
Таблица 1. Коэффициенты трения металлов по стали
Материал (по стали) | Коэффициент трения (скольжения) | |
Сухие и чистые поверхности | Смазанные или жирные поверхности | |
Свинцовистая медь | 0.22 | — |
Сталь | 0.80 | 0.16 |
Чугун | 0.40 | 0.21 |
Некоторые материалы обладают гораздо меньшими коэффициентами трения в паре (со сталью, например), то есть они не так сильно препятствуют взаимному движению материалов, создают меньшее трение — такие материалы называют «антифрикционными».
Для сравнения, ознакомьтесь с коэффициентами трения скольжения по стали некоторых антифрикционных материалов:
Таблица 2. Коэффициенты трения антифрикционных материалов по стали
Материал (по стали) | Коэффициент трения (скольжения) |
Graphite | 0.11 — 0.20 |
MoS2 | 0.10 — 0.15 |
PTFE | 0.06 — 0.10 |
Cerflon ® | 0.06 — 0.09 |
Boron Nitride | 0.08 — 0.12 |
Легко заметить, что коэффициент трения например PTFE (тефлон) по стали в два раза, то есть на 50% (!), ниже, чем чугуна по стали либо стали по стали — этим и пользуются инженеры, покрывая поверхности деталей антифрикционным слоем одного из указанных в Таблице 2 (и другими) веществ, тем самым снижая потери на трение.
Так на свет появились поршни двигателя с графитовыми вставками, а также поршневые пальцы, рокеры клапанов и сами клапана с антифрикционными покрытиями, и другие конструктивные элементы …
Здесь необходимо сделать еще одно очень важное замечание: говоря о снижении трения большинство при этом подразумевают также и снижение износа — это не совсем правильно !!!
Поясняю на простейшем бытовом примере: представьте, что Вы поскользнулись на мокрой глине — мокрая глина очень скользкая, но мягкая, то есть она обладает хорошими антифрикционными свойствами, но легко разрушается, то есть изнашивается.
Так же и антифрикционные покрытия — они «скользкие», но зато довольно быстро изнашиваются, то есть недолговечны.
Поэтому подобные технические ухищрения востребованы в основном в мире спорта, где важны результаты каждого этапа, после которого двигатель может быть полностью перебран или заменен — конечно, если это разрешено регламентом.
Вот если-бы можно было сделать антифрикционный слой регенерирующимся, самовосстанавливающимся …
Такой способ есть — о нем читайте в следующей части !