Противозадирные присадки в масле: связаны ли нагрузка сваривания и диаметр пятна износа

Высокая нагрузка сваривания не гарантирует малый диаметр пятна износа, а небольшое пятно не означает, что смазка выдержит большую предельную нагрузку. В четырехшариковых испытаниях эти показатели характеризуют разные стороны противозадирных свойств, поэтому универсальной линейной зависимости между ними нет. Сопоставлять результаты можно только с учетом метода и критериев конкретного стандарта.

Статья поможет инженерам и техническим специалистам разобраться, как читать протоколы испытаний, а закупщикам - сравнивать смазочные материалы без ложных выводов по одному числу. Рассмотрим, что определяют нагрузка сваривания и диаметр пятна износа, как их трактует ГОСТ 9490-75 и почему тип противозадирной присадки влияет на результаты по-разному.

Почему нагрузка сваривания и диаметр пятна износа не связаны напрямую

Нагрузка сваривания и диаметр пятна износа получают на четырехшариковой машине, но отвечают на разные вопросы. 

Первая показывает, при какой нагрузке возникает предельное состояние, связанное со свариванием шариков или остановкой машины по установленному критерию. Второй показатель характеризует размер следа износа на шариках после испытания при заданной нагрузке. Поэтому два результата могут изменяться неодинаково.

ГОСТ 9490-75 определяет нагрузку сваривания как минимальную нагрузку, при которой машина останавливается при достижении момента трения 1180 ± 25 Н·см или происходит сваривание шариков. Если сваривания нет, нагрузкой сваривания считают нагрузку, при которой образуется пятно износа со средним диаметром 3 мм и более. Это условие относится к определению показателя в рамках данной методики, а не устанавливает формулу пересчета диаметра в нагрузку.

Для оценки износа в том же ГОСТ показатель определяют при постоянной нагрузке, указанной в нормативно-технической документации на смазочный материал. В качестве основной нагрузки названа величина 196 Н, или 20 кгс. Иными словами, результат по пятну износа относится к испытанию при заданном режиме, тогда как нагрузка сваривания связана с достижением предельного состояния.

Из этого не следует, что меньший диаметр пятна обязательно соответствует более высокой нагрузке сваривания. Также высокая нагрузка сваривания сама по себе не подтверждает, что при выбранной постоянной нагрузке смазка обеспечит меньший износ. Эти показатели дополняют друг друга, но не заменяют один другой.

При сравнении материалов полезно уточнять, к какому критерию относится каждое число и при каких условиях его получили. Если в карточке товара или протоколе приведен только один показатель, он не дает полной картины поведения смазки в узле. Для оценки нужны как минимум метод испытания и условия, к которым относится результат.

Как ГОСТ определяет нагрузку сваривания при испытании смазки

Запрос «испытание смазки ГОСТ» не задает единственный критерий: важно указать конкретный документ и понимать, какую характеристику по нему определяли. 

ГОСТ 9490-75 описывает четырехшариковое испытание, в котором нагрузку сваривания связывают с остановкой машины при моменте трения 1180 ± 25 Н·см или со свариванием шариков. Если этих событий нет, действует критерий пятна износа 3 мм и более.

В том же документе для оценки износа используется постоянная нагрузка, указанная в нормативно-технической документации на материал. Основная нагрузка составляет 196 Н (20 кгс). Это другой режим оценки: результат по диаметру пятна при такой нагрузке нельзя трактовать как эквивалент значения нагрузки сваривания.

В ГОСТ 32501-2013 и ГОСТ 32502-2013 для отдельных случаев также встречается критерий нагрузки сваривания, связанный с диаметром пятна не более 4 мм. Порог 4 мм не следует механически подставлять вместо критерия 3 мм из ГОСТ 9490-75: документы задают разные процедуры и правила оценки. Сравнивая протоколы, сначала сверяют стандарт, а затем конкретный критерий.

В описаниях метода ASTM D2783 weld point может быть принят как нагрузка, при которой максимальный диаметр пятна достигает 4 мм. В другой формулировке для определения last non-seizure load используется правило, согласно которому диаметр пятна не превышает 5% от компенсационной линии. Эти значения относятся к методикам и критериям, для которых они указаны, а не образуют универсальную шкалу для любого испытания.

