Трое в банке, не считая присадок

ТРОЕ В БАНКЕ, НЕ СЧИТАЯ ПРИСАДОК

Сегодня на рынке предлагают масла с необычными добавками — дисульфидом молибдена или графитом. Их достоинства

и недостатки мы и решили оценить.

Об антифрикционных и противоизносных присадках, которые нам предлагают ввести в моторное масло самостоятельно, мы теперь почти все знаем (см. ЗР, 1999, № 10 и ЗР, 2000, № 2). А что ждать от самих масел, в состав которых подобные присадки ввел изготовитель? Насколько эффективнее такие масла противостоят трению и износу? Наконец, какова обратная сторона медали — не дают ли необычные присадки побочного эффекта?

Знакомьтесь. Первый образец «необычного» масла — «Ликви Моли МoS2 Лейхтлауф» (Liqui Moly MoS2 Leichtlauf) с добавкой дисульфида молибдена (фото 1), второй — «Марли Блэк Голд Карат» (Marly Black Gold Carat) с добавкой графита (фото 2). Обе добавки должны снижать трение и износ. Что ж, проверим. Вот только с чем необычные масла сравнить?

ТОЧКА ОПОРЫ. Без точки опоры или отсчета обойтись трудно. В нашем случае — без образца для сравнения.

Оба испытуемых — «Ликви Моли» и «Марли» — имеют температурно-вязкостный диапазон SAE 10W40 и отвечают высшей группе качества по классификациям API SJ/CF и ACEA А3–98, В3–98. Оба — полусинтетические. Стало быть, «обычное» масло, с которым мы их будем сравнивать, должно удовлетворять тем же требованиям. Вот оно: «Эльф Компетишн» (Elf Competition STI) на фото 3 — того же высшего класса качества API SJ/CF, ACEA А3–98, В3–98, с тем же температурно-вязкостным диапазоном SAE 10W40 и тоже «полусинтетика». Сразу договоримся: наше «обычное средство» не станем подсознательно относить к плохим или доживающим свой век: «обычное» у нас означает столь же хорошее, как испытуемые, но не содержащее «необычных» присадок.

ДУМАЙ О ХОРОШЕМ. Давайте разберемся, чего мы ждем от хорошего масла. Для начала оно должно хорошо смазывать. То есть разделять слоем масла трущиеся поверхности и минимизировать их трение друг о друга. Если прослойка масла окажется достаточно «выносливой», выступы микрорельефа будут меньше касаться друг друга и работающие в двигателе детали прослужат дольше. Все это называется трибологическими свойствами масла.

В двигателе внутреннего сгорания неизбежны высокотемпературные отложения. Умение их смывать — одно из важнейших свойств моторного масла — моющее. Но смыть недостаточно, смытые частицы отложений необходимо измельчить (диспергировать) и уничтожить. За это отвечают диспергирующие свойства.

Ну а если, поработав час-другой, масло придет в негодность? Чтобы этого не произошло, необходим запас щелочности, определяющий способность к нейтрализации продуктов окисления, которые образуются во время работы. Очевидно также, что «основа» масла должна быть устойчива к термическому разложению.

К этому списку специалисты обязательно добавили бы еще добрый десяток требований, но наша задача — сравнить масла по их основным функциональным свойствам, не углубляясь в научные дебри. Правда, одно важное дополнение все же необходимо. Поскольку продукты у нас не совсем обычные и содержат твердые частицы противоизносных добавок, придется потребовать, чтобы эти частицы не выпадали в осадок и не собирали вокруг себя полимеризованные продукты окисления. Проще говоря, чтобы не образовывались сгустки. Назовем это свойство стабильностью и начнем, наконец, проверять.

ТАМ ХОРОШО, ГДЕ ТРЕНИЯ НЕТ. Вначале оценим трибологические возможности «необычных» масел. Для проверки антифрикционных и противоизносных свойств воспользуемся принятым Госстандартом методом квалификационной оценки, использующим машину трения СМТ-1.

Антифрикционные свойства здесь определяются по моменту и коэффициенту трения, а также по температуре масла в зоне трения. Противоизносные свойства оцениваются по потере массы одной из трущихся деталей — специальной чугунной колодки.

Результат проверки трех образцов — в таблице. По сравнению с «обычным» маслом введение графита позволило образцу «Марли» снизить температуру в зоне трения на один градус, оставив коэффициент трения без изменения. Иначе говоря, антифрикционные свойства масла с введением графита почти не претерпели изменений. А вот противоизносные свойства изменились заметно и в лучшую сторону. Износ одной из трущихся поверхностей при работе на масле с графитом снизился на 15,8%.

