Предел текучести и упругие свойства консистентных смазок

Значение предельного напряжения сдвига для характеристики реологических свойств дисперсных систем, в том числе и смазок, неоднократно подчеркивалось П. А. Ребиндером и его сотрудниками . Этот параметр представляет большой интерес как для применения смазок, так и для изучения превращений их структур. Но пока в этой области сделано меньше, чем по вискозиметрии смазок.

Предельное напряжение сдвига смазок измеряется методом продольно смещающегося цилиндра, методом погружения конуса, ротационным вискозиметром и т. д. Различные методы дают не вполне совпадающие значения предела текучести (см. табл. 49).

Расхождения, получаемые при определении, объясняются несколькими причинами. Прежде всего, как мы увидим ниже, упругие деформации смазок ниже предела текучести развиваются во времени и величина предельного напряжения сдвига в некоторых пределах зависит от времени действия напряжения.

Оптические и механические исследования смазок показали, что при медленном сдвиге происходит ориентация элементов структуры смазок параллельно направлению сдвига. Кинетика ориентации является одной из причин, обусловливающей зависимость предельного напряжения сдвига от времени. Вследствие этого при сдвиге смазки становятся механически анизотропными. В капиллярных приборах их предельное напряжение сдвига зависит от направления выдавливания и набивки в капилляре .

Наконец, не во всех методах определения статического предельного напряжения сдвига осуществляется чисто сдвиговая деформация. Метод определения предельного напряжения сдвига по погружению конуса (метод Л. А. Ребиндера) для ряда смазок дает более высокие значения Qs, чем метод продольно смещающегося цилиндра или сдвига пластинки в приборе П. А. Ребиндера и С. Я. Вейлера. Д. С. Великовский нашел, что первый метод может давать значение Os в 2—5 раз бблыние, чем второй. П. А. Ребиндер и Н. А. Се-мененко объясняют это сжатием и связанным с ним упрочнением смазок под поверхностью конуса при погружении последнего в испытуемый объект. Д. С. Великовский считает, что заниженные значения Os могут быть получены также вследствие скольжения (например, при определении с помощью гладких продольно смещающихся цилиндров).

При комнатной температуре предельное напряжение сдвига наиболее распространенных, так называемых универсальных, смазок (солидол, смазка УНЗ, искусственный вазелин) невелико {табл. 49). У церезиновых смазок, содержащих 15—25% церезина, предельное напряжение сдвига составляет примерно 500— 1000 дн/см2, у натровых смазок той же концентрации 500— 1500 дн/см, у кальциевых смазок с 15—25% кальциевого мыла 1000—5000 дн/см2. Величина предельного напряжения сдвига может значительно смещаться в зависимости от технологии и различных добавок к смазкам.

У брикетных смазок 6S значительно выше, чем у универсальных. С другой стороны, применяются смазки, у которых практически отсутствует статическое предельное напряжение сдвига при комнатной температуре.

При снижении температуры статическое предельное напряжение сдвига растет. Кинетика нарастания в8 со снижением температуры зависит от состава и структуры смазки. Как общее правило, мыльные смазки обладают более пологими кривыми 0S = = f (/°), чем смазки, загущенные твердыми углеводородами. Парафин обусловливает особенно крутые температурные кривые консистенции (фиг. 101).

Упругие свойства смазок ниже предельного напряжения сдвига начали изучаться только в самые последние годы. Эти исследования встречают значительные методические трудности, связанные с тем, что абсолютные значения величины обратимых деформаций смазок очень малы.

Для исследования упругих деформаций смазок Г. В. Виноградов с сотрудниками применили метод кручения цилиндра, подвешенного на упругой нити, Е. Е. Сегалова и П. А. Ребиндер —метод тангенциального смещения пластинки и А. А. Трапезников и Е. М. Шлосберг —метод маятника.

На фиг. 102 представлена фотограмма кинетики деформации солидола при малых нагрузках, заимствованная из работы Г. В. Виноградова. В момент времени / = 0 к смазке было приложено напряжение сдвига т = 5,75 Г/см, в точке В нагрузка была снята. Аналогичным образом в точках 0lt 02 и 08 были приложены напряжения сдвига 6,90; 8,05 и 9,20 Г/см2. Отрезки ОА и ВС, О^ ъ ВгСх и т. д. соответствуют упругим деформациям, которые протекают так быстро, что не оставляют следа на фотобумаге. Отрезки АВ, АХВХ и т. д. отражают последействие нагрузки, а отрезки СОг, СхОг и т. д. — последействие разгрузки .

Опыты Г. В. Виноградова показывают, что малые деформации солидола имеют одинаковую величину при наложении и снятии нагрузки и пропорциональны напряжению сдвига. Отсюда следует, что при малых напряжениях сдвига со л идолы являются упругими телами.

Аналогичные результаты были получены Е. Е. Сегаловой и П. А. Ребиндером при исследовании упругой деформации растворов стеарата кальция в велосите; однако, полученные ими данные свидетельствуют о некотором различии кинетики последействия нагрузки и разгрузки. Так, если стационарная деформация 30% раствора мыла достигалась после действия нагрузки (4900 dnfcM2) в течение 60—90 мин., то полное возвращение к первоначальному состоянию имело место через 150—160 мин. после снятия нагрузки. Для смазки, состоящей из 20% стеарата кальция, 12% олеиновой кислоты и 68% велосита, модуль упругости в начальный период деформации равнялся 5,52 • 106 дн/см и в конечный период возрастал до 6,04 . 106 дн/см.