"История изобретения"
В конце 80-х годов учеными, работающими по заданию ВПК, под руководством тогда еще профессора, а в последствии академика РАН Ревнивцева был разработан принципиально новый метод обработки стальных деталей и целых узлов с использованием направленной полной диффузии в корне меняющим традиционное понятие ремонта.
В основе метода способность триботехнических составов при определенных условиях диффундировать в глубину приповерхностного слоя металла атомов углерода, вызывая упрочняющие его дислокации (возникновение «булатного» эффекта). Основой этих триботехнических составов являлись синтетические порошки оксидов металлов – катализаторов.
В конце 90-х годов специалисты из группы проф. Крагельского обнаружили интересный феномен. Некоторые минералы вторичной магматической формации при определенных климатических условиях приобретают не только свойства внедрять углерод в приповерхностный слой железа, но и создавать на его поверхности монокристаллическую стеклоподобную структуру, оптимизирующую зазоры и износ. На основе этих наблюдений группой ученых были разработаны новые виды триботехнических различного класса и вида составов на минеральной основе.
Их основой стали следующие серпентинизирующие ультрабазиты: амфибол, биотит, ильнетит, магнантит, коротковолокнистый асбест, лизоргит, пирротин, петрандит, серпентин, тальк, альфа, орто и клинохризотил, халькопирит и т.д. Кроме того в состав триботехнических смесей входят такие минералы как: каолинит, доломит, графит. В дальнейшем исследования пошли по нескольким направлениям.
"Триботехнические свойства минералов"
Применение минералов в качестве антифрикционных материалов общеизвестно. Достаточно вспомнить часовые опоры из рубина и сапфира, присадки к моторным и индустриальным маслам с ультрадисперсным алмазографитовым порошком, а также графитовые и дисульфидмолибденовые смазки. Однако, до конца 90-х годов не рассматривался весьма перспективный в этом направлении класс слоистых силикатов.
Входящий в их состав углерод, некристаллический фуллереноподобный углерод с метастабильной молекулярной структурой, не склонной к графитации. Основным элементом надмолекулярной структуры углерода является глобула - многослойное образование с размерами до 10 нм с порой внутри.
Углерод образует в породе матрицу, в которой равномерно распределены дисперсные силикаты со средним размером около 1 мкм.
Минералы - уникальные по составу, структуре и свойствам образования. Они представляют собой необычный по структуре природный композит - равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной силикатной матрице. Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. углерод обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных реакциях. Вследствие исключительно развитого контакта между активным углеродом и силикатами, при нагреве породы активно протекают реакции восстановления кремнезема до металлического кремния и карбида кремния.
Углерод обладает аморфной структурой, устойчивой против графитации, характеризуется высокой реакционной способностью в термических процессах, высокими сорбционными и каталитическими свойствами, электропроводностью и химической стойкостью.
Использование минералов в виде добавок к смазочным материалам типа солидола увеличивает ресурс узлов трения в два и более раз (например: подшипников колесных пар шахтных вагонеток и шарошечных долот буровых станков). При триботехнических исследованиях влияния добавки смеси минералов в смазку, было установлено снижение коэффициента трения и износа.
"Миктротектоника (Мас-Автодоктор)"
Было замечено, что при бурении скважин в каких-то местах буры на удивление долго сохраняют свои рабочие свойства, тогда как в других местах изнашиваются гораздо быстрее. Стали разбираться, и выяcнилось, что эффект «долгожительства» буров напрямую связан с наличием в проходимых ими слоях пластов. Впрочем, геология геологией, а около 10 лет назад в одну из светлых исследовательских голов пришла мысль опробовать необычные свойства обнаруженных минералов в парах трения различных механизмов. Долог и тернист был путь, действовали методом проб и ошибок, шишек немало набили - достаточно вспомнить, сколько копий было сломано вокруг технологии безразборного восстановления двигателя посредством введения в масло некоего таинственного порошка лет пять назад. Но время показывает, что скептики были не совсем правы, и дело это получило развитие. Более того, уже есть вполне конкретные результаты.
