1.5. Эффект безизносности (избирательный перенос при трении)

Впервые явление избирательного переноса было выявлено в СССР в середине 1950-х годов при исследовании узлов трения самолета ИЛ. Был открыт эффект спонтанного образования тонкой пленки меди на поверхности деталей в парах “сталь - бронза”, работающих в спиртоглицериновой смазке. Пленка толщиной 1…2 мкм, которая покрывала и сталь, и бронзу, в десятки раз снижала силу трения и износ деталей. Это явление также было выявлено в парах “сталь-бронза” со смазкой ЦИАТИМ-201, а также в паре “сталь- сталь“ в узлах компрессора холодильников при смазке масло-фреоновой смесью.

Позже было установлено, что в паре “сталь-бронза” происходит анодное растворение бронзы (то есть, легирующие элементы переходят в смазку), и поверхность бронзовой детали обогащается медью; потом эта медь при трении переносится (схватывается) на поверхность стальной детали.

В компрессорах холодильников под действием масло-фреоновой смеси постепенно растворяется медная трубка охладителя; ионы меди переносятся смазкой на поверхность узлов трения, которые, благодаря этому, работают десятки лет практически без износа в тяжелых условиях частых остановок и запусков электродвигателя холодильника.

Эффект избирательного переноса (ИП), как и явление структурного приспособления металлов при трении, представляет собой проявление самоорганизации неживой природы. В живой природе можно найти два типа узлов трения: “твердый материал - твердый материал” (зубы) и “мягкий материал - мягкий материал” (например, сустав: кость покрыта хрящом, а поверхность сустава - полимерной пленкой). Такие биологические “узлы трения” являются универсальными в живых организмах, они служат много лет и способны к самовосстановлению.

Неживая природа при определенных условиях способна к самоорганизации. Наблюдаются как процессы распада с повышением энтропии (например, испарение воды), так и процессы самоорганизации (конденсация пара: жидкость по уровню организации выше, чем пар). Самоорганизация - универсальное свойство материи, его проявление не присуще каким-то определенным классам материалов. Узел трения удовлетворяет условиям проявления самоорганизации: в узле осуществляется обмен энергией и веществом с внешней средой (открытая система), к нему извне подводится энергия и смазка. Под влиянием трения “включается” определенный механизм приспособления системы к внешнему влиянию, направленный на компенсацию разрушительного влияния трения. То есть, при определенных условиях трения несет в себе не только разрушение, но и создает системы с более высоким уровнем организации.

Рассмотрим периоды ИП на примере компрессора холодильника.

1. Начальный период.

При трении пары «сталь-сталь» происходит выделение тепла, под действие которого окисляется смазочно-охлаждающая смесь (50 % фреона и 50 % масла). Образовавшиеся при трении кислоты растворяют поверхность медных трубок (по которым циркулирует фреоно-смазочная жидкость) и переводят ионы меди в смазку. Циркулируя в системе внутри холодильника, ионы меди оседают в виде пленки на стальных поверхностях трения.