Трение, ч.4 (v.1.1 2/12/2020)
Любопытная картина получается у МП:
1.Износ чермета (Fe, железа) во всех без исключения отработках безусловно присутствует и иногда даже худо-бедно отличается (от ноля и от погрешности измерений). Вот уже сколько лет прошу показать: откуда он, на что влияет, чем опасен, к каким проблемам и когда приведет - ради чего весь сыр-бор затевали, так сказать? В ответ - сами знаете что - булькание отработки и переливания бутылочек на морозе. Типичный МП вообще не заморачиваясь лишними подробностями просто переживает за то, что какие-то абстрактные железные детали в двигателе все же изнашиваются. Тут самое время Скользителя процитировать - не смогу удержаться: "Для вас двигатель - дверная петля для меня - сложнейшая инженерная система из формул и науки, которая вам не нравится".
В общем - в сложнейшей инженерной системе, уникальном сплаве из "формул и науки", повторюсь, происходит сакральное схождение Благодатного железа прямиком в масляную отработку. Пока теоретически институт API это не обоснует, показать им будет буквально нечего: можно только по крупицам Свидетельства износа собирать. Ну или когда Скользейшество соизволит снова нас посетить, сие индульгенцией и пропуском в Безызносный рай будет: его же ждали и в Износ верили. И тут все МП поскользят-таки в свой Безызносный рай... Ну а пока придется еще помучиться, извините.
2.Теперь заходим с другой стороны, в окно: впервые тут показываю массовый металлический износ двигателя, качественно(!) отличающегося металла - алюминия. Показываю конкретные узлы, которые буквально трут кирпичами алюминиевую пудру... МП внимательно созерцает все это и, вероятно, переводит взор на маслоотработку, где сияют цифры "чрезвычайно красноречивые и не требущие доказательств" - чаще всего, не сильно выше и даже в пределах погрешности измерений ICP - <0-3 ppm. У всех. Вне зависимости от реальной структурной металлоемкости конкретного ДВС. На этом, полагаю, все и заканчивается - износа нет (или же он чрезвычайно (меньше предела измерени - меньше 3 частиц на миллион) мал, что синоним), а, стало быть, "трение побеждено" - нет его!
Потрясающая логика: есть износ - не знаем, что изнашивается, видим, что изношено - нет износа! Не иначе как пожизненный девиз колупания в маслоотработке.
Ок, поможем же МП найти этот самый "железный износ", раз уж сунь износ им под нос - замечать категорически отказываются. Как и все в этом Блоге (и это легко проверить), основополагающие факты будут сплошь подкреплены внешними ссылками. Более того, как это зачастую бывает - я вообще начну эту тему с рассмотрения заявлений самого что ни на есть авторитетного источника - тех, кто сами эти масла и производит.
Но и это еще не все - заглавие первой части статьи теперь получит соответствующую ему иллюстрацию - форменную нолановщину сейчас раскрутим задом-наперед: начнем с потрясающего тезиса, который давным-давно висит в Блоге и все проходят мимо...
"Прежде, чем попасть на полки магазинов, все масла Castrol Magnatec прошли серьезные отраслевые испытания. Эксперимент был проведен на кулачках распределительного вала - деталях, особенно подверженных износу. Поверхности, обработанные маслом Castrol Magnatec, остались в 15 раз более гладкими* по сравнению с необработанными, и в 100 раз более гладкими, чем шелк. Детали без специальной защиты молекулами Magnatec быстро становятся шероховатыми, царапины легко можно почувствовать, проведя по ним пальцем и отчетливо услышать неприятный скрипучий звук." - заявляет производитель."
Как по-моему, так более туманно изложить факты просто невозможно. Если у вас есть претензии к стилю и методам изложения Блога - просто посмотрите, какие у меня были ориентиры.
Сии формулировки и есть плоть от плоти маслопрофессионалов (настоящих). Напоминает историю некоторых периодов ВОВ, где "выпуск танков составил +300% от довоенного периода? а винтовок - 500%". Ну вот казалось бы, скажите точно, а не "в 15 раз более гладкими", или "в 100 раз более гладкими, чем шелк". Але, а где, например, численный стандарт "гладкости шелка" размещается в голове у типичного читателя подобных реклам? Любопытное тактильное сравнение микронеровностей конкретного образца металла и целой группы тканей. Литературно, рекламно, но вообще без понятия, при этом, сколько было, сколько стало, с чем сравниили и, даже более того: ну а сколько нужно-то?!
