润滑性能（共7篇）
润滑性能 篇1
0前言
从可持续性发展的角度出发,润滑液应减少对石油的依赖,具有“节能、节材、减排、减振、降噪”等作用,并向生物/生态优异方面发展。水基润滑液来源广泛、价格低廉、储运方便、不燃烧、性能优异、环境友好,加入各种水溶性添加剂后可改善其摩擦学特性[1]。如水溶性纳米富勒烯添加剂能够提高水基润滑液的承载能力、降低磨损量[2],N-油酰基谷氨酸水溶液具有较好的抗磨减摩和抗菌性能[3]。但水溶性添加剂无法提升水基润滑液的润滑性能。润滑性能差仍然是限制水基润滑剂发展的瓶颈,开展高性能、环境友好型水溶性润滑添加剂研究是目前水基润滑领域的研究重点。
蚕丝由丝胶和丝素构成,含有乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸等18种氨基酸,是天然蛋白质聚合物,无毒、无污染、无刺激性、可生物降解,具有良好的生物相容性。目前,蚕丝主要作为天然纺织材料及生物材料,而对其润滑性的研究报道较少。
本工作对生丝(未脱胶的蚕丝)进行分离,制得了丝素粉和丝胶粉,以其为水溶性添加剂,研究了蚕丝组分对其润滑效果的影响,并分析了其摩擦机理。
1 试验
1.1 2种水基润滑液的制备
(1)丝素配制0.2mol/L硼酸硼砂缓冲液(pH=9.0),加热至98～100℃,将生丝浸泡其中,保温45min,生丝与缓冲液的质量比为1:50,以除去丝胶;去离子水洗涤干净;过滤并烘干,研磨成粉末,即得丝素粉;加入蒸馏水配制1 g/L丝素水基润滑液10 mL。
(2)丝胶把生丝切片置于量杯中,恒温水浴箱中加热至100℃,1 h,用离心机在4 000 r/min下进行分离,将丝胶溶液浓缩、干燥,制得丝胶粉末,加入蒸馏水中,超声分散,配制1 g/L丝胶水基润滑液10 mL。
1.2 测试表征
(1)结构形貌采用MFP-3D型原子力显微镜观察丝胶的结构;采用JSM-6360型扫描电镜观察丝素的结构。
(2)摩擦学性能采用往复式UMT-Ⅱ多功能微摩擦仪评价润滑液的摩擦性能:上摩擦副为GCr15钢球,φ4 mm,硬度为HRC 58～62,下摩擦副为聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜,硬度为HRC 23;分别以蒸馏水、丝素及丝胶水基润滑液为润滑剂进行全浸摩擦;室温下,滑动速度设为1～5 mm/s,载荷为0.5～1.0 N,时间5 min。重复3次试验,取其平均值。
(3)流变性能设备采用AR-G2流变仪,将润滑液分别置于锥板夹具和工作台之间,调整间隙为1 000μm;温度为37℃,剪切速率为1～140 s-1,采用分步流动模式,测试黏度与剪切应变及剪切应力与剪切应变的关系。
2 结果与讨论
2.1 丝素和丝胶的结构形貌
图1为生丝及其丝素和丝胶的形貌。由图1可见:生丝脱胶之前,多根丝素被丝胶包裹成一根粗丝,表面粗糙有颗粒状物质,脱胶后分成多根丝素,每根丝素表面光滑;丝胶溶液经浓缩、干燥后,凝结成大小不等的颗粒。
2.2 摩擦学性能
2.2.1 滑动速度对摩擦系数的影响
