Как работает смазка

Прогресс в технологиях привел к созданию смазок для всех мыслимых погодных условий. Это хорошая новость. Плохо то, что большое разнообразие смазок делает выбор правильной смазки трудной задачей даже для опытных смазчиков и гонщиков. В этой статье мы опишем основные типы смазки, ее рабочие диапазоны, а также как получить от них оптимальную пользу.

Вы не сможете подобрать оптимальную смазку без хорошего понимания проблемы трения. Хотя трение между базой и снегом обычно понимается как единое целое, более точным будет говорить о нем, как о совокупности четырех составляющих:

• Сухое трение (Dry friction), которое происходит в областях, где сухие частицы снега касаются базы.
• Влажное трение (Wet friction), которое происходит при наличии свободной воды, которая «прилипает» к базе, производя эффект "подсоса".
• Электростатическое трение (Friction due to static electricity), которое происходит, когда статический заряд накапливается на базе и боковинах вследствие движения по снегу.
• Грязевое трение (Friction due to dirt), которое происходит, когда твердые частицы грязи проникают одновременно в базу и снег, взаимодействуют друг с другом и сокращают скорость.

Все эти четыре составляющих трения участвуют в течение фазы скольжения. Воздействие каждой составляющей (насколько сильно она замедляет скольжение) зависит от толщины слоя воды между снегом и базой, от способности пары база/снег создавать статическое напряжение и от присутствия грязи. На влажном, грязном снегу, например, все четыре составляющих вносят вклад, хотя влажное трение и грязевое трение здесь наиболее существенны. На свежем, очень холодном снегу, почти все трение состоит из сухого и электростатического трения.

Различные типы смазки предназначены - в различной степени – для борьбы с этими четырьмя составляющими трения. Ключевые вопросы: насколько хорошо данная смазка противостоит данной составляющей трения, и какая комбинация смазок является лучшей для ваших нужд? Снова вам поможет хорошее понимание ключевых принципов.

Так как смазки являются веществами, предназначенными для того, чтобы уменьшить трение между базой и снегом, и так как эффект от выбора неправильной смазки может оказаться "хуже оптимального" (или даже противоположным), выбор мази прежде всего зависит от знания (понимания) свойств смазки и как они применяются к погодным условиям.

Важнейшими свойствами смазки являются:

• Твердость: смазка всегда должна быть тверже снега, чтобы его частицы снег не проникали в базу и не тормозили ее.
• Коэффициент трения: коэффициент трения должен быть низким, насколько это возможно.
• Водоотталкиваемость (гидрофобность): водоотталкиваемость должна быть достаточно высока, чтобы преодолеть водяное молекулярное притяжение (эффект «подсоса»).
• Антистатические свойства: накопление статического электричества должно быть минимизировано, насколько это возможно.
• Грязепоглощение: смазка не должна поглощать грязь, пыль или маслянистые атмосферные фракции.

Первые два свойства, твердость и коэффициент трения противодействуют сухому трению, но, к сожалению, работают друг против друга. При том, что смазка должна быть достаточно твердой, долго держаться и сопротивляться проникновению снега, твердые смазки имеют коэффициент трения выше, чем у мягких смазок. Так как вы хотите добиться низкого коэффициента трения, вы должны подобрать смазку, которая является настолько мягкой, насколько это возможно, оставаясь при этом тверже, чем снег.

Третье свойство, водоотталкиваемость, должно минимизировать молекулярное притяжение водной пленки к базе (влажное трение).

Антистатические свойства, четвертые в списке, являются гораздо более важными, чем считает большинство лыжников и производителей смазки; недавние эксперименты показали, что статическое электричество увеличивает коэффициент трения полиэтилена (базы) на льду на 65%. Также установлено, что статическое электричество накапливается не только на сухом снегу или при низкой влажности, как кажется на первый взгляд, но и при всех состояниях снега.

Пятое свойство - грязепоглощение, является важным, поскольку свойства смазки теряются, когда грязь начинает проникать в смазку.