Одна из московских фирм предлагает разработанную ею методику безразборного восстановления изношенных узлов трения. Модификатор поверхностей в местах трения на основе мелкодисперсного порошка из смеси минералов того самого семейства минералов. Размер частиц составляет 5-10 мкм. Состав, который вводится в носитель - например, в масло, но не новое, а отработавшее и, соответственно, содержащее какое-то количество продуктов трения. Этот минеральный состав является катализатором процессов науглероживания и наращивания поверхностей трения. В результате применения состава происходит увеличение износоустойчивости поверхностей трения в 1,5-3 раза по сравнению с обычными закаленными поверхностями, снижение коэффициента трения в парах трения, восстановление геометрических размеров деталей - оптимизация зазоров в сопряжениях.
Звучит, конечно, фантастично. Так что же происходит в парах трения после введения этого состава? Свою работу он начинает с того, что полностью очищает трущиеся поверхности от перегоревшего масла, нагара и окислов, используя высокую температуру - до 10000 по Цельсию, которая создается в локальных точках контакта. Благодаря этому на поверхности пар трения начинаются локальные микрометаллургические процессы с образованием алмазоподобной кристаллической решетки, микрорельеф поверхностного слоя меняется. В зонах контакта пар трения под действием высокого давления и температуры происходят процессы разрушения кристаллической структуры состава (с выделением кристаллической воды).
Образовавшиеся свободные связи замещаются атомами углерода из загрязнений и углеводородного носителя. Практически одновременно с этим происходит проникновение неактивированных частиц катализатора в углубления микрорельефа. Элементы состава работают как катализаторы: при повышенной температуре (до 10000 С) создаются оптимальные условия для активного протекания реакций замещения. В результате происходит внедрение углерода в приповерхностный слой металла, за счет чего укрепляются поверхностный и приповерхностный слои.
Все вышеуказанные процессы протекают практически одновременно и имеют место до тех пор, пока в носителе не иссякнет добавленный катализатор или пока в системе не наступит равновесие, то есть все зазоры контакта будут выбраны до оптимальной величины. В конечном счете оптимизация зазоров в зонах контакта определяется конструктивными особенностями узла трения и всего агрегата в целом. Теперь в контакте вместо пары трения «металл-металл» будет «стеклоуглерод-стеклоуглерод», а эта пара имеет минимально возможный коэффициент трения и колоссальную износоустойчивость.
Модифицированный защитный слой образуется в процессе штатной эксплуатации везде, где есть трение металлических Fe-содержащих поверхностей. В результате происходит восстановление изношенных узлов, оптимизация зазоров в сопряжениях, значительное улучшение параметров трения.
Что касается улучшения параметров трения, то об этом вполне красноречиво говорят результаты специальных испытаний, проведенных в МГТУ им. Баумана на кафедре «Поршневые двигатели». Было сделано следующее заключение:
«По результатам испытаний на машине трения МИ-6 по методике снятия кривых Штрибека предварительная обработка препаратом в среде моторного масла пары трения «стальной диск-чугунная колодка» улучшила антифрикционные свойства сопряжения, что проявилось в снижении на 17,4% среднего значения коэффициента трения по сравнению с работой на «чистом» моторном масле.
"Комплексная геология"
Ерунда, очередная «магическая присадка», скажете? Подобно тем, которые продаются в магазинах автозапчастей в виде всевозможных баночек-колбочек-микротюбиков?
Не совсем так. А скорее, совсем не так. МАС-технология не предполагает свободную продажу, поскольку не ограничивается неким составом, который можно вылить или высыпать в моторное масло, а потом тихо радоваться жизни в ожидании прекрасных перемен. Эта технология рассчитана на применение специально обученными мастерами. Она предполагает обязательную диагностику узла, например, двигателя с целью определения целесообразности применения МАС-состава. Чудес ведь не бывает - механические поломки поршневых колец, например, или прогоревшие клапана, или исковерканные седла, или текущие сальники этот состав вылечить не сможет. О чем честно предупреждают разработчики методики, ставя для изношенных механизмов очень важное условие: данный механизм не должен иметь механических поломок и износа свыше 50%.