载荷为0.5 N,3种润滑液中滑动速度与摩擦系数的关系见图2。由图2可以看出,随着滑动速度的增大,3种润滑液中摩擦系数总体呈下降趋势;滑动速度从1 mm/s增大到5 mm/s,蒸馏水中的摩擦系数从最高0.950降至0.665,丝胶中从0.150降至0.083,丝素中从0.198降至0.037。这是由于蒸馏水的表面张力、黏度和黏度系数低,低速时难以形成有效的润滑膜,随着滑动速度增大,有效润滑膜逐渐形成,从而提高了润滑性;加入丝素和丝胶颗粒后,微粒具有较大的比表面积与表面能,低速时微粒间具有强烈聚集性,易形成较大颗粒,微轴承作用效应减弱,高速时大颗粒被分解,微粒被均匀分散在蒸馏水中,减摩性能增强。
2.2.2 载荷对摩擦性能的影响
滑动速度为5 mm/s,3种润滑液中载荷与摩擦系数的关系见图3。从图3可以看出:载荷从0.5 N增大到2.0 N,蒸馏水中的摩擦系数从0.665降至0.364,丝胶中的从0.083增至0.165,丝素中的从0.037增至0.068。随着载荷增大,蒸馏水摩擦系数减小添加了功能微粒后的摩擦系数均随载荷增大而增大,这是由于载荷增大,摩擦头与PDMS薄膜接触区域变形增大,蒸馏水聚集在接触区,润滑膜增厚,润滑性能提高;加入功能微粒后,载荷增大,接触区域功能微粒被压入PDMS薄膜深度增大,微粒的滚动阻力偶增大导致摩擦阻力和摩擦系数逐渐增大。
2.3 流变性能
图4为蒸馏水和2种水基润滑液的流变性能。由图4可见:剪切应力与剪切速率总体呈线性关系,3种介质均表现为牛顿流体;丝素最大黏度在0.002 00 MPa·s,丝胶黏度在0.000 72 MPa·s,蒸馏水黏度稳定在0.000 69 Pa·s。蒸馏水中添加丝素和丝胶后黏度均增大,黏度变化不同是由于微粒结构不同:丝素光滑柔软,主要成分为蛋白质,呈线状结构容易缠绕在一起,随着剪切应变增大不易分解成单个微粒导致黏度较大;丝胶颗粒随着剪切应变增大很容易分解成单个微粒。
3 结论
(1)蒸馏水中添加丝素和丝胶微粒均能提高其润滑性,可使蒸馏水的摩擦系数降低1个数量级,其中丝素的润滑性能优于丝胶。
(2)随着滑动速度增大,蒸馏水及添加丝素和丝胶水基润滑液的摩擦系数均逐渐减小;随载荷的增大,蒸馏水的摩擦系数逐渐减小,添加丝素和丝胶的润滑液摩擦系数均逐渐增大,但远低于蒸馏水。
(3)添加丝素和丝胶的蒸馏水仍为牛顿流体,但黏度均增大。
摘要：水基润滑液是实现绿色制造的有效途径之一,目前对蚕丝的润滑性能研究报道较少。为此,在蒸馏水中加入生丝分离出的丝素和丝胶,制备了2种水基润滑液。采用扫描电镜观察丝素的结构,采用原子力显微镜观察丝胶的结构;采用微摩擦仪评价2种水基润滑液的摩擦学性能,采用流变仪评价其流变性。结果表明:蒸馏水中添加丝素和丝胶颗粒均能提高其润滑性,且丝素的润滑性能优于丝胶;随着载荷增大,蒸馏水摩擦系数逐渐减小,丝素和丝胶水基润滑液摩擦系数均逐渐增大;随着滑动速度增大,3种体系摩擦系数均逐渐减小;蒸馏水中添加丝素和丝胶后仍为牛顿流体,但黏度增大。
关键词：水基润滑液,丝素,丝胶,摩擦性能,流变性能
参考文献
[1]王李波,冯大鹏,刘维民.几种纳米微粒作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响研究[J].摩擦学学报,2005,25(2):107~111.
[2]官文超,卢海峰,黄道华.碳纳米管-聚丙烯酸乙酯复合乳液的制备及其润滑性能研究[J].摩擦学学报,2004,24(4):299~303.
[3]蒋海珍,陶德华,王彬,等.N-油酰基谷氨酸水基润滑添加剂的合成及其摩擦磨损特性研究[J].摩擦学学报,2006,26(1):45~48.
