Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PEG-200 đến giảm ma sát và tự phục hồi mòn của nano TiO2 trong dầu bôi trơn CF4-15W40

Ma sát và mài mòn dẫn đến giảm hiệu suất của chi tiết máy. Chất phụ gia nano trong dầu bôi trơn có khả năng làm giảm ma sát và tự hồi phục bề mặt mài mòn. Sử dụng thiết bị ma sát 4 bi (MRS-10A) thí nghiệm với phụ gia nano TiO2 hàm lượng 0,5% và các hàm lượng chất phân tán (PEG-200) bổ sung vào dầu bôi trơn để đánh giá mức độ giảm ma sát.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PEG-200 đến giảm ma sát và tự phục hồi mòn của nano TiO2 trong dầu bôi trơn CF4-15W40 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG PEG-200 ĐẾN GIẢM MA SÁT VÀ TỰ PHỤC HỒI MÒN CỦA NANO TiO2 TRONG DẦU BÔI TRƠN CF4-15W40 RESEARCH ON THE INFLUENCE OF PEG-200 TO FRICTION REDUCTION AND ABRASION SELF-RECOVERING OF NANO TiO2 IN LUBRICANT CF4-15W40 Nguyễn Đình Cương, Trần Quang Thắng Email: nguyencuong1111980@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 9/5/2017 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 11/9/2017 Ngày chấp nhận đăng: 26/9/2017 Tóm tắt Ma sát và mài mòn dẫn đến giảm hiệu suất của chi tiết máy. Chất phụ gia nano trong dầu bôi trơn có khả năng làm giảm ma sát và tự hồi phục bề mặt mài mòn. Sử dụng thiết bị ma sát 4 bi (MRS-10A) thí nghiệm với phụ gia nano TiO2 hàm lượng 0,5% và các hàm lượng chất phân tán (PEG-200) bổ sung vào dầu bôi trơn để đánh giá mức độ giảm ma sát. Dùng thiết bị đo đường kính vết mòn của bi, kính hiển vi điện tử quét (SEM) và máy phổ tán sắc năng lượng (EDX) phân tích thành phần hóa học bề mặt vết mòn, từ đó phân tích khả năng tự hồi phục mài mòn của phụ gia nano TiO2. Kết quả thí nghiệm thấy rằng, khi bổ sung hàm lượng phụ gia 0,5% nano TiO2 và 1,0% PEG-200 vào dầu bôi đã đạt được hiệu quả giảm ma sát và hồi phục bề mặt mài mòn tốt nhất trong điều kiện vật lý tiến hành thực nghiệm. Từ khóa: Ma sát mài mòn; tự hồi phục; chất phụ gia nano TiO2; polyethylene glycol (PEG). Abstract Friction and abrasion are the reasons leading to the efficiency reduction of machine part. The nano additives in lubricant are capable of reducing friction and self-recovering abrasive surfaces. The article utilized four-ball friction device (MRS-10A) experimented with 0.5% of TiO2 nano additive and dispersant content (PEG-200) added to the lubricant to assess the level of friction reduction. Ball wear diameter- measurement device, Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) are used to analyze the chemical elements of wear surface and the ability of abrasive self- recovering of TiO2 nano additive. The experiment results showed that the addition of 0.5% nano TiO2 and 1.0% PEG-200 additive to the lubricant had the best effect on friction reduction and surface abrasion under physical condition to conduct experiments. Keywords: Friction brasion; self-recovering; TiO2 nano additive; polyethylene glycol (PEG). 1. ĐẶT VẤN ĐỀ nên chống được mài mòn. Nhóm tác giả Nga, G.V. Vinogradov [2] nghiên cứu chất phụ gia nano lưu Trên thế giới, các quốc gia phát triển đặc biệt quan tâm hướng nghiên cứu về chất phụ gia nano trong huỳnh trong dầu bôi trơn, thí nghiệm trên máy 4 dầu bôi trơn. Ở Mỹ, Christopher DellaCorte [1] bi, kết quả thí nghiệm thấy rằng, vết mòn trên bề nghiên cứu hỗn hợp phụ gia nano Ag/BaF2-CaF2 mặt của bi nhỏ. Tác giả A. Neville [3] (Vương quốc tự hồi phục mòn bề mặt ma sát. Nghiên cứu phát Anh) nghiên cứu, khi bổ sung hàm lượng chất phụ hiện ra rằng, chất phụ gia nano này không những gia tối ưu trong dầu bôi trơn sẽ làm giảm hệ số đã tự hồi phục mài mòn của cặp chi tiết ma sát mà ma sát, mài mòn của cặp chi tiết ma sát. Thông còn hình thành lớp kim loại bảo vệ bề mặt ma sát qua các kết quả nghiên cứu, sự phân tán đều và 52 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017  LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC ổn định trong thời gian dài của của phụ gia nano 2.3. Thiết bị thí nghiệm trong dầu bôi trơn là yếu tố quyết định đến giảm ma sát và mài mòn của chi tiết [4]. TiO2 là hợp chất có các tính chất: độ nóng chảy cao, ít chịu bị ăn mòn hóa học, dễ khuếch tán vào bề mặt kim loại, chịu mài mòn, độ cứng lớn nhưng vẫn giữ độ dẻo [5]. PEG-200 là chất phân tán, ở thể lỏng không màu trong suốt và là chất hoạt động bề mặt. Trong điều kiện môi trường chất lỏng thích hợp, PEG-200 sẽ bao quanh hạt nano, ngăn cản các hạt nano tự liên kết với nhau [6-7]. Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu hàm lượng PEG-200 ảnh hưởng đến ma sát và tự hồi phục mài mòn của nano TiO2 trong dầu bôi trơn CF4-15W/40. 2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Hình 2. Nguyên lý của ma sát 4 viên bi 2.1. Vật liệu thí nghiệm 1-Viên bi đỉnh; 2-Ba viên bi phía dưới; 3-Mối Lựa chọn nano TiO2 là 10 nm (Công ty TNHH Vật ghép kẹp 3 viên bi; 4-Kẹp bi; 5-Đai ốc ren ngoài. liệu nano kim loại Thượng Hải, Trung Quốc); chất Sử dụng thiết bị ma sát 4 bi MRS-10A để thí phân tán polyethylene glycol, trọng lượng phân tử nghiệm với dầu bôi trơn có phụ gia nano. Khi thí PEG-200 (Công ty TNHH Hóa chất Quảng Đông, nghiệm, nhập các thông số đầu vào: Tải trọng (N), Trung Quốc); Dầu bôi trơn CF4-15W/40. Viên bi tốc độ (vg/ph), nhiệt độ (oC), thời gian thí nghiệm tiêu chuẩn, vật liệu GCr l5, đường kính 12, ...