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滑脂的质量指标及其使用的意义

信息来源: 尊龙凯时·中国官方网站(YOUHE)  /  发布日期:2022-05-05 08:32:38  /  浏览量:1015

测定润滑脂滴点的方法,即润滑脂在测定器中受到加热后,滴下第一滴时温度,滴点越高耐温性越好。灌注式润滑的轴承所使用的润滑脂,其滴点应高于轴承工作温度40℃,才能确保不流失,才能保证润滑的可能性。集中供脂,一次性润滑的部位所使用的润滑脂,其滴点温度应高于工作环境温度。润滑脂的滴点最低的45℃,较高的160℃、250℃,最高的无滴点。

②保持能力 行业标准SH/T 0334是测定保持能的方法,用钢棒声15mmx20mm,在表面涂上一层0.1mm厚的脂,置于恒温箱中,在规定温度下,规定时间,测定残留在钢棒表上的脂量,残留脂量越大的指保持能力的耐温性能越强。这种测定方法常用于评定枪炮脂(60℃,24h,不小于0.6mg/c㎡)。在高温环境中工作的钢丝绳、链条、滑道等部位,要求所使用的润滑脂有较强的保持能力,为了模拟现场的工作情况,可以把试验温度提高,时间适当缩短一些。

润滑技术及应用

③蒸发量 国家标准GB/T 7325是测定蒸发量的方法,通过蒸发量可以评定润滑脂在高温下基础油的挥发损失情况,蒸发量较大的脂在使用过程中容易干枯,使用寿命也就降低了。电机轴承以及难于补充给脂而检修周期又较长的轴承,所使用的润滑脂要求具有较小的蒸发损失。日本新日铁公司规定灌注润滑用的润滑脂,按JISK2565B法(ASTM D927)脂面通过98.9℃的热空气经22h后,脂的蒸发损失不应超过20%。我国国家标准GB 7323-94极压锂基脂的蒸发量小于2%,行业标准SH/T 0534-93极压复合锂基脂的蒸发量小于1%。有一些连续生产的热处理炉炉底轴承用脂,其蒸发损失要求极为严格,例如硅钢片厂的连续退火炉内气氛保持要求很高,如果炉底辊轴承用脂挥发出的气体进入炉内,会破坏炉内气氛,直接影响到高磁感硅钢片的生产质量,它对润滑脂蒸发量有极为严格的要求,即在105℃下保持8h,脂的蒸发损失不得大于1%。

④漏失量 行业标准SH/T 0326,基本上参照ASTM D1263轮毂流失试验,是模拟汽车轮毂润滑状况的一种试验方法,将90g脂样均匀地装入轮毂内,由空气浴加热,使轮毂主轴温度达到104℃(220℉),轮毂转速660r/min,运行6h然后检查脂样从轮毂内向外流失量,以克为单位计量。流失量越小的脂的质量越好。这种试验还可以更进一步模拟现场情况,把轮毂主轴的温度提高到150~200℃,运行时间也可以延长。这种试验包含着两方面的意义,一是高温下脂的流失情况,标志着耐温情况;另一则是机械安定性情况。

⑤静热试验 这是美国钢铁联合企业(简称美钢)的试验方法,用金属丝制成1.5inx1.5inx1.25in(lin=25.4mm)网,网眼16目,将试样脂盛在网内,把表面刮平,作一次微锥入度(1/4标准锥),记录数据,把盛有脂的网,装在100mL烧杯上,置入干燥加热炉,350°F(178.6℃)内保持150h后,取出冷却室温,再作一次微锥入度(1/4标准锥)。记录数据,之后再把脂样放入炉内,在350F(178.6℃)下再保持150h,取出冷却后再作微锥入度(1/4标准锥)。从试验结果很明确地知道A脂的耐温性较好。C脂经过300h后,已经就变得很硬了。