润滑性能 篇2
本刊讯 (记者申海鹏) 在8月8~10日举行的2013第十届北京国际轴承工业装备展览会上, 全球领先的润滑油供应商埃克森美孚展示了其适用于各种轴承的工业润滑脂产品系列和解决方案, 吸引了参会企业和观众的热切关注。
高品质的润滑脂和专业的润滑管理能够保护轴承在运行过程中免受环境、污染物等的影响, 在恶劣条件下有效提高轴承可靠性和使用寿命。作为领先的润滑油品牌, 美孚工业润滑油凭借丰富的从业经验和强大的专业技术, 为轴承产业研制了一系列高品质的润滑脂:美孚力富SHC系列、美孚滑脂XHP系列、美孚SHC宝力达系列。在展会中美孚还全面展示了包括现场工程服务和Signum油品分析系统在内的美孚润滑解决方案。
“埃克森美孚与世界各地多家知名设备制造商紧密合作, 充分了解各行各业轴承应用的特点和发展方向, 为其提供有针对性的高效专业保护, 也因此得到了设备制造商的广泛认可和信赖。”埃克森美孚 (中国) 投资有限公司副总经理岳春阳先生说道, “美孚工业润滑油将继续致力于加速提升轴承的可靠性和使用寿命, 为轴承产业实现增速发展注入强劲动力。”
改善低硫柴油润滑性能研究概况 篇3
柴油润滑性能评定试验结果表明,大多数低硫柴油润滑性很差,硫含量小于500μg·g-1的柴油就可能会导致发动机出现磨损,随着低硫化程度的加深,柴油润滑性能更差。随着法律法规的不断更新,生产企业不得不采取措施改善柴油抗磨性能。主要采取的措施有如下3 种:1尽可能地控制柴油加氢深度,保留润滑性优良的组分;2混入高润滑性柴油组分,同时满足硫含量要求;3添加低硫柴油润滑性能改进剂(也称柴油抗磨添加剂)。其中,加入柴油抗磨性添加剂(以下简称抗磨剂)是目前广泛采用也是最行之有效的方法。
1 低硫柴油抗磨剂国内外研究概况
1.1 低硫柴油抗磨剂国外研究概况[2,3,4,5]
Wang和Cusano实验发现,低硫柴油抗磨性并不一定比高硫柴油差,甚至通过实验发现个别低硫柴油抗磨性更好,实验结果表明低硫柴油抗磨性不仅取决于含氧、含氮极性物质、多环芳香烃,而且与油品粘度有关。抗磨剂主要由一些极性化合物构成,这些物质加入到柴油中,在不影响柴油其他性能的情况下,提高柴油的抗磨性。由于柴油机油泵摩擦件工作负荷较轻,摩擦表面温度较低,边界抗磨油膜主要是由活性物质形成的化学吸附膜,为此许多研究集中考察了脂肪酸、醇、醚、胺以及酯等活性化合物的抗磨性能,并在单组分研究基础上研制出混合型抗磨剂产品。
1.1.1 脂肪酸类化合物
Czeslaw K等将5 种脂肪酸类物质加入低硫柴油中,用球盘试验机考察其磨斑直径,试验结果表明,当加入脂肪酸类添加剂后,钢球的磨斑直径大大降低;即使加剂量只有50 mg·kg-1,也能使柴油的抗磨性能提高35%~60%;随着酸分子碳链的增加,柴油抗磨性能相应提高。
1.1.2 醇、醚类化合物
Anastopoulos G等将多种醇、醚类添加剂按不同剂量分别加入到低硫柴油中,采用HFRR试验机测定加剂后低硫柴油的磨斑直径,试验结果表明,加入不同的醇、醚类化合物均能显著提高低硫柴油的抗磨性能;当醇类化合物的加剂量达到750mg·kg-1以上时,能将低硫柴油的抗磨性提高至满足实际使用要求的460μm以下。分子式相同的醚,例如丁醚和甲庚醚,氧原子在分子正中间的单醚(分子对称)在某些加剂量水平时能够表现出更优异的润滑性能。总的来说,在高加剂量时,醇类物质的润滑效果优于醚类物质,这可能是由于其极性较高的缘故。
1.1.3 胺类化合物
Anastopoulos G等将加氢精制后的一种超低硫柴油经过常压蒸馏得到9 个馏分,以其中的3 个馏分作为基础油,在HFRR试验机上评价了5 种脂肪胺和2 种酰胺的抗磨性能,试验结果表明,有4 种脂肪胺能够在加剂量为100~200mg·kg-1时使平均磨斑直径在460μm以下;而当加剂量低于100mg·kg-1时,脂肪胺起不到抗磨效果。增加脂肪胺的加剂量有时能够提高低硫柴油的抗磨性,但有时却会导致抗磨性变差。
酰胺在加剂量为100mg·kg-1时,可使平均磨斑直径降低到460μm以下,而当酰胺加剂量小于100mg·kg-1时,同样不能达到润滑效果。