Современные смазки могут обеспечивать все сразу или некоторые из необходимых свойств. Эти смазки могут быть разделены на следующие категории:

• Углеводороды (hydrocarbons)
• Фтороводороды (fluorocarbons)
• Фторированные смазки (fluorinated waxes)
• Графиты (graphites)
• Фторграфиты (fluorographites)

До середины 1980-х, большинство смазок состояли из компонентов, относительно простых по составу, называемых углеводородами (hydrocarbons). Они эффективно уменьшают сухое трение, но почти незаметно, или даже очень плохо справляются с другими составляющими трения. Большинство из них получаются из сырой нефти (естественные смазки) или угля (синтетические смазки) и производятся в большом разнообразии по степени твердости.

Линейка углеводородных смазок DOMINATOR включает смазки Basix, Zoom и backshop.

С середины 1980-х на рынке были представлены синтетические фторуглероды (synthetic fluorocarbon waxes). Уложенные поверх базовой (основной) смазки, они прекрасно улучшают скольжение на влажном и относительно свежем снеге; они сопротивляются масляным частицам и частицам грязи и уменьшают влажное и грязевое трение. Но с другой стороны, они плохо противостоят механическим воздействиям, легко пропускают агрессивные кристаллы снега, и имеют тенденцию "тормозить" при температуре снега ниже -10.

DOMINATOR Q – фторуглеродная смазка, выпускаемая в порошкообразном виде.

Фторированные добавки (Fluorinated additives) (или fluoros) стали доступными в районе 1990 года. Производители смазки смешивают фторированные добавки с теплыми или холодными углеводородными смазками, чтобы получить смазки с различным содержанием фтора и различной степени твердости. Фторированные добавки уменьшают влажное и грязевое трение. Минимальное количество фторированных добавок (2-3%) уже дает заметный эффект, а большее количество (3-15%, в зависимости от влажности) обеспечивает оптимальные результаты. Некоторые смазки содержат 0.5% фторированных добавок, в то время как их производители рекламируют их как фторированные смазки, дают лишь незначительное преимущество по сравнению с углеводородными смазками.

Важно обратить внимание, что фторированные добавки не являются смазками сами по себе; они уменьшают влажное трение и поглощение грязи, находясь в составе смазки, но при высоких концентрациях могут увеличивать влияние сухого трения. Из-за этого применение высококонцентрированных фторированных добавок ограничено влажным снегом или условиями высокой влажности, где большую роль играет влажное трение, а сухое трение относительно мало. При более низкой влажности и на сухом снеге лучше будут работать низко - или среднеконцентрированные фторированные добавки. Очень важно помнить, что высокофтористые смазки плохо работают при низкой влажности. Также надо иметь ввиду, что если фторированные добавки не удалены с базы после гонки методом горячей очистки углеводородными смазками и чисткой жесткими щетками, они будут создавать проблемы, если состояние снега будет изменяться от влажного до сухого. Если вы затрудняетесь определить уровень влажности, среднефтористые смазки будут лучшим выбором.

Смазки DOMINATOR, поступающие в продажу, могут быть поделены на четыре класса согласно совокупному содержанию фторированных компонентов и своим функциям:

1. Углеводороды без фтора
   DOMINATOR BASIX, Zoom, Backshop
   Подготовка новой базы, горячая очистка, прогулочный вариант
2. Низкий фтор (1.5-2.5%)
   DOMINATOR HYPERFORM, HyperZoom
   Соревнования при влажности 25% и ниже, подготовка базы, тренировки юниоров.
3. Средний фтор (3-5%)
   DOMINATOR RACE DAY Mid-fluoro, RaceZoom
   Соревнования при влажности 25-65% и ниже, соревнования при неопределенной влажности, тренировки юниоров.
4. Высокий фтор (5-15%)
   DOMINATOR RACE DAY High-fluoro
   Соревнования высокого ранга при влажности 50% и более

Несмотря на заявления некоторых компаний, ни один из типов смазок, описанных выше, не противостоит составляющей статического электричества. Однако графитовые смазки, которые производятся путем добавления графитового порошка к углеводородным или фторированным смазкам, являются эффективными для уменьшения статической составляющей трения. Главные недостатки использования графита состоят в том, что он снижает водоотталкиваемость смазки и является менее скользким по сравнению с соответствующей неграфитовой смазкой. Поэтому использование графитовых смазок должно быть ограничено ситуациями, где антистатические и (так как статика способствует накапливанию грязи) грязеотталкивающие свойства наиболее полезны.