Теперь черед «Ликви Моли». Это «необычное» масло тоже не подкачало: температура в зоне трения снизилась на 53 градуса, а коэффициент трения — на 31,9%. Как видим, антифрикционные свойства высокие. Противоизносные тоже. Износ стандартной чугунной колодки оказался меньше, чем у «обычного» масла, на 21%. Хорошо!

КАПЛЯ В МОРЕ. Можно ли что-нибудь узнать о качестве масла всего по одной его капле? Оказывается, кое-что можно. Называется это «метод капельной пробы». На лист специальной бумаги, отдаленно напоминающей промокашку, капают по одной капле каждого образца. Когда масло полностью растечется и впитается в бумагу, начинают оценивать, во-первых, диаметр пятна, во-вторых, количество концентрических окружностей. Поясняем: некоторые присадки, хотя и растворены в продукте, не всегда в состоянии растечься так же далеко от эпицентра, как «основа» масла. Растекаясь в меньшей степени, они формируют пятна, несколько отличающиеся по цвету. Таким образом, по количеству концентрических окружностей и по их относительным размерам специалисты судят о потенциальной дестабилизации масла: какие присадки и как скоро могут выпасть в осадок или образовать нежелательные сгустки (агломерироваться).

Проверка испытуемых образцов методом капельной пробы показала, что «обычное» масло дает две концентрические окружности, большая из которых имеет радиус около 2 см. Два «необычных» масла растеклись от центра всего на 1,6–1,7 см и образовали при этом по три концентрические окружности. Так что «оборотная сторона» применения «необычных» присадок все же есть: эти масла будут обладать несколько худшей проникающей способностью и окажутся более склонны к расслоению. Последнее обстоятельство заставило проверить, что будет происходить с маслами по мере их старения.

СТАРОСТЬ — НЕ РАДОСТЬ. Длительная работа моторных масел в двигателе приводит к их старению. Ухудшение свойств проявляется почти во всем: изменяются температурно-вязкостный диапазон, моющая и восстановительная способность, увеличивается оптическая плотность (см. ЗР, 1999, № 4). Моделировать этот процесс в лабораторных условиях удается разработанными для этого стандартизованными методами. Так поступили и мы, имитировав старение масла, эквивалентное срабатыванию 60–80% его полного ресурса в двигателе. Результат соответствовал ожиданиям (см. выше). У обоих «необычных» масел появился небольшой осадок. У «Ликви Моли» — чуть меньший, у «Марли» — чуть больший. Ученые мужи называют это коллоидной дестабилизацией масел.

«ПО ФЕНЕ НЕ БОТАТЬ!». Чтобы хоть немного разобраться в происходящем, на мгновение обратимся к азам теории. Попытка мелко «натереть» графит или дисульфид молибдена и насыпать его в масло в виде порошка приведет к полному фиаско. Оба вещества нерастворимы в масле и попросту будут плавать на его поверхности. Если попытаться утопить — осядут на дне. Поэтому для введения таких добавок в моторное масло их предварительно растворяют в специальных поверхностно-активных веществах (ПАВ), которые умеют захватывать твердые частицы и одновременно связывать собой молекулы масла. Только такой коллоидный раствор можно добавлять в качестве присадки. Однако при старении масла находящиеся в нем ПАВ теряют свои свойства, и связанные когда-то ими твердые частицы выпадают в осадок. Вот она — коллоидная дестабилизация. Но самое неприятное, что эти самые ПАВ могут захватывать не только необходимые нам порошки. Куда охотнее они цепляются за попавшую в масло воду или бензин. Специально проведенная проверка показала, что попадание в оба масла 2% бензина или воды спустя 5 дней приводит к увеличению оптической плотности «Ликви Моли» на 9–10 %, «Марли» — на 35–40%. Эти значения не столь велики, поэтому никого пугать не должны, но настораживать.

ЛУЧШЕЕ — ВРАГ ХОРОШЕГО? Неужели полученные высокие проценты снижения трения и износа полностью перечеркиваются негативными последствиями от введения присадок? Не будем спешить. Оба образца, несмотря на склонность к расслоению, сертифицированы на соответствие требованиям API и ACEA. Причем соответствуют высшей группе качества. Это означает, что необходимые испытания на двигателях они прошли, фильтров при этом не забили и пугающих кого-либо осадков в масляной системе не отложили. Выходит, да здравствуют масла с добавками твердых частиц? Опять спешим. В программе сертификационных испытаний нет экспериментов с добавлением в масло воды или бензина. А двигатели, которыми пользуются европейцы, не очень-то склонны заливать бензином картер. Так что же делать, покупать «необычные» масла или нет? Ответить на этот вопрос мы предлагаем читателю самостоятельно. Уверены, среди вас найдутся и поклонники подобных масел, и их противники. В конечном счете выбор будет зависеть от ваших личных предпочтений и, извините, толщины кошелька.