На помощь нам вновь придут чрезвычайно понятные советские учебники сталинского периода - ты попробуй только там что непонятное напиши, как у Демидовича, так живо КР(Т)Д схлопочешь.
Оттуда возьмем вот такую табличку:
Со стороны же шелка возьмем вот такую иллюстрацию:
Тут, конечно, совершенно не был задан конкретный образец, но визуальная оценка высоты плетения, совместно с масштабом изображения, дают нам порядок ожидаемой величины - `100 мкм толщины нити * 5 слоев /100 = единицы/десятки микрон. Это уже что-то, но пока очень мало.
А вот эта табличка поможет понять, что искомая область (вокруг микрона) настолько удобна, что там просто невозможно промахнуться:
Остается проверить (для тех, кто не связан с автомобилестроением - в гугле):
Обратимся к альтернативному источнику:
Ползвольте зафиксировать первое утверждение, чтобы не тратить время и место попусту:
Современные серийные образцы распредвалов изготавляются по 9 (10) классу чистоты поверхности.
Но это, если так можно выразиться, верхний предел. Нам этого мало, еще нужно найти и нижнюю границу, ищем все там же:
Утверждение второе: нижний браковочный предел чистоты поверхности составляет Ra > 2 мкм, что соответствует 7 классу чистоты поверхности.
Что же нам удалось достоверно выяснить? Азбучные истины технологов производства распредвалов.
И должно выйти примерно так:
Качество поверхности изготовления распредвалов в серийном производстве - 9(10) класс чистоты, браковочный порог - 7 класс чистоты. Пока все закономерно.
Возвращаемся же теперь к примеру от Castrol уже с этими конкретными цифрами, это вроде бы как проверка:
Кулачок, предположим, у нас был 0,16 мкм (10 класс) стал в 15 раз хуже - 2,4 мкм - (7 класс чистоты).
Кулачок, предположим, у нас был 0,32 мкм (9 класс) стал в 15 раз хуже - 4,8 мкм - (6 класс чистоты).
Отсюда берем и шероховатость шелка - что-то там около 16-32 мкм, что-то там около 2-3 КЧ. Ок, похоже!
Никаких сомнений: суть рекламы Castrol наконец-то раскрыта и особых сомнений не вызывает: уж они-то знают, о чем говорят. Но, если рассуждать здраво, безо всех этих вычислений можно было бы вообще обойтись, потому что мы совершенно легко можем взять любой распредвал с пробегом и сами его измерить.
Визуально мы почти всегда наблюдаем примерно такую картину:
Как по мне, так поверхность трения выглядит сильно иначе, чем на обоих фотографиях Castrol. Но мы же без понятия, что же там были за испытания, верно?!
Вот теперь самое время наконец-то сделать то, чем почему-то за десятилетия не озаботился ни производитель (и двигателя и масел), ни, тем более, МП...
Мы берем этот самый распредвал и проделываем над ним очевидные, доступные реально каждому, манипуляции. Смотрим интересные нам области под микроскопом.
Вот так выглядит не работавшая закраина кулачка - это заводская механобработка - шлифование/полировка (увеличено примерно в 50 раз):
А вот так выглядит реально работавшая поверхность после пробега около 100.000 км (увеличено примерно в 50 раз):
Зона перехода рабочая-нерабочая, выполнено контрастирование изображения (увеличено примерно в 10 раз):
Теперь мы проводим профилометрию для "нерабочей" области:
Работавшая поверхность:
Вроде бы все как у Castrol: исходный 9 класс чистоты превратился в условный 7...
Вот только сюрприз состоит в том, что сама поверхность в зоне трения преимущественно идеально ЛЫСАЯ, да и выглядит совершенно иначе.
Объясняю парадокс:
Вот перед вами подобие заводской механообработки: в неглубоких "желобах", высотой в десятые микрон, будут течь реки нагнетаемой смазки и по ним можно легко двигать огромные бетонные плиты:
Но рано или поздно, лафа закончится. Работавшая поверхность, как видно, почти идельно гладкая, стесанная - "лысая". Невысокие желоба уже стерты и фундаментная плита при волочении будет деформировать слабые участки этой поверхности (и саму поверхность металла и хрупкие зерна графита), что и происходит в действительности:
1.МП годами ищут в отработке крупицы ЖЕЛЕЗА. И они их успешно находят. Если их мало, то они считают, что все в порядке. Если их чуть больше (а на самом деле - все так же мало), они считают, что должно быть еще меньше и продолжают искать "лучшее масло".