Графитовые смазки могут использоваться как самостоятельные смазки, но более типично их использование как подготовительной основы (грунта) для условий влажного грязного снега, сухого холодного снега и льда. Многие применяют графитовые смазки неправильно; чтобы достичь однородного нанесения частиц графита на базу, смазка должна быть нанесена натиранием, а затем обработана утюжком. Линия DOMINATOR FG – низкофтористые смазки, содержащие частицы графита размером около микрона, из-за чего графит не оказывает влияния на структуру базы (does not interfere with the base structure) [Имеется ввиду механически нанесенная структура].

Чтобы исключить недостатки графита при сохранении его полезных свойств, мы начали экспериментировать со смазками, содержащими фторграфитовый полимер (Fluorographite Polymer). Фторграфитовый полимер, легкий серый порошок, является современной полимерной смазкой, получаемый реакцией фтора (в газообразном состоянии) с графитом (черным порошком) в результате комплексного запатентованного процесса. Фторграфитовые полимерные смазки производятся смешиванием фторированных смазок с фторграфитовым полимерным порошком. При использовании этих смазок как грунтового слоя достигается улучшенное ускорение и низкое поглощение грязи почти для всех состояний снега. Единственные доступные в продаже полимерные фторграфитовые смазки – линейка DOMINATOR SRB.

При имеющемся изобилии смазок, доступных сегодня, возможно уменьшить влияние всех составляющих трения и достичь оптимального скольжения при любых условиях. Выбор смазки зависит от величины вклада каждой из составляющих трения. Следующая процедура основана на принципах, описанных ранее в этой статье. Все, что вам необходимо - некоторая информация о погоде (влажность и температура снега), ваша любимая марка смазки и диаграммы по смешиванию смазки (waxing charts). Если вы последуете предлагаемым советам, то будете удивлены результатами.

1. Выбор смазки. Используйте диаграммы смешивания и данные о температуре снега, выберите цвет смазки или сочетание цветов. Используйте всепогодные смазки линии Zoom, если температура снега неизвестна.

2. Подготовка базы. Необходимо дважды очистить базу методом горячей очистки с использованием углеводородной или низкофтористой смазки, соответствующей цвету, найденному по диаграммам.

3. Антистатический слой. Если условия требуют нанесения слоя грунта, его наносят натиранием. Грязный снег, лед, низкая влажность требуют нанесения подготовительного слоя графита. При любых условиях можно использовать подготовительный слой фторграфитового полимера.

4. «Боевая смазка». Цвет смазки уже определен. Выбор уровня содержания фтора зависит от влажности:

• влажность неизвестна – среднефтористый RACE DAY или RaceZoom, если температура также неизвестна;
• влажность 25% и ниже – низкофтористый HYPERFORM
• влажность 20-70% - среднефтористый RACE DAY
• влажность 65% и выше - высокофтористый RACE DAY.

Накапайте смазку на базу и пройдитесь по ней утюгом.

5. Закрывающий фторуглеродный слой. Применяется:

• -5 и теплее - всегда
• -5 до -10 при 50% или более высокой влажности
• -10 и холоднее - требуется тестирование перед использованием

Наконец, убедитесь, что вы учитываете свои ошибки, а также успешный опыт. Аккуратно записывайте отчеты о варианте смазки и его результате, почаще анализируйте их. И, что наиболее важно, помните, что процедура смазки лыж потенциально опасна для вашего здоровья. Всегда работайте в хорошо проветриваемом помещении или используйте респиратор, независимо от марок или типов смазки, которую вы используете.

Об авторе: доктор Танос Каридас (Dr. Thanos Karydas), специалист в области фторированных составов, основатель марки смазок DOMINATOR для горных, беговых лыж и сноуборда, применяющей патентованные формулы фторированных составов. Является автором более чем 50 международных патентов и публикаций, имеет степень бакалавра по биохимии, степень магистра по органической химии, степень магистра по исследованию и разработке полимеров и степень доктора наук по физической органической химии.

Автор: Dr. Thanos Karydas
Перевод: IE
Оригинал статьи: www.dominatorwax.com