Чтобы корректно прочитать протокол, проверьте:

• стандарт и примененную методику;

• какая нагрузка использовалась для определения диаметра пятна;

• какой критерий принимали за нагрузку сваривания;

• указан ли средний или максимальный диаметр пятна;

• к какому виду смазочного материала и образца относится испытание.

Без этих сведений одинаково названные показатели могут описывать разные условия и не давать корректной основы для сравнения.

Как читать показатель диаметра пятна износа

Диаметр пятна износа показывает результат воздействия смазочного материала в конкретном испытательном режиме. 

Для его интерпретации нужны не только миллиметры в итоговой таблице, но и нагрузка, при которой получено пятно, а также стандарт и правило измерения. В ГОСТ 9490-75 для оценки износа предусмотрена постоянная нагрузка, указанная в документации на смазку; основной названный режим составляет 196 Н (20 кгс).

При этом пятно износа может участвовать и в критериях, связанных с нагрузкой сваривания. Например, ГОСТ 9490-75 устанавливает порог среднего диаметра 3 мм и более для случая, когда сваривания нет. В ГОСТ 32501-2013 и ГОСТ 32502-2013 для отдельных случаев указан критерий не более 4 мм. Само наличие таких порогов не означает, что любой диаметр можно напрямую перевести в нагрузку.

Важно различать средний и максимальный диаметр. В описаниях ASTM D2783 критерий weld point может быть связан с максимальным пятном диаметром 4 мм, тогда как в других правилах учитывается соотношение диаметра и компенсационной линии: не более 5%. Если в двух протоколах приведены разные виды измерения или разные критерии, числовое сопоставление без уточнения методики будет некорректным.

Один результат по пятну также не обязательно отражает поведение материала во всем диапазоне нагрузок. Для пластичных смазок и масел с противозадирными присадками полезно изучать результаты при нескольких нагрузках: одна точка может не показать, как материал ведет себя ближе к предельному режиму. Поэтому диаметр пятна износа рассматривают вместе с нагрузкой сваривания и индексом нагрузки износа, если он приведен в протоколе.

Практический вывод прост: малое пятно при одной нагрузке - это не гарантия высокой нагрузки сваривания. А большая нагрузка сваривания - не доказательство минимального износа в другом режиме. Каждый показатель отвечает на свой вопрос, а достоверная оценка складывается из условий испытания и нескольких взаимодополняющих результатов.

Как противозадирная присадка влияет на показатели масла

Противозадирные присадки в масле подбирают с учетом требуемых свойств и условий работы, но их нельзя оценивать по одному универсальному эффекту. 

Исследования разных EP-добавок показывают разнонаправленные изменения диаметра пятна износа и предельной нагрузки. Следовательно, само наличие присадки не означает, что оба показателя обязательно улучшатся одновременно.

Это важно учитывать, когда сравнивают противозадирные присадки в моторное масло или материалы для других применений. Название назначения не заменяет данных испытаний: результат зависит от химии добавки и метода оценки. Протокол должен показывать, какой показатель получен, при какой нагрузке и по какому стандарту.

Отдельный пример - противозадирная присадка в трансмиссионное масло, содержащая серу. Серосодержащие EP-присадки могут повышать противозадирные свойства, но эффективность зависит от типа основы, концентрации и реакции добавки. Изменение реакционной способности может сопровождаться изменением пятна износа в разных направлениях. Поэтому утверждение «сера всегда лучше» не подтверждается имеющимися данными.

При выборе недостаточно искать максимальную нагрузку сваривания или минимальный диаметр пятна вне контекста. Важно сопоставить оба результата с условиями испытания и требованиями узла. Если задача связана с ударными или граничными режимами, полезнее изучить паспорт испытаний по подходящему стандарту, чем полагаться на общее обозначение «противозадирная».

Та же логика применима к пластичным смазкам. Например, для EFELE MG-222 в материалах продукта указана нагрузка сваривания более 6300 Н. Этот показатель подтверждает характеристику при соответствующем испытании, но сам по себе не сообщает диаметр пятна износа при другой нагрузке. Для полного сравнения нужны оба результата, полученные и представленные с указанием методики.