НА САМОМ ЖЕ ДЕЛЕ, ОТ МАСЛА ТАМ ЗАВИСИТ ВЕСЬМА НЕМНОГО - зависело бы "от масла", трение было бы исключительно "жидкостным" и износа не было бы вовсе.
2.В действительности, процесс износа рабочих поверхностей представляет собой изменение не КОЛИЧЕСТВА, а КАЧЕСТВА поверхности. Из профилировано-полированной, оптимальной по режиму трения, она стремительно превращается в лысую - такая поверхность попросту выжимает смазку из пятна контакта, открывая дорогу процессам ухудшения качества трения буквально на электронном уровне - буквально "полусухого" взаимодействия металлов.
3.Закаленной (упрочненной) поверхности ГРМ почти пофиг на износ ровно с того момента, как вы стерли ее "хонинговку" и "затерли" дефекты противоизносной присадкой типа ZDDP. С поверхности лишь будет потихоньку вырывать небольшие кусочки, на манер физ-хим процессов типа фреттинга/питтинга. Но мизера металлической пыли для утешения МП, ему уж точно хватит на всю оставшуюся жизнь - она будет стабильно-минимальной. Беда же их заключается в том, что этого МАЛО им всегда будет МНОГО.
Чем удивительны МП, так это тем, что они вроде бы ВСЯЧЕСКИ ПРОТИВЯТСЯ ИЗНОСУ, но дело в том, что МЕЛКИЕ ПРОДУКТЫ ИЗНОСА - ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО КАЧЕСТВА(!) ИЗНАШИВАНИЯ ГРМ. Геометрия кулачка не страдает, страдает само качество поверхности. Если вы ратовали за "обкатку" - получите и распишитесь. Теперь ваш металл будет буквально истирать, зато бесконечно долго и мелкими кусочками!
Обратите внимание на любопытный факт - кулачок все время работает в одной плоскости, но насколько может быть любопытен характер его износа, если взять для иллюстрации заведомо аварийную ситуацию:
Я вот об этом:
Предполагаю, что в зависимости от (а)"удачности" конструкции ГРМ и (б)типа нагрузки (оборотов и режима эксплуатации вообще), вполне можно визуально отследить характер нагруженности ГРМ - качества трения пары кулачок-толкатель, просто по рисунку трения...
Потому что зоны "отдыха кулачка" - минимальная (жидкостная и почти полностью смазанная) нагрузка и его пиковой нагруженности имеют свой тип "рисунка":
На пике профиля полусухого трения будет максимум - никакое масло тут не удержится - его тупо выдавит:
Потому что кулачок на (и на пиковой нагрузке, разумеется тоже) делает с маслом примерно вот так и максимум масла (жидкости) выжимает на его края:
Поэтому его закраины могут изнашиваются заметно меньше, хотя сам толкатель иногда может быть даже шире кулачка:
В таких "лысых" областях, масло (КАК ЖИДКОСТЬ) - наименее важно - вот там и работают "твердые" противоизносные присадки:
Белесые области, отконтрастировано:
В "дневной" гамме:
То есть, в обычном двигателе после "обкатки", картина реального состояния поверхности трения одинакова и примерно такова:
Тут, как я заметил, любят простые и четкие выводы.
Вот он: искать разницу в износе между МАСЛАМИ чрезвычайно глупо, потому как трение в трущихся местах ГРМ "полусухое"- там и масла-то почти нет. Там работает преимущественно противоизносная присадка ZDDP, которая у всех товарных масел фактически одинакова. Эта присадка есть во всех маслах и она достаточно эффективна - ее затем туда и добавляют, чтобы масло "заменить" - если бы масло там было (могло бы быть), никакие присадки были бы не нужны - трение было бы чисто жидкостным.
А вот чем стоило бы заниматься - так это искать возможность ей "помочь" и дополнить ее свойства именно с точки зрения снижения трения, а не снижения износа - износ такого режима трения (в присутствии ZDDP) в исправном моторе и на "исправном" же масле и без того предельно мал и у всех масел фактически одинаков, что маслопрофессионалы уже десятилетиями наблюдают в своих отработках и все понять никак не могут.
Вот этим мы в дальнейшем и займемся...
P.S.Желающие меня порадовать вполне могут сделать это на 4276 3800 3089 0755 Сбера.
ЧАСТЬ 1: https://bmwservice.livejournal.com/343809.html
ЧАСТЬ 2: https://bmwservice.livejournal.com/343809.html
ЧАСТЬ 3: https://bmwservice.livejournal.com/346649.html