Кроме того, смазочное масло должно обладать низкой
испаряемостью, малой пенообразующей способностью и эмульгируемостью, не должно оказывать отрицательного воздействия на уплотнительные материалы, не отличаться высокой токсичностью и не подвергаться биологическим повреждениям, а также не вызывать загрязнения окружающей среды, не изменять своих свойств при хранении, легко перекачиваться и транспортироваться.
Из перечисленных свойств общими для всех групп масел являются смазочные, противокоррозионные, антиокислительные свойства, в то время как другие, например моющие, характерны только для смазочных масел определенного назначения. Ряд свойств являются основными только в соответствующих условиях применения. Так, например, биостойкость становится наиболее важной характеристикой при использовании масел во влажной атмосфере тропического климата, а температура застывания не имеет значения летом, но актуальна зимой и т. д.
5.4. Эксплуатационные свойства масел
К числу важнейших эксплуатационных свойств смазочных масел относятся смазочные, вязкостные, противокоррозионные, антиокислительные, моющие и защитные. Именно эти свойства в наибольшей степени определяют качество масла и возможность его применения в тех или иных условиях.
Смазочные свойства относят к наиболее общим понятиям, объединяющим несколько свойств масел, влияющих на процессы трения и износа в машинах и механизмах. Смазочное действие масел зависит от их противоизносных, противозадирных и антифрикционных свойств. Базовые масла без присадок, как правило, не обладают достаточной смазывающей способностью. Поэтому для получения заданных свойств в базовые масла вводят специальные вещества – присадки. Так, введение антифрикционных, противоизносных, противоза-дирных присадок обеспечивает получение заданного уровня смазочных свойств.
Действие перечисленных присадок обусловлено двумя факторами: адсорбцией присадок на металле и химической активностью молекул присадки по отношению к материалам пары трения. Эффективность присадки определяется ее химическим строением и составом, а также условиями трения. При этом действие антифрикционных присадок обусловлено как раз их адсорбцией на металле, а противозадирных – с возможностью образования химически модифицированных слоев на поверхностях пары трения. Эта способность проявляется преимущественно при высоких удельных нагрузках в момент значительного генерирования тепла в зоне трения.
Качественно характер модифицированных слоев зависит от химического состава используемых присадок. Например, при использовании хлорсодержащих присадок на поверхности металла происходит образование хлоридов, серосодержащие присадки приводят к образованию сульфидов, фосфорсодержащие – фосфидов. Вместе с тем химический состав пленок в значительной степени зависит от атмосферы и условий трения, в частности нагрузки и температуры. Так, при низких нагрузках независимо от природы присадки на поверхности металла образуются главным образом оксидные пленки. С повышением нагрузки в составе пленок увеличивается доля активного элемента, содержащегося в присадке (серы, фосфора или хлора).
Механизм действия хлорсодержащих соединений и повышение их смазочных свойств при трении заключается в образовании на металле пленок хлоридов или сложных хлор-органических солей железа.
Модель противоизносного действия серосодержащих соединений и, в частности, дисульфидов предполагает адсорбцию присадки на поверхности металла и последующее образование достаточно прочных соединений с металлом.
Фосфорсодержащие соединения (например, дитиофосфаты цинка), разлагаясь под воздействием высоких температур, образуют на поверхностях трения полимерные пленки.
Сульфидная и хлоридная пленки обладают пластичной структурой и пониженным коэффициентом трения за счет меньшего напряжения сдвигу соответствующих модифицированных слоев по сравнению с чистыми металлами.
Коэффициент трения, осуществляемого с участием сульфидной пленки, сравнительно высок и составляет 0,5. Хлоридная пленка, напротив, имеет низкое касательное напряжение сдвига; ее коэффициент трения равен примерно 0,2.
В последние годы особый интерес приобретают такие добавки к смазочным маслам, которые помимо снижения износа могут и существенно снизить трение сопряженных пар. Такое сочетание свойств имеет большое значение, поскольку благоприятно сказывается на энергетических показателях работающего механизма (например, двигателя), что позволяет сократить расход топлива за счет снижения потерь мощности на трение. За рубежом соединения подобного типа чаще называют «модификаторами трения» или «присадками, снижающими трение». В отечественной практике бытует термин «высокотемпературные антифрикционные присадки».