रूसी और विदेशी उत्पादकों के एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स की चिपकने वाली शक्ति (अधेसिव स्ट्रेंथ) पर अध्ययन, जो 'द वर्ल्ड ऑफ ट्रांसपोर्ट' और 'इंजीनियरिंग मशीन्स' नामक वैज्ञानिक और तकनीकी जर्नल में प्रकाशित हुए हैं, इस लेख में प्रस्तुत किए गए हैं। ए.यू.रोदिचेव, ए.एन.नोविकोव, एम.ए.तोक्माकोवा, आई.वी.रोदिचेवा। ऑटोमोटिव मशीनरी इकाइयों के एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स की चिपकने वाली शक्ति // - ओरेल: आई.एस.तुर्गनेव के नाम पर ओरेल स्टेट यूनिवर्सिटी। -2022, संख्या 3-1 (78)। - पृष्ठ 3-13।
परिचय
आधुनिक मशीनरी कठिन परिस्थितियों में संचालित होती है, यही कारण है कि इसकी इकाइयों और तंत्रों की विश्वसनीयता और सेवा जीवन के प्रति उच्च आवश्यकताओं की मांग की जाती है। यह विशेष रूप से उपकरणों के गतिशील संयोजनों से संबंधित है।
कनेक्शनों के लिए लंबा सेवा जीवन प्रदान करने के लिए, संपर्क सतहों के बीच घर्षण को कम करना आवश्यक है। इस उद्देश्य के लिए, ऑटोमोटिव मशीनरी के रखरखाव और मरम्मत में एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
वर्तमान विदेश-नीति और बाहरी आर्थिक स्थिति, विशेष रूप से लगाए गए प्रतिबंधों के संबंध में, रूसी संघ में घर्षण को कम करने के लिए कोटिंग सहित घरेलू सामग्रियों के उपयोग की हिस्सेदारी में महत्वपूर्ण वृद्धि देखी गई है। विशेषज्ञों के अनुसार, यह प्रवृत्ति लंबे समय तक जारी रहेगी।
और बाजार छोड़ चुके विदेशी समकक्षों के स्थान पर घरेलू एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स का उपयोग चिकनाई वाली सामग्री (लुब्रिकेटिंग मैटेरियल्स) के क्षेत्र में आयात प्रतिस्थापन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।
रूस में, ऐसी कोटिंग्स केवल एक ही कंपनी द्वारा जारी की जाती हैं, जिसका नाम मॉडेलिंग एंड इंजीनियरिंग (Modelling and Engineering) है। यह ब्रियांस्क शहर में स्थित है।
MODENGY सामग्रियां, जो ठोस स्नेहन (सॉलिड लुब्रिकेशन) तकनीक को लागू करती हैं, एक क्यूरिंग चक्र के बाद उपचारित सतहों पर एक पतली फिल्म बनाती हैं जो घर्षण गुणांक को न्यूनतम करती है।
इस लुब्रिकेटिंग फिल्म के कई गुणवत्ता सूचकांकों में से एक इसके आधार से चिपकने की डिग्री (अधेशन) है। यही कारण है कि विभिन्न उत्पादकों की कोटिंग्स के अधेशन का अध्ययन करने और तुलना करने के उद्देश्य से अनुसंधान की व्यवस्था करना और उसे आयोजित करना काफी प्रासंगिक है।
अध्ययन किए जाने वाले नमूने, और परीक्षण विधियां
यांत्रिक प्रभाव के अधीन स्लाइडिंग के दौरान, ठोस स्नेहन पदार्थ घर्षण सतह और संयुग्मित सतह पर एक पतली एंटी-फ्रिक्शन फिल्म बनाते हैं।
इसका घर्षण गुणांक कम होता है, और यह रगड़ने वाली सतहों को प्रभावी ढंग से अलग करता है जिससे उन्हें होने वाले नुकसान को रोका जा सके।
यौगिकों में उपयोग किए जाने वाले ठोस स्नेहन पदार्थों में ग्रेफाइट, मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड, बोरान नाइट्राइड, क्यूप्रस क्लोराइड, टंगस्टन डाइसल्फाइड, येलो लेड, सल्फरस बिस्मथ और अन्य शामिल हैं।
इनमें सबसे आम ग्रेफाइट और मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड हैं।
अपनी संरचना के कारण, ग्रेफाइट घर्षण की प्रक्रिया में अपने कणों का आकार बदलने के बाद भी अपनी परत संरचना को बनाए रखते हुए आसानी से विभाजित हो जाता है।
मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड की लैमेलर (परतदार) संरचना होती है। इसमें मौजूद सल्फर परमाणु धातु की सतह पर जमा हो जाते हैं, जिससे सतहों का बहुत कम घर्षण गुणांक (0.02 से 0.07) के साथ स्लाइड होना संभव होता है।
ठोस स्नेहन पदार्थों को पुर्जों की सतहों में एकीकृत करने और सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स बनाने के लिए, कार्बनिक (थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेटिंग रेजिन) और अकार्बनिक (सोडियम सिलिकेट, फॉस्फेट, बोरेट्स) बाइंडिंग घटकों को ठोस स्नेहन पदार्थों के पाउडर में मिलाया जाता है। इन सामग्रियों की संरचना में अल्कोहल, पानी, टोल्यूनि और अन्य जैसे विलायक भी मौजूद होते हैं।
पहले किए गए अध्ययन दर्शाते हैं कि बहुत पतली (5 µm तक) कोटिंग परतें और साथ ही बहुत मोटी परतें (30 µm से अधिक) अप्रभावी होती हैं।
पहली वाली परतें तेजी से घिसने लगती हैं, जबकि बाद वाली परतें अपर्याप्त अधेशन के परिणामस्वरूप उखड़ने लगती हैं।
पुर्जों की सतह पर सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स का सेवा जीवन निम्नलिखित पर भी निर्भर करता है:
- कोटिंग लगाने से पहले सतह तैयार करने की चुनी गई विधि और गुणवत्ता
- सतह का तापमान
- पुर्जे की निर्माण सामग्री की प्रकृति
- कोटिंग लगाने की विधियां
कोटिंग का लंबा सेवा जीवन प्रदान करने के लिए गुणवत्तापूर्ण सतह की तैयारी सबसे महत्वपूर्ण आवश्यकताओं में से एक है। इसमें कई ऑपरेशंस शामिल हैं जैसे कि माइक्रो-सैंडब्लास्ट उपचार, या संदूषणों (कंटामिनेशंस) को हटाने के लिए नक्काशी करना, और सतह को आवश्यक सतह माइक्रोजेओमेट्री देना, कोटिंग की मजबूती में सुधार करने के लिए फास्फेटिंग करना और पुर्जों को वायुमंडलीय क्षरण से बचाना।;
सैद्धांतिक भाग
एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग का चयन करते समय, इसके अधेशन को ध्यान में रखना बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पैरामीटर सीधे सामग्री की कार्यक्षमता, रखरखाव या मरम्मत कार्यों के समय इकाई की स्थिति को प्रभावित करता है।
रूसी और विदेशी उत्पादन की कोटिंग्स के अधेशन की तुलना करने के उद्देश्य से, MODENGY और Molykote उत्पादकों की सामग्रियों को चुना गया था।
परीक्षण GOST 27890-88 मानक के अनुसार, मानक टियरिंग-ऑफ (फाड़कर अलग करना) द्वारा अधेशन शक्ति निर्धारित करने की विधि से आयोजित किया गया था।
परीक्षण से पहले इन सामग्रियों को दो समूहों में विभाजित किया गया था: पहले समूह को पॉलीमराइज़ होने के लिए गर्म करने की आवश्यकता होती है, दूसरे समूह को कमरे के तापमान पर क्यूर किया जाता है।
चित्र 1. परीक्षण किए जाने वाले एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स समूह
पहले समूह की गैर-थर्मो-क्यूरेबल कोटिंग्स जैसे कि MODENGY 1003, Molykote 3402-C LF, Molykote PTFE-N UV, और Molykote D-321R को विभिन्न तरीकों से लगाया गया था। पहले दो नमूनों को स्प्रे गन से स्प्रे किया गया था, बाकी को एरोसोल कैन से।
चित्र 2. ठोस एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स के पहले समूह से MODENGY कोटिंग
दूसरे समूह की कोटिंग्स (MODENGY 1005, MODENGY 1006,
चित्र 3. ठोस एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स के दूसरे समूह से MODENGY कोटिंग
परीक्षण किए जाने वाले नमूनों को तैयार करने के चरण निम्नलिखित हैं:
- GOST 380-2005 के अनुसार St-3 स्टील के परीक्षण हेतु नमूने बनाना। प्रत्येक कोटिंग ब्रांड के लिए, 5 नमूने बनाए गए थे।
- ГОСТ 2138-9 के अनुसार 1К103025 सिलिका रेत (0.1 से 0.25 मिमी अंश आकार) द्वारा सैंडब्लास्टिंग उपचार की विधि से नमूनों की कार्य सतह तैयार करना।
- संपीड़ित हवा द्वारा छिड़काव (1.5 से 3 m3/min खपत पर हवा का दबाव - 0.2 से 0.5 MPa; सतह पर वायु जेट झुकाव कोण - 60° से 90°; उपचार दूरी - 100 से 150 मिमी)
- पुर्जों को ग्रीस मुक्त करना और उसके बाद 15 मिनट के दौरान विलायक का वाष्पीकरण करना।
- प्रत्येक नमूने पर एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग की तीन परतें लगाना, एक परत की मोटाई 4 से 5 माइक्रोन होती है। परत के प्रयोगों के बीच का अंतराल +20 °C पर 15 मिनट है, अंतिम परत को उसी स्थिति में कम से कम 120 मिनट तक रखा गया था।
- प्रक्रिया निर्देशों के अनुसार कोटिंग्स का पॉलीमराइज़ेशन।
चित्र 4. प्रयुक्त एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग वाले नमूने
पॉलीमराइज़ेशन के बाद, सभी लगाई गई परतें 15 माइक्रोन मोटाई तक की एक कोटिंग में बदल जाती हैं।
चित्र 5. प्रयोग को साकार करने के लिए नमूने, उपकरण और औजार
अंतिम कोटिंग पॉलीमराइज़ेशन के बाद, सतह को पूरी तरह गीला करने तक नमूनों पर एक पतली परत द्वारा गोंद एजेंट लगाया गया था।
गोंद लगे दो नमूनों को एक के ऊपर एक रखा गया, और फिर 72 घंटों के लिए बॉन्डिंग (जुड़ने) हेतु उपकरण में भेज दिया गया।
बॉन्डिंग के बाद, पुर्जों के अंतिम क्षेत्रों पर लगे गोंद को साफ किया गया, टियरिंग मशीन में स्थापित करने के लिए नमूनों में स्टड पिन पेंच किए गए।
चित्र 6. ИР5047-50 टियरिंग मशीन में परीक्षण किए जाने वाले नमूने
ИР5047-50 इलेक्ट्रॉनिक बल माप उपकरण के साथ एक सामान्य-उद्देश्य वाली टियरिंग मशीन का उपयोग करके नमूनों का परीक्षण किया गया था।
परीक्षण की स्थितियाँ मानक के रूप में वर्णित की गई थीं: परीक्षण +20 °C और 70% सापेक्ष वायु आर्द्रता पर किए गए थे।
नमूनों की लोडिंग सुचारू रूप से बढ़ते टियरिंग दबाव द्वारा की गई थी। टियरिंग मशीन के पंजे 5 मिमी/मिनट से कम की दर पर आगे बढ़ रहे थे।
परिणाम और चर्चा
नमूनों के पूरी तरह से नष्ट होने तक लोडिंग की पूरी प्रक्रिया को एक विशेष सॉफ्टवेयर का उपयोग करके रिकॉर्ड किया गया था। परिणामों के अनुसार परीक्षण रिकॉर्ड शीट बनाई गई थी।
चित्र 8. परीक्षण रिकॉर्ड शीट
प्राप्त प्रायोगिक डेटा को प्रायोगिक अध्ययन गणितीय प्रसंस्करण विधियों द्वारा संसाधित किया गया था।
चित्र 9. प्रथम समूह नमूना परीक्षण परिणाम
चित्र 10. दूसरे समूह नमूना परीक्षण परिणाम
निष्कर्ष
- एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग अधेशन के मात्रात्मक मूल्यांकन की सबसे उचित विधि GOST 27890-88 के अनुसार मानक टियरिंग-ऑफ विधि है।
- MODENGY ब्रांड कोटिंग्स में गैर-थर्मो-क्यूरेबल कोटिंग्स समूह और गर्म करने पर क्यूर होने वाली सामग्रियों, दोनों में सबसे अच्छी चिपकने वाली शक्ति (अधेसिव स्ट्रेंथ) है।
- मोटर परिवहन कंपनियों की स्थिति के तहत कार घर्षण इकाइयों के लिए, थर्मो-क्यूरिंग एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स के उपयोग की सिफारिश की जाती है।
- क्षेत्रीय स्थितियों में, वाहन के पुर्जों पर कमरे के तापमान पर क्यूर होने वाली कोटिंग्स लगाना सबसे उचित है।