Практика показывает, что в большинстве случаев после пробега 750-1200 км параметры цилиндропоршневой группы достигают паспортных значений, что фиксируется показаниями прибора АПЦ и компрессометра.
В заключение еще раз подчеркнем, что применение МАС-технологии не исключает традиционный ремонт, а, дополняя его, позволяет получать доход от предложения более широкого спектра услуг. Сколько ведь случаев, когда тот или иной узел уже прилично износился, но вроде бы еще «протянет», и хозяин автомобиля отказывается от переборки. Вот тут-то самое время предложить ему МАС-Автодоктор.
"МАС-Автодоктор"
МАС – это сложная минеральная композиция, обладающая уникальной способностью не только значительно улучшать механические характеристики машин и механизмов, но и восстанавливать изношенные детали за счёт образования в зонах трения металлокерамического покрытия с аномально низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Синтез металлокерамического защитного слоя происходит за счёт наличия в МАС особо чистой фуллеренной композиции. Поэтапно добавляя МАС, можно добиться идеальной переструктурированной поверхности и оптимальной геометрической формы в зонах трения.
На современном этапе научно-технического развития МАС – самое эффективное средство по борьбе с износом деталей пар трения (трибосопряжений) механизмов любых типов, в том числе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) любых типов. Это подтверждается многочисленными заключениями лабораторий, результатами испытаний на стендах и реальной эксплуатацией техники и механизмов практически во всех отраслях промышленности в течение последних лет.
Сравнение с прочими препаратами доказывает, что только МАС гарантирует устойчивый, долговременный эффект. МАС по всем параметрам превосходит имеющиеся на сегодняшний день антифрикционные присадки и кондиционеры металлов в несколько раз, а по восстанавливающим свойствам ему просто нет равных!
"Физическая сущность компонентов"
Положительный эффект применения МАС-Автодоктор в смазке солидола заключается в значительном снижения коэффициента трения. Другой весьма важный результат триботехнических испытаний – малый (либо отсутствие такового) износ наиболее твердой детали узла трения – стали при использовании в смазках модификаторов трения.
Как показали исследования, результаты связаны с образованием (в процессе приработки узла трения) пленочных зеркал скольжения на поверхностях трения из материала, вводимого в смазку геомодификатора. Образованию пленочных зеркал скольжения весьма способствует наличие в трения магнетита, который находится в тесном срастании (а также тонкой вкраплённости). Наличие магнетита обуславливает налипание геомодификатора на металлическую поверхность узла трения, способствуя, таким образом, формированию антифрикционных плёнок (зеркал скольжения). Высочайшие окислительно-восстановительные свойства фуллеренов способствуют быстрому протечению реакций и являются катализирующими в реакциях создания пленок металлокерамики. Благодаря образованию этих плёнок и происходит заметное снижение коэффициента трения и реализация эффекта безизносности в узле трения. Взаимодействие газов и жидкостей с поверхностями твердых тел в процессе трения формируют «третье тело», промежуточную среду, что существенно изменяет молекулярную составляющую трения.
Измененный поверхностный слой испытывает значительные деформации при трении, его свойства в сочетании со свойствами подложки, состоящей из исходного материала, определяют износостойкость и сдвиговые сопротивления.
Разрушения при износе имеет кумулятивный характер и являются результатом последовательного многократного накопления повреждений, поэтому износостойкость весьма чувствительна к незначительному изменению свойств материалов и изменению природы защитных плёнок на поверхности. Это происходит за счёт различных добавок в смазку, в том числе и МАС.
Для транспортировки таких добавок к поверхностям трения можно использовать смазки и системы для их подвода в необходимые точки. Тем самым исключается в большинстве случаев необходимость разборки и антифрикционной обработки узлов трения на специальных стендах. Таковы научные и практические предпосылки разработки технологии безразборного увеличения ресурса оборудования.