⑥结集性 考核润滑脂在高温下结集的状况是极为重要的。润滑脂长期处在高温环境中总会结集的。从不影响使用性能这个观点出发,希望结集状况不是硬性块,最好是松软的粉状。特别是集中供脂系统结成硬性集块就会堵塞管路。试用膨润土润滑脂,它无滴点,看似耐温,用于灌注式润滑的加热炉揭盖机轴承,运行一段时间后,轴承转不动了,停车检查,发现该脂结成硬块,类似混凝土,无法清除。关于结集性的评价,有人用玻璃板,涂上一层薄脂样,放入250~300℃的炉内,恒温一段时间,取出观察脂面情况有无结块、变硬情况。

(2)抗水性

有些工厂(如钢铁厂)的设备必须与冷却水接触,水不可避免地要进入轴承,特别是热轧轧制线上的设备,进水量是相当大的,因此要求润滑脂必须具有良好的抗水性能。

①水淋流失量 行业标准SH/T 0109,参照ASTM D1264制定的,用钢球轴承,装在轴承壳中,装入试验用的润滑脂,轴承以600r/min速度运行,用温度为38℃(或79℃)的蒸馏水经5mL/s流量喷向轴承,运行1h,检查轴承中被水冲淋流失的脂量以百分数表示。水淋流失量越小的抗水性越好。一般锂基润滑脂、极压锂基脂、复合铝基及极压复合铝基脂都要求38℃,1h冲淋流失量不大于10%。通用汽车锂基脂要求79℃,1h淋流失量不大

于10%。

②喷淋冲失试验 这是美钢伯利恒厂提出的建议用金属片25mmx25mm涂一层12.7mm厚的脂样,在水温为38℃、水压0.15MPa下垂直喷淋5min,然后测定损失重量,冲失量少的脂抗水性较好,含有沥青胶质的脂冲失量较少。钢绳、传动链、联轴器,开式齿轮用脂,可以用这种方法试验。

③加水剪切 将润滑脂中加入10%的水,经10万次剪切后,测定其锥入度。抗水性能好的脂经过10万次剪切后,锥入度变化并不大,不能抗水的脂经过剪切后即变为流体,锥入度大于400。

美国伯利恒钢铁公司采用一种试验方法,将水和润滑脂搅拌一定时间后,再测脂中的含水量、锥入度、防锈性、抗腐性、抗磨性等,主要技术指标,不应有显著的下降,则脂的抗水性较好。

(3)压送性

对于集中给润滑脂,压送性极为重要,评价压送性有以下几方面:

①锥入度 过去曾经叫针入度,现在叫锥入度有两种原因,一是与国际接轨,国外通称 Cone Penetration(锥入度)。二是与沥青检测有所区别。因为检测沥青也用针入度,检测器类似针而不是锥。润滑脂的检测器是一个锥体,用金属制成,有一定的重量,锥体有三种,第一种标准锥,第二种比标准锥小1/2,第三种为标准锥的1/4,又称微锥。试验方法GB/T 269-2004是等效采用ISO 2137标准,与ASTM D217相同。凡不注明使用1/2及1/4锥体的都是使用标准全尺寸锥体。润滑脂的锥入度是在25℃时,锥体从锥入度计上释放,5s后锥体下落入润滑脂刺入深度,以0.1mm为单位,如锥入度为300刺入深入30mm。测定锥入度之前,一般都要将润滑脂装在工作器内,工作60次,也有不工作的,也有延长工作次数的。如工作1万次、10万次之后再测锥入度。锥入度只能表示润滑脂的稠度,或者说是脂的硬软程度,而不能表示出脂的内摩擦阻力,因此它能全面评价出脂压送性能的优劣。一般情况,锥入度较大的,比较软,容易压送。常常把压送给脂的锥入度控制在290左右。我国采用NLGI(美国国家润滑脂协会)把润滑脂的稠度分为9个等级,级别就代表脂号。②相似黏度 又叫表观黏度。我国制订了行业标准SH/T 0048,测定润滑脂的相似黏度。润滑脂是一种非牛顿液体,在一定温度下,它的黏度随剪切速度而变的一个变量,相似黏度就代表着润滑脂在某一温度和某一剪切速度时的内摩擦阻力,也就是表示着它的流动性能。相似黏度低的润滑脂容易压送。特别是低温环境工作的润滑脂尤其要注意低温下的相似通过毛细管,根据事先确定的流量和系统内的压力增长,按泊肃叶公式计算出润滑脂的相似黏度。这个测试系统有8种毛油管,两种液压泵速,共计可测出18种剪切速率。各利不同剪切率的表观黏度可以用对数图表示出来。一般规定集中给脂系统用的润滑脂,在-10℃、105-1时的相似黏度:0号脂不大于150Pa·s,1号脂不大于250Pa·s,2号脂不大于500Pa·s。