1. «Ликви Моли МoS2 Лейхтлауф» (Liqui Moly MoS2 Leichtlauf) с добавкой дисульфида молибдена. Полусинтетическое. Спецификация: SAE 10W40; API SJ/CF; ACEA A3–98, B3–98. Цена — 180 руб. за литр.

По сравнению с «обычным» масло показало снижение трения на 31,9% и износа на 21% при худшей проникающей способности и склонности к ранней агломерации. Желательно точное соблюдение периодичности замены.

2. «Марли Блэк Голд Карат» (Marly Black Gold Carat) с добавкой графита. Полусинтетическое. Спецификация: SAE 10W40; API SJ/CF; ACEA A3–98, B3–98. Цена — 160 руб. за литр.

По сравнению с «обычным» масло показало снижение износа на 15,8% худшей проникающей способности и склонности к ранней агломерации. Желательно точное соблюдение периодичности замены. При приближении к концу срока службы поглядывайте на указатель давления масла.

3. «Эльф Компетишн» (Elf Competition STI) без добавок твердых частиц. Полусинтетическое. Спецификация: SAE 10W40; API SJ/CF; ACEA A3–98, B3–98. Цена — 145 руб. за литр.

Рядом с «необычными» конкурентами достойно защищало честь «обычных» масел. Без «специальных» присадок показало больший износ и коэффициент трения, но при этом обладает лучшей проникающей способностью, НЕ склонно к агломерации или образованию осадка, НЕ грозит неприятностями при нарушении периодичности замены.

Эффективность добавок дисульфида молибдена и графита зависит от размера их частиц. Слишком мелкие частицы (1) полностью «проваливаются» во впадины микрорельефа и оказываются неэффективными, позволяя трущимся поверхностям контактировать по своим выступам. Более крупные частицы (2) эффективнее, однако в растворе они менее стабильны, склонны к образованию осадка. В трансмиссионных маслах, менее склонных к высокотемпературному окислению, агломерация, или выпадение «необычных» присадок в осадок, будет менее заметна. Кроме того, здесь осадок не вызовет засорения фильтра, как это может произойти в двигателе. Влияние размера частиц также определит различную эффективность присадок на разных поверхностях: материал, термообработка и т.д.

Моторное масло, как правило, состоит из трех основных компонентов: базового продукта (так называемой «основы»), загущающего полимера (загустителя) и пакета присадок. В минеральных маслах в качестве базового продукта используются продукты прямой перегонки нефти. В синтетических — смесь маловязких эфиров и «нормальных» по вязкости полиальфаолефинов (ПАО). Полусинтетические масла, как правило, содержат в базовом продукте смесь продуктов перегонки и ПАО. В состав двух испытанных «необычных» масел помимо этого добавлены коллоидные растворы (суспензии) мелкодисперсных дисульфида молибдена («Ликви Моли») и графита («Марли»).

Графитовая смазка — для чего используется

Графитовая смазка производится посредством повышения густоты нефтяного масла с использованием 2 базовых компонентов: кальциевого мыла и графита. Готовый раствор по текстуре визуально схож с плотной мазью, цвет которой находится в диапазоне от темно-коричневого до черного тона. Этим материалом обрабатываются различные детали и поверхности, выполненные из стали, и характеризующиеся склонностью к появлению окислов.

На металлических изделиях (за исключением благородных сплавов), покрытых составом, образуется графитовая пленка. Прочная взаимосвязь пленочного слоя с окислами объясняется структурой графита, молекулы которого неплотно соединены между собой, при этом между пленками всегда остаются молекулярные частички воздушно-кислородной смеси.

Этими же параметрами и обусловлено снижение смазочных показателей графита в безвоздушном пространстве.

Характеристика графитной смазки

Технические свойства графитовой смазки определяются компонентами, присутствующими в смеси.

Предыдущее наименование материала звучит как «графитная УСсА», технология производства которого регламентирована ГОСТ 3333-80.

Более стандартное описание технологии получения состоит в следующем: вязкое масло (продукт нефтепереработки) загущается добавкой в виде кальциевого мыла и измельченного порошкового графита.

Упрощенная версия производства звучит как перемешенный солидол с толченым графитовым порошком.