Специфика процессов трения в любой трибосистеме представляет совокупность факторов. Оценка влияния МАС на ряд этих факторов позволяет установить эффективность композиции и определить способы ее применения. С этой целью были проведены лабораторные и промышленные испытания ряда пар трения в различных условиях.
Рассмотрим три группы в той или иной мере решающие эту задачу:
- Масла.
Даже очень хорошо подготовленная поверхность стали Rz 0,63 при детальном рассмотрении под микроскоп имеет вид вспаханного поля с чередой пиков, кратеров и редких равнин между ними. Для обеспечения технологической твердости поверхности часто проводится химико-термическая обработка, обеспечивающая прочность поверхности металла
58 ….. 63 HRCэ.
В процессе движения контактируемых поверхностей друг относительно друга, их наиболее выступающие пики вступают в соприкосновении и разрушаются, образуя в зоне разрушения микропика – микрократер.
Причем вследствие ХТО межзёренное пространство становится менее прочным из-за внедрений атомов элементов с малым сечением ядра, что ведет к 70% разрушению межкристаллитно и только 30% транскристаллитно. Без проведения упрочнения поверхностей скорость разрушения повышается в 3-10 раз.
В каждый последующий момент работы будут соприкасаться и разрушаться другие микропики микрорельефа (причем вследствие эффекта микроканавок, возбуждается процесс автоколебаний, который раскачивает отдельные пики, вводя их в резонанс), добавляя в масло все новые и новые частицы металла, увеличивая зазоры. Кроме того, масло претерпевает из-за действия температуры и механоактивизации деструкции, образуя атомарный водород, который является мощным катализатором и устремляется в зону повышенных температур – подповерхностный слой, нагреваемый за счет пластических деформации, вызываемых сдвиговыми усилиями и тем, что поверхностный слой более прочный и имеет лучший теплоотвод.
Атомарный водород заполняет поры микротрещины и дислокации подповерхностного слоя, вступает в химические реакции с металлом, образуя хрупки гидраты, друг с другом, образуя молекулярный водород, который, накапливаясь в любых полостях, расклинивает их, разрушая металл, так как создаваемые усилия превышают предел прочности материала. Т.о. происходит чешуйчатое отслоение. За счет эффекта Ребиндера образование гидратов – хрупких соединений происходит и на поверхности металла, что подтверждает, что прочность создаваемых поверхностных слоев без учета защиты от атомарного водорода не решает проблемы. Надо помнить, ХТО неравномерно упрочняет металл, это ведет к тому, что в межзеренном пространстве накапливается большее количество мелких атомов, используемых для деформации решетки металла, а это охрупчивает межзеренное пространство и проводимые в дальнейшем мероприятии (низкий отпуск и др.) не обеспечивает гомогенизации или резко повышают цену продукции.
За счёт увеличения зазора между контактируемыми поверхностями, повышается амплитуда биения, что ускоряет процесс разрушения. Масло имеет вязкость до 100 сантистокс, поэтому может работать только как охлаждающая жидкость и только в случае эффекта «масляного клина» как смазочный материал, так как при даже средненагруженных узлах, смазочный материал должен иметь вязкость не менее 10 000 сантистокс.
Однако, использовать эффект «масляного клина» при создании конструкции довольно сложная задача:
- сложность подвода масла в зону контакта при требуемом давлении;
- чистота масла;
- сложность узлов уплотнения;
- сложность в обеспечении параллельных каналов от засорения;
Использование данного эффекта можно только в закрытых формах движения и невозможно на таких узлах как зубчатые колеса, подшипники качания, а также открытые как рельс–колесо.
Поэтому до последнего времени задача увеличения срока службы решалась путём улучшения свойств материалов контактируемых деталей, специальной обработкой поверхностей и улучшением свойств применяемых смазок.
- Присадки.
В последние годы активно применяются многочисленные присадки, как улучшающие свойства масла, так и обеспечивающие выравнивание дефектов микрорельефа трущихся поверхностей (ER, Fenom, Деста, Аспект модификатор, Универсальный модификатор, СКРМ, Гретерия, и др.).