③强度极限 石油部标准SY 2722,这一方法是润滑脂在试验温度下,在塑性计螺纹管内发生位移时的压力,换算成强度极限值。因此它表示润滑脂在一定温度下发生变形时的抗剪切能力,所以它可以衡量润滑脂的压送性能。

④润滑脂流动性 美钢方法,在设定条件下,测定润滑脂的流动阻力。使用S.O.D压力黏度计缸(油标准部设计),见图1-5。缸底部装有毛细管,长6.0in(lin=0.0254m)、直径0.15in,缸内有活塞,上部连接氮气瓶,下部为脂样,整个缸装在有冷却装置的筒内。当脂样冷却到规定的温度,将活塞上的氮气压力调节到150psi(1psi=6.895kPa)。最初流出的脂样流出后,并记录时间,要能计算出每秒流出的脂量,这就可以评定脂的流动性,每秒流出的脂量越多脂的流动性越好。USS340轧辊轴承脂,USS350极压脂,USS370高温EP脂,USS371滚动轴承脂,USS372高温脂等都要求流动性在0F时,每秒流出指量不少于0.1g。USS352重量负荷EP脂及USS355极高温EP脂。在0F时,每秒流出脂量不少于0.01~0.1g到泵送的临界限。

⑤现场润滑脂流动性试验 美钢方法,采用低剪切速度系统。分为两部分:

现场试验:模拟现。躺枰惶豕苈,约550ft,如图1-6,2in管子的末端连接泵站。3/4in管子末端连接压力计。开动泵站将试验的润滑脂充满管路。首先将压力计处的阀打开,排出一部分脂,大约1~2min,紧接着在相同条件下,将脂接入一可计量的容器,记录时间及脂的温度,停止泵,关闭排放脂阀,记录压力计的压力。

实验室试验:用S.O.D压力黏度缸,缸底装有毛细管声0.15inx6in,缸中活塞下部装人试验脂样,活塞上部接通氮气瓶,调节通入S.O.D缸上部的压力,使脂缓慢流出,初始流出的脂不要,然后将流出的脂计量,每秒钟流出少于0.02g,最多0.02g,这决定于脂的温度和缸上部的氮气压力。

⑥润滑脂泵送性能试验 美钢方法,用林柯释放计(Lincoln Ventmeter)如图1-7。大约用0.453kg脂样,用杠杆泵与阀1连接,将阀开启,把脂样充满测试计的小管,然后关闭阀2,注意脂样中不得有气泡,继续摇动杠杆泵,使压力计的压力达到12.654MPa,然后将阀2开启,释放压力,30s后,记录压力计上的读数,再关闭阀2,摇动杠杆泵,使压力达到12.654MPa,再开启阀,释放压力,30s后,记录压力上的读数,如此反复3次,取平均值,即可按读数选数供脂管路的尺寸。要注意的是压力释放计的温度要保持在润滑脂工作环境的最低温度下测定。压力释放计用7.6m长、6.12cm直径的铜管制成,每次测试完毕后,要立即用溶剂冲洗管路、清洗干净,干燥放置,以备再用。

(4)抗磨性

评价润滑脂的抗磨性能,有以下几种方法。

①四球机 PB值,PD值,综合磨损指标,低负荷长时间磨斑直径。

②Timken试验 通过载荷、OK值。低负荷长时间磨斑状况:一次涂脂,不再继续加脂,加载4.53kg,连续运行8h,观察试块上的磨痕状况。磨痕光滑完整即为通过,抗磨性较好,脂中加入MoS2等固体润滑剂比较容易通过这种试验。