Второй базовый компонент — это измельченный уголь, представляет собой наполнитель, обеспечивающий заполнение мельчайших полостей поверхности, уменьшая коэффициент трения.

Для чего применяют

Сфера использования графитовой смазки достаточно большая. Состав применяется не только в автомобильных агрегатах, промышленности, а также популярен для бытового назначения.

В производственной сфере применяется для обрабатывания:

• Запорных арматурных деталей;
• Тихоходных подшипников на лентах и конвейерной технике;
• Подвесок и ходовых деталей установок, специализированном оборудовании, а также для крупно габаритных агрегатов;
• Осей отрытого или закрытого типа, шкивов и зубчатых передач;
• Рессор спецтехники и крупно габаритных механизмов;
• Долот и буровых установок.

В автомобильной отрасли:

• Для рулевых узлов, кроме элементов с трансмиссионным маслом;
• Шаровых опорных элементов;
• Антикоррозийное покрытие контактов электроцепи;
• Увеличение ресурса эксплуатации шайб в рессорах.

Зачастую смазочные материалы из графита востребованы в автотранспорте для обрабатывания направляющих суппортов.

Когда используется аэрозольный вариант графитовой смазки, то посредством него допускается защищать от окисления диски тормозной системы, барабаны и фланцевые детали ступиц.

Такое покрытие предоставляет возможность уменьшить вероятность прикипания металла. Мелкодисперсное распыление средства обеспечивает равномерное распределение в труднодоступных участках, и способствует созданию обезжиривающей пленки. Во время сборочных работ по монтажу узлов — смазочный состав наносят на резьбовое соединение для повышения простоты демонтажа метизов, при последующем сервисном обслуживании автомобильных компонентов.

В быту графитовым раствором покрывают цепи для велосипедов, замки, петли для дверей, и тросовые приводные элементы тормозных систем.

Повышенная густота позволяет смешивать смазочный состав с растворителями, что позволяет обрабатывать конструкции со сложной геометрией. Распределенная мазь закрепляется на поверхности, при этом растворитель высыхает. Средство безопасно для покрытия изделий из полимеров, а также для окрашенных материалов.

Плюсы и минусы

Сочетание технических параметров солидола и измельченного графита в готовом смазочном составе обеспечивает следующий перечень характеристик:

1. Допустимые значение температуры для эксплуатации составляют от минус 20 до + 70 ºС. Для тяжело нагруженных устройств минимальный уровень в некоторых случаях допускается повышать, при условиях обработки участков, на которых трение не значительно понижает КПД оборудования.
2. Смазочный состав имеет повышенные параметры водоотталкивания. Поэтому материал превосходно подходит в качестве антикоррозийной обработки различных деталей.
3. Новейшие технологии изготовления графитовых смазок позволяют получать версии, которые обладают широким температурным диапазоном использования. Благодаря чему, модифицированное средство из измельченного графита допускается применять на металлических и полимерных материалах, которые подвергаются охлаждению или нагреву в интервале от минус 40 до + 400 ºС.

К недостаткам графитовой смазки относится ограниченная сфера допустимого применения в механизмах с повышенной точностью размеров деталей и высокой интенсивностью их взаимодействия.

Мелкодисперсные примеси угля в данном варианте становятся абразивными частицами и оказывают негативное влияние на конструктивные параметры, что ведет к преждевременному износу.

Марки и названия графитовых смазок

Среди разновидностей смазочного графита выделяют 4 марки, которые отличаются по технологическим показателям. Вне зависимости от классификации они относятся к кристаллическому типу материала.

• ГС-1 востребован в качестве антифрикционного элемента, и рекомендован для нанесения на твердые покрытия, которые являются деталями механизмов в космической промышленности, авиастроении. Дополнительным применением таких компонентов является антикоррозийный слой в коллоидно-графитовых препаратах.
• ГС-2 и ГС-3 отражают примерно одинаковые характеристики, их применяют как дополнительную добавку для изготовления электропроводящих полимеров, графитовых смазочных карандашей и паст, конструкций порошковой металлургии, токопроводящих полимерных лакокрасочных покрытий.
• ГС-4 благодаря параметрам, востребован при изготовлении консистентных смазочных растворов, используемых в открытых шестереночных элементах прокатных станов. Также данная марка графита служит противофрикционным покрытием в процесс производстве рессор автомобилей и прочих высоконагруженных агрегатов трения.

Графитовые смазки являются востребованным средством, обеспечивающим защиту различных металлических узлов (из меди и стали) от повышенного трения и окисления.