Основные недостатки данных технологий заключается в том, что в местах трения все время необходимо наличие присадки в достаточной концентрации и что, образующийся атомарный водород, результат деструкции масла, как и в случае работы конструкции без присадки, устремляется в подповерхностный слой металла, разрушая его аналогичным образом, но с меньшей скоростью.
При этом поддержание значительной концентрации присадок в системе подачи масла повышает вероятность засорения параллельной ветви масляной системы.
Кроме этого нужно помнить, что присадки: Деста – это керамика, а АМ и УМ – это органика (фторопласт – тефлон), СУРМ и Гретерин – металлоорганика, каждая из них не в состоянии обеспечить защиту от атомарного водорода, вследствие отсутствия условий, обеспечивающих переструктурирование поверхности металла.
- Композиция МАС-Автодоктор
Принцип технологии МАС заключается в использовании ассоциации эффектов и закономерностей происходящих в присутствии гидрофильных и гидрофобных природных ассоциаций, способных каталитический эффект атомарного водорода использовать для протекания физико-химических процессов и для поддержания активации третьего тела довольно продолжительное время, превышающее при обычном смазывании на порядки.
Установлено экспериментально, что микрочастицы керамики не только скользят относительно друг друга, но и имеют все шесть степеней свободы – это явление названо эффектом «полирезонанса», так как в данном случае резонирование микрочастиц возбуждается эффектом микроканавок, возбуждающий процесс автоколебаний. Микрочастиц при контактировании поочередно подвсплывают при непрерывных колебательных процессах, что также способствует снижению коэффициента трения и повышению ресурса механизма
Установлено экспериментально, что при достижении критического количества «сростков» происходит скелетообразование матрицы, делает ее неподвижной (металлокерамической или керамической), создавая условия для формирования на ней нового жидкого монокристалла МАС.
Таким образом МАС-Автодоктор очень перспективен, так как обладает свойством "омолаживания" металла.
МАС-технология - новейшая российская технология ремонта изношенных узлов и механизмов любого типа в режиме штатной эксплуатации без проведения капремонта.
Обработке при помощи МАС-технологии могут быть подвергнуты:
- Двигатели внутреннего сгорания любых типов, топливные насосы высокого давления, форсунки дизельных двигателей
- Подшипники качения и скольжения любых типоразмеров, открытые шестеренчатые передачи
- Редукторы любых типов, гидроусилители, прессовое оборудование
- Автоматические линии роторного типа, валки и механизмы прокатных станов
- Прочие пары трения
Стоимость диагностики и ремонта по МАС - технологии в 2-3 раз ниже, чем при классическом ремонте.
Применение данной технологии позволяет:
- Восстановить компрессию и увеличить мощность двигателя до 30%;
- Снизить расход топлива или электроэнергии от 10-35%;
- Увеличить ресурс агрегата за счет снижения трения и увеличение кпд.
МАС дает возможность избирательной компенсации износа мест трения и контакта деталей за счет образования в этих зонах новых модифицированных поверхностей углеродистого алмазоподобного слоя. Износоустойчивость таких поверхностей в 2-3 раза выше, чем у обычных закаленных поверхностей и в 6-8 раз выше, чем у изношенных узлов, где первоначально закаленный слой уже сработался. Модифицированный защитный слой образуется везде, где есть трение металлических содержащих Fe поверхностей, но в технике необходима еще и оптимизация зазоров в сопряжениях, и эта задача разрешима при условии, что данный механизм не имеет механических поломок и износа свыше 50%
"Суть метода. Физическая картина процесса. Отличие от традиционных технологий"
В процессе проводимого ремонта на поверхностях пар трения агрегатов в зонах контакта образуется модифицированный слой алмазоподобной структуры, представляющий собой монокристалл, выращенный на кристаллической решетке поверхностного слоя самого металла. Одновременно, в результате диффузии материалов МАС проникает с поверхности в глубину металла, улучшается структура его кристаллической решетки и, тем самым, упрочняется приповерхностный слой самого металла.