③FZG试验 这种齿轮试验机有三种试验齿轮即A型、L型和C型,其中C型齿轮试件就是用来试验润滑脂的抗磨性能,测定其承载力级就可评价润滑脂的抗磨性能。(5)机械安定性

灌注式润滑的滚动轴承,某些部位因加补润滑脂受到限制,只有等检修时才能加脂,每加一次脂就必须使用一个检修周期,要等到下一次检修时才能补加脂或清洗换脂。特别是转速较高的轴承,要求润滑脂的机械安定性就更为严格,在长期运行过程中不因机械剪切而流失。目前采用两种方法评定脂的机械安定性。

①10万次剪切后的锥入度变化 把脂样装入工作器,以每秒钟剪切一次的速度,在自动剪切机上连续运转,要运行27.7h,运行结束后立即测定锥入度,剪切前后的锥入度差值,即是机械安定性。一般剪切后变软,锥入度加大。差值越小安定性趣好。灌注式润滑用脂的差值不应大于30。凡是差值小于30的,机械安定性都比较好,我们的实践运用已经证实了这一点。国外脂shell Alvania R2是用得最广泛的一种锂基脂,它的10万次剪切后的锥人度差值在25。国家标准中的锂基脂及汽车通用锂基脂的10万次剪切后锥人度差值都大于50。同国外先进的相比,还存在着一定的差距。

②滚简安定性试验 石油部标准方法SY 2725-765,装50g脂样在滚简内,50℃,以165t/min速度连续运行4h,然后测定脂样的微锥入度,滚动前后的微锥入度差值就表示脂的安定性。最大差值可达20以上,较小的可以在5以下,差值越小机械安定性越好。滚筒试验相对于10万次剪切来说更接近于模拟润滑脂在轴承中的工作状况。

(6)氧化安定性

行业标准SH/T 0325,氧弹法,将脂样称量后放在玻璃杯内,放在不锈钢的氧弹中,

可同时放入5只玻璃杯,在规定的氧气压力和温度下,使氧弹中的脂样氧化。抗氧化安定较

好的脂与氧作用缓慢,耗氧量较少,氧弹内的压力下降小。通过一定时间后,观察压力降,

即可测得脂的抗氧化安定性。国家标准中,通用锂基脂,复合铝基脂,汽车通用锂基脂,在

99℃、100h、0.77MPa下,压力降不大于0.07MPa,精密机床主轴脂在同样试验条件下,

压力降不大于0.03MPa。

(7)防护性

钢铁工厂内水汽很多,南方的工厂气候潮湿,夏季相对湿度可达80%,不少设备就在水淋和蒸汽中工作,极容易生锈,因此要求润滑脂必须具有良好的防护性能。有以下几种评价方法:

①防护性试验 即轴承锈蚀试验,国家标准GB/T 5018-2008是根据CRCL41,并参照ASTM D1743制订的。用7604(单列圆锥)轴承,涂以脂样,轻推力下转60s,使整个轴承内的润滑脂像使用情况那样分布,把轴承在52℃,100%相对湿度下存放48h,然后清洗检查轴承外圈滚道的腐蚀迹象。如麻点、刻蚀、锈蚀或黑色污渍。润滑脂必须通过这个试验,不得有锈蚀。

②腐蚀 国家标准 GB/T 7326是等效采用ASTM D4048及日本工业标准JISK2220,试件用铜片,浸入脂样,在100℃烘箱中,保持24h,取出清洗检查铜片腐蚀情况,按腐蚀的程度分成若干等级,与润滑油铜片腐蚀分级相同。良好的润滑脂腐蚀等级不应超过1级。

