Старение масел

При эксплуатации машин и агрегатов смазочные масла подвергаются старению. В результате этого процесса изменяются стандартные показатели качества: температура вспышки, вязкость, кислотное число, плотность, оптические свойства, т.е. физическое состояние и химический состав. Для определения и прогнозирования ресурса необходимо знать механизм старения, математическое описание и обоснованные допустимые значения показателей качества. Масло при эксплуатации подвергается механическим, термоокислительным, температурным и химическим воздействиям в присутствии контактирующих материалов (металлы, полимеры, вода, воздух, кислоты), многие из которых ускоряют его старение. Постоянно воздействующим фактором является тепловая (иногда радиационная и электрическая) энергия, которая определяет статические процессы старения. Механическая энергия возникает при дросселировании, сжатии и разрежении, вибрациях, перемешивании в граничном слое, разделяющем поверхности трения. Термоокислительные и температурные воздействия вызывают окисление и деструкцию не только базовой основы масла, но и присадок. В результате внешних воздействий происходит комплекс физико-химических изменений, которые можно разделить на 3 группы [4]:

1. Изменения физического характера – испарение компонентов масла, накопление продуктов изнашивания и коррозии, растворение газов, воды и компонентов эластомеров.

2. Изменение количественного состава присадок за счет температурной деструкции и образования сорбционных пленок на поверхностях трения.

3. Изменения химического характера – окисление углеводородов базового масла, реакции гидролиза базового масла и присадок вследствие присутствия воды и водных растворов.

Под воздействием высоких температур в присутствии кислорода воздуха масла разлагаются, окисляются и полимеризуются. Кроме того, на процесс старения оказывает влияние контактное окисление на поверхностях трения. Механизм окисления масел исследовался Н.И. Черножуковым и С.Б. Крейном [17–23]. Авторами установлено, что окисление масел происходит по двум направлениям с образованием кислых и нейтральных продуктов [4, 19]. Кислые продукты усиливают коррозию металлов и интенсифицируют коррозионно-механическое изнашивание, а нейтральные – загрязняют масляную систему.

На основе анализа современных методов оценки эксплуатационных свойств смазочно-охлаждающих жидкостей установлено, что они изменяются в результате действия температурной деструкции, а также механических, термоокислительных и химических процессов, протекающих в основном на поверхностях трения и нагретых деталях. Основными из них являются термоокислительные процессы и температурная деструкция, так как увеличение механических воздействий приводит к росту температуры, которая ускоряет химические реакции, окислительные процессы в целом и температурную деструкцию. В этой связи в данной работе определены основные задачи по исследованию процессов окисления и температурной деструкции масел и оценки влияния их продуктов на противоизносные свойства.