Применение смазок на водной основе

Существующие модели подшипников любых типов смазываются разными маслами. При утечке и вымывание последних происходит загрязнение окружающей среды. Институтом Fraunhofer IWM разработана новая инновация. По расчёту своих создателей, она позволит смазывать подшипники скольжения не специальными смазочными материалами, а водой.

Преимущества и принцип работы нового метода

Сотрудниками института Фраунгофера подсчитано, что только на территории Германии за год применяется порядка 1 млн тонн различных смазочных материалов. Для России этот показатель значительно выше. Порядка 2,5 млн тонн. Производство таких объёмов смазки, её применение и последующая утилизация весьма негативно влияют на окружающую среду.

Применение смазок на водной основе позволит существенно улучшить экологию. Главным препятствием к переходу на подобный метод являлась коррозия металлов, резко ускоряющаяся при прямом контакте с водой. Разработчикам из Фрайбурга (именно там располагается институт) удалось создать подшипник скольжения, конструкция которого адаптирована для смазки водными растворами со специальными присадками.

Конструктивно новые подшипники состоят из:

• наружной обоймы-гильзы;
• слоя алюминия;
• внутренней обоймы, напрямую контактирующей с валом/

Суть изобретения заключается в наличии небольшого канала во внутренней обойме, через который вода подаётся между наружным алюминиевым слоем и вращающимся валом. Это прямое соединение является определяющим в возникающем электрохимическом процессе при контакте пары «сталь – алюминий».

Вода становится смазкой

Разработчики воспользовались электрохимической реакцией, возникающей между слоем алюминия, заложенного в подшипник, и сталью, превратив воду в смазочный материал. Его основу составляет ионная жидкость, в которой содержатся анионы и катионы.

Накапливаясь на стороне внутренней обоймы, обращённой к валу, эти ионы формируют защитный слой, в котором и скользит вал.

Группа уже доказала и продемонстрировала факт жизнеспособности данного технического решения. В настоящее время разработчики ищут спонсора и партнёров, во взаимодействии с которыми можно будет продолжить работу по оптимизации ионных жидкостей.

Безопасность, помноженная на эффективность

Учёные из данного института утверждают, что, используемая ими в качестве альтернативной смазки, ионно-водяная смесь абсолютно безвредна с экологической точки зрения. При этом её использование повышает эффективность применения подшипника скольжения (благодаря меньшей, чем у масла, вязкости). Плюс снижение скорости коррозии металлических поверхностей.   

Конструкторами Fraunhofer IWM создан новый трибометр, обеспечивающий контроль степени износа металла и величины трения, возникающих в подшипнике в процессе его работы.

До этого подобные замеры можно было проводить исключительно после разборки подшипника. Иных вариантов измерения и оценки фактического состояния поверхностей не существовало.

Новый трибометр даёт возможность получать нужную информацию на месте, что положительно сказывается на процессе создания новых смазочных материалов на основе воды. А также обеспечивает непрерывный контроль фактического состояния подшипника.

Новое прочтение катодной защиты, применительно к антикоррозионным процессам

Созданная учёными института Фраунгофера смазка на водной основе (с гальванической связью), используемая для подшипников скольжения, это, по сути, новое прочтение принципа, давно известного специалистам, суть которого заключается в катодной защите металла от коррозии, которая проходит в активной форме.

Использование упомянутой технологии делает пренебрежимо малой величиной уровень коррозии металла, напрямую контактирующего с водой. Предварительно в водную среду вводится анод (часто именуемый «жертвенным»). В процессе работы он медленно растворяется, в результате чего в жидкость поступают ионы.

По направлению к поверхности защищаемого металла формируется слабый поток электронов. В результате на ней формируется тончайший слой с минусовым зарядом, существенно снижающий трибокоррозию. Связано это с тем, что плюсовые катионы из ионизированной жидкости (водной смазки) скапливаются на данной минусовой поверхности.