Термодинамические процессы, происходящие в зонах трения в присутствии МАС, способствуют образованию более толстого модифицированного углеродистого слоя в местах наибольшей выработки металла. Таким образом, в процессе ремонта, постепенно стабилизируется и приближается к оптимальной величина зазора между трущимися деталями по всей площади пятен контакта. Для достижения аналогичного эффекта в новых агрегатах традиционно используются дорогостоящие высококачественные стали, повышаются классы обработки их поверхностей, уменьшаются допуски, а в ряде случаев, как, например, в спортивных двигателях, детали и узлы индивидуально подбираются друг к другу. И, не смотря на все эти меры, агрегаты все равно изнашиваются по причине неизбежного контакта металлов при трении.
Основные свойства и показатели получаемых модифицированных покрытий:
- Коэффициент линейного термического расширения 13,6...14,2
- Коэффициент трения - около 0.007
- Микротвердость поверхностей 690...710 HV
- Ударная прочность 50 кг/кв.мм
- Высокая коррозионная стойкость
- Ярко выраженные свойства огнеупора и диэлектрика
"Справка от разработчика"
МАС-Автодоктор, в отличие от присадок, добавляется в масло однократно и не требует добавления при последующей смене масла. В среднем одной обработки достаточно на 150-200 тысяч км пробега автомобиля.
Десятикратное увеличение концентрации МАС-состава (по сравнению с рекомендуемой) в системе смазки не влияет на износ и не сказывается на работоспособности механизма.
Необходимым условием для работы МАС-состава является наличие трения.
На 1 литр смазки необходимо небольшое количество МАС-состава - около 0,05 грамм.
Перед применением МАС-состава необходимо произвести диагностику цилиндропоршневой группы, поскольку не следует обрабатывать двигатели, имеющие сильный износ, поломки или, напротив, с показателями параметров полного и остаточного вакуума, близкими к номиналу.
После применения МАС-Автодоктор:
- В 2-3 раза увеличивается износоустойчивость двигателя и трансмиссии;
- Наращиваются выработанные поверхности, выравниваются изношенные участки;
- Восстановление геометрии изношенных деталей Восстановление геометрии изношенных деталей;
- Увеличивается и выравнивается разброс компрессии в цилиндрах до уровня не ниже паспортного;
- Увеличивается моторесурс двигателя на 200-300 тысяч км;
- Уменьшается расход топлива на 10-15%;
- Увеличивается давление масла в системе на 50-100% от имеющегося уровня;
- Увеличение мощности ДВС;
- Снижается содержание СО/СН в выхлопных газах в 1,5-2,0 раза;
- Снижение шума и вибрации;
- Облегчение запуска двигателя в зимний период;
- Способствует увеличению адгезии (липкости) масла к металлу;
- Способность создавать защитно-восстановительный слой (плотной пленки) поверхностного натяжения масла;
- Предотвращает химический износ металла.
Для того чтобы состав равномерно распределился в системе смазки, необходимо дать двигателю поработать в течении 15-20 минут сразу после обработки. Поскольку МАС-состав имеет среди прочих достоинств и чистящие свойства, то после первых 5-10 минут, при перегазовки идет интенсивное выделение гари и воды. Это значит, что состав попал на поверхности и работает. Приработка состава осуществляется в течении 350-400 км. пробега (для автомобилей в двигатель которых залита «Синтетика», пробег составляет не меньше 600 км).
Механические поломки поршневых колец, например, или прогоревшие клапана, или исковерканные седла, или текущие сальники этот состав вылечить не сможет.
"Рекомендуемая дозировка МАС-Автодоктор"
Процесс восстановления для двигателей с автобробегом свыше 100000 км. (кап.ремонт) 1 кг «Мас-состава» на 5000 литров масла
Процесс защитно-предотвращающий износ, увеличение моторесурса и нанесение слоя плотной пленки поверхностного натяжения масла.
1 кг «Мас-состава» на 10000 литров масла