③湿热试验 国家标准方法GB/T 2361,钢绳脂必须通过这个试验。

试验。④盐雾试验 行业标准方法SH/T 5081作为备件防护用的脂必须考核湿热试验和盐雾(8)黏附性

开式传动如开式齿轮,联轴器,链条,钢丝绳等部位用的润滑脂,必须要有良好的黏附性能,不得因受离心力的作用而被甩失,目前还没有标准的评价方法,采用了以下几种方法。

①叶片甩失 用金属叶片均匀地涂一层脂样,约0.3g,叶片转速2000r/min。在空气浴中,在40℃、60℃、80℃、100℃,各运行10min,然后测定剩余在叶片上的脂量,以百分数计算,黏附性较好的脂,100℃,10min,剩余量93.3%。

②黏着力 这是美钢伯利恒公司使用的一种方法,用正方形12.7mmx12.7mm金属板两块,在表面上涂一层脂样,然后将两块金属板叠在一起,多余的脂从两板间挤出,着力。板间剩余的脂层为0.1~0.2mm,再用力把两块金属板拉开,拉力的大小即出脂的黏③凝聚力 用上述两块板,在板间涂一层厚度为12.7mm的脂样,再将两板拉开,所需的力即是凝聚力。含有沥青质和高分子黏度添加剂的润滑脂黏着力和凝聚力都是比较好的。

(9)胶体安定性

润滑脂中大部分成分是润滑油,润滑油从脂中析出的倾向即是胶体安定性。任何润滑脂都有析油现象,但是析油过多的润滑脂容易干涸,析油流失也会造成污染,良好的润滑脂析油量是有一定限度的,评价方法有以下几种:

①钢网分油 行业标准SH/T 0324,用不锈钢丝制成的锥形网,网眼60目,将10g脂样装入锥形网中,把锥网吊在烧杯内,再将此烧杯置于100℃烘箱中,经30h后,测定从锥网流下的油重,以百分数表示。汽车通用锂基脂100℃,30h,钢网分油不超过5%,通用锂基脂100℃,24h网分油1号不超过10%,2号、3号不超过5%。

②压力分油 我国制订了国家标准GB/T 392-1990,是利用加压分油器将油从润滑脂内压出,然后测定压出的油量,以百分数表示。加压分油器是一圆形活塞,涂在活塞内的润滑脂,为一圆饼形,直径Φ40mm,厚度2mm,下面垫有滤纸,用以吸取压出的油,活塞上部压以1kg重的锥体,试验是在室温15~25℃下进行,历经30min。然后测定分油量。SH/T0381-92合成复合铝基脂压力分油量1号不大于10%,2号不大于8%,3号不大于6%,4号不大于4%。SH/T 0380-92合成锂基脂压力分油量1号不大于14%,2号不大于12%,3号不大于10%,4号不大于8%。SH/T 0382-92精密机床主轴脂压力分油量2号不大于20%,3号不大于15%。

③漏斗分油 我国制订了行业标准SH/T 0321,取10g脂样放入有滤纸的漏斗内,借润滑脂胶体结构的变化而从脂中析出,并利用提高温度及毛细管作用以加速油液的析出。在一定的温度下,保持一定的时间,然后测定油析出量,以百分数表示。按SH/T 0375-92,2号航空脂(202润滑脂)用于宽温度范围的滚动轴承,其漏斗分油量(75℃,24h)不大于3%~6%。

(10)机械杂质

任何润滑脂都要把砂粒、金属等颗粒杂质的含量控制在允许范围内,因为颗粒杂质是一种磨料,可以加速机件的磨损。评价的方法有以下几种:

①酸分解法 国家标准GB/T513,用浓度为10%的盐酸,石油醚(溶剂汽油或苯)、乙醇一苯混合液,加热溶解脂样,不溶的部分即为杂质,含量以百分量表示。这种方法只能评出脂不溶解于盐酸的砂粒及较大颗粒的金属,因为细颗粒金属及铁锈已经溶解于盐酸,分析结束可能比实际杂质量较低。要求不高的润滑脂,如合成钙基脂,复合钙基脂,合成复合铝基脂,钙钠基脂,滚珠轴承脂等都使用这种方法,要求无杂质。