Как сравнить смазочные материалы по протоколам испытаний

Сравнение имеет смысл, если у материалов совпадают методика и критерии оценки. 

Различия между ГОСТ 9490-75, ГОСТ 32501-2013, ГОСТ 32502-2013 и ASTM D2783 затрагивают пороговые значения и правила определения результата. Например, в одних случаях фигурируют 3 мм, в других - 4 мм или критерий, связанный с 5% компенсационной линии. Эти числа нельзя объединять в одну универсальную шкалу.

При чтении паспорта или протокола сначала определите, что именно измеряли: предельную нагрузку, износ при постоянной нагрузке или оба параметра. Для ГОСТ 9490-75 нагрузка сваривания связана с моментом трения 1180 ± 25 Н·см либо свариванием шариков; основной режим оценки износа указан как 196 Н (20 кгс). Эти условия помогают понять, почему два значения в разных строках таблицы не являются взаимозаменяемыми.

Затем проверьте, как представлен диаметр пятна: средний он или максимальный, при какой нагрузке получен и по какому критерию трактуется. Если в одном протоколе указано пятно при фиксированной нагрузке, а в другом приведен порог для определения сваривания, сравнение только по миллиметрам будет вводить в заблуждение. То же относится к результатам разных стандартов, даже если в обоих случаях использована четырехшариковая машина.

Для закупщика практичен следующий порядок проверки:

• сопоставить стандарты и редакции методик;

• проверить нагрузку и критерий для каждого результата;

• выяснить, указан средний или максимальный диаметр;

• оценить нагрузку сваривания вместе с диаметром пятна и индексом нагрузки износа, если он есть;

• запросить паспорт испытаний, если в описании приведено только одно число.

Такой подход помогает избежать выбора по рекламному обозначению или по отдельному рекордному параметру. Нагрузка сваривания показывает предел по противозадирным свойствам в рамках конкретного теста, а диаметр пятна характеризует износ при заданном режиме. Для решения по узлу эти данные нужно соотнести с условиями его работы и требованиями документации.

Часто задаваемые вопросы

Чем выше нагрузка сваривания, тем меньше диаметр пятна износа?

Нет. Нагрузка сваривания и диаметр пятна износа характеризуют разные стороны работы смазки. Первая связана с предельным режимом и свариванием шариков, второй показывает износ при заданной нагрузке. Универсальной линейной зависимости между ними нет, поэтому для оценки смотрят на оба результата и условия их получения.

Что означает пятно износа 3 мм по ГОСТ 9490-75?

В ГОСТ 9490-75 значение 3 мм и более используется как критерий нагрузки сваривания в случае, если сваривания шариков не произошло. Это не универсальный предел износа для любого материала и любого испытания. Для оценки износа отдельно учитывают постоянную нагрузку, указанную в документации; основная нагрузка составляет 196 Н (20 кгс).

Все ли испытания смазки на четырехшариковой машине можно сравнивать?

Нет. Разные стандарты задают неодинаковые критерии и пороги. В зависимости от метода могут применяться 3 мм, 4 мм или правило с 5% от компенсационной линии. Перед сравнением нужно уточнить стандарт, нагрузку, вид измеряемого диаметра и критерий, по которому определяли нагрузку сваривания.

Улучшает ли противозадирная присадка в масло оба показателя?

Не обязательно. Разные EP-присадки могут по-разному влиять на нагрузку сваривания и диаметр пятна износа. Для серосодержащих добавок результат зависит, в частности, от типа основы, концентрации и реакции присадки. Поэтому наличие противозадирной добавки не заменяет испытания по нужному стандарту.

Заключение

Прямой универсальной зависимости между нагрузкой сваривания и диаметром пятна износа нет. Это связанные, но самостоятельные показатели: нагрузка сваривания отражает поведение материала в предельном режиме, а пятно износа - результат испытания при заданной нагрузке. Критерии различаются между стандартами, поэтому числа из разных методик нельзя сопоставлять без проверки условий.

Следующий шаг при выборе смазочного материала - запросить протокол с указанием стандарта, нагрузки, критерия сваривания и способа измерения пятна. Затем сравнить оба показателя и индекс нагрузки износа, если он приведен, с требованиями узла.