②抽出法 石油部标准SY2709用乙醇一苯混合液及热蒸馏水作溶剂,将脂样溶解后过滤,不溶物即杂质。这种方法可以评定出脂中的砂粒及金属屑,但是某些皂粒也不溶于乙醇-苯及热蒸馏水,其结果会使杂质含量偏高。

③有害粒子鉴定法 石油部标准SY2719,用聚甲基丙烯酸甲酯制成25mmx25mm,厚10mm,透明试件。每次取0.05~0.1g脂样,放于两块试件之间,对试件加压,达到1.4MPa,然后将两试块相对旋转约30°,最后取出试块清洗、查看、试块上有无磨痕。按磨痕的多少分级,以磨痕级别评定。

④显微颗粒杂质含量 我国制订了行业标准SH/T 0336取定量的脂样涂在透明的玻璃板上,通过透射光,在显微镜下观察,计数颗粒杂质的含量。这种方法能反映出实际杂质含量,现代化的设备用脂,对颗粒杂质含量都提出了比较严格的要求。按每立方厘米脂样中颗粒杂质量计数,国家标准GB/T 7324-2010通用锂基脂及GB/T 5671-2014汽车通用锂基脂,要求每立方厘米含的颗粒数大于125μm的粒子不超过0个,大于75μm的不超过500个,大于25μm的不超过3000个,大于10μm的不超过5000个。国家标准GB/T 7323-2008极压锂基脂,及行业标准SH/T 0534-2003极压复合锂基脂,要求每立方厘米含有的颗粒数,容许有大于125μm的,大于75μm的不超过500个,大于25μm的不超过3000个。

(11)贮存安定性

润滑脂从生产厂炼制成脂再经运输中转到工厂,一直到加入设备,必须经过相当长的贮运周期,少则1~3月,多则半年、一年,在这段时间中,润滑脂不应因贮存而变质,所以脂的贮存安定性是十分重要的。在实验室中如何评定贮存安定性还没有统一的标准方法。我们采用特别的小杯装满脂样,测其锥入度,然后放置在室内,一星期后再测锥入度,同时观察脂表面是否结皮,有无粘手指的现象。

(12)其他理化指标

其他理化指标如下。

①游离酸碱 用碱金属和碱土金属皂制成的润滑脂,少量的游离碱存在于脂中是不可避免的,它抑制皂的水解是有利的。当游离碱微过量时,会影响的其他性能,如锥入度、滴点、安定性都会受到影响,所以要控制游离碱的含量。由于润滑脂中的基础油氧化或脂肪酸皂的分解生成具有酸性的有机化合物,称为游离酸,它除了影响脂的性能外,还对金属产生腐蚀。脂中的游离有机酸大多数是皂类分解产物和油的氧化物,故从游离酸的含量可以判断脂在使用过程中的氧化程度。我国制订了行业标准SH/T 0329测定游离酸碱。

②含皂量 润滑脂的皂分对其性能起着决定性的因素。皂分含量对脂的内摩擦阻力有影响,从减少摩擦阻力,便于压送这一点,希望含皂量越少越好,但又不能过分减少含皂量,否则就会影响脂的其他性能。我国行业标准SH/T 0391-2005用于测定含皂量。

③灰分 脂中的杂质及含皂量表现为灰分。我国行业标准SH/T 0327-2004用于测定脂的灰分。

④水分 有一部分脂由于生产工艺的要求,必须含有一定的水分,而另一些脂则不允许含有水分。国家标准GB/T 512是润滑脂水分测定法。

⑤基础油 基础油直接影响润滑脂的使用性能,重负荷高温部位用脂,基础油黏度应高一些。高速、低负荷部位用脂则基础油黏度应低一些。轧钢机轧制线上用的极压锂基脂,其基础油黏度应有要求,不得低于150号,即40℃时黏度不低于150x10-6㎡/s。 高速磨头润滑脂的基础油黏度40℃不高于3x10-6㎡/s。高温润滑脂用的基础油应是高黏度高闪点的油。


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