相比较而言,酰胺作为柴油抗磨剂的抗磨效果稍好于脂肪胺,可能是分子中有氧存在的缘故。总的来说,胺类化合物作为抗磨剂的有效浓度要求比较高,其抗磨效果不是很显著。
1.1.4 酯类化合物
1.1.4.1 含氧较多的酯类化合物
酯类物质是国内外目前研究发现的一类清洁柴油组分。有学者将乙酰己酯、乙酰乙酸辛酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、壬二酸二乙酯、壬二酸二丁酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二乙酯这类含氧较多的酯类化合物分别加入低硫柴油中,对其抗磨效果进行了研究。试验结果表明,该8 种酯类化合物以750mg·kg-1的加剂量分别加入低硫柴油,可使低硫柴油的HFRR平均磨斑直径小于460μm;生成酯的脂肪醇碳链越长,其抗磨效果越好。总体上,含氧较多的酯类化合物的抗磨性能优于醇、醚类化合物。
1.1.4.2 长链脂肪酸单酯化合物
Anastopoulos G等将癸酸丁酯、十二烷酸己酯、十四烷酸辛酯、十六烷酸丙酯、十六烷酸辛酯、硬脂酸乙酯和油酸己酯7 种长链脂肪酸单酯化合物分别加入低硫柴油中,在HFRR试验机上考察其抗磨性能。试验结果表明,在加剂量为500mg·kg-1时,7 种化合物都能使低硫柴油的HFRR平均磨斑直径低于460μm;当加剂量增加时,磨斑直径能较大幅度地降低。构成酯的脂肪酸和醇的碳链越长,其总体抗磨性能越优异。可能机理为:长链脂肪酸单酯分子能够牢固地吸附在金属表面,形成较强的边界膜,在一定的负荷下阻止金属表面直接接触,从而减少磨损。
1.1.4.3 植物油甲酯化合物(生物柴油)
植物油甲酯化合物是国内外广泛研究应用的生物柴油燃料主要成分之一。该化合物是构成动、植物油质的脂肪酸三甘油脂在酸碱等催化剂作用下与甲醇或乙醇进行酯交换工艺转变而来的脂肪酸单酯。
Anastopoulos G等对向日葵油甲酯、橄榄油甲酯和玉米油甲酯3 种植物同甲酯化合物基于其生物清洁柴油的抗磨性能进行了评定。结果表明,植物油甲酯化合物具有较好的抗磨性能,当其加剂量为0.15wt% 时,低硫柴油的HFRR平均磨斑直径即低于460μm;该化合物的抗磨效果随其加剂量的提高而增加,当加剂量为10wt% 时,低硫柴油的HFRR磨斑直径可低于200μm,抗磨性能较其他化合物略差。
1.1.5 混合型抗磨剂产品
一般采用2 种或2 种以上的化合物混合使用作为低硫柴油的抗磨性添加剂,这样达到的抗磨效果较单使用一种的好。国外专利用脂肪酸-脂肪酸酯-脂肪酸胺混合作柴油的抗磨添加剂;用三甘油酯-二元羧酸酰胺混合作燃料或抗磨抗磨剂。多元醇酯中的醇来自山梨糖醇、季戊四醇、甘油、乙二醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺等。脂肪酸是C10~C22 的长链酸,这些酯在较低的含量就能显示出较好的润滑性,一般有效含量在50~500μg·g-1之间。多元醇酯与柴油低温流动性抗磨剂和丁二酰亚胺等无灰分散剂一起使用,可以进一步提高抗磨效果。多元醇酯抗磨剂效果明显,添加量少,不会对柴油基本性能造成影响,是较理想的低硫柴油润滑性添加剂。多元醇酯也会引起过滤网堵塞问题,但可通过几种多元醇酯混合使用进行改进。
Shell公司发明了一种新的抗磨剂——Vektron6010,该添加剂就属于酯类物质复配产物,各项测试表明,它对低硫柴油确保抗磨性具有极大的作用,甚至对低温下(-30℃ ) 和非常苛刻的基础柴油( 如瑞典Ⅰ级柴油) 都能提供极好的抗磨性[6]。
1.2 低硫柴油抗磨剂国内研究概况
早在20 世纪80 年代,国内韦淡平等学者对抗磨机理也进行了深入研究,认为柴油的润滑性主要取决于极性杂质的含量。这些极性杂质能吸附在金属表面形成较强的边界膜,从而有效地降低磨损。韦淡平还利用模型化合物研究确认了柴油中芳烃、含氧物质、含氮物质、含硫物质对其润滑性的影响,认为柴油组分中的单环芳烃和双环芳烃含量与柴油组分的磨损关系不大,而多环芳烃、含氮化合物、含氧化合物都具有良好的抗磨作用。硫化物不仅不抗磨,而且促进磨损。低硫柴油之所以润滑性差是因为柴油中的硫化物多以杂环形式存在于芳烃和多环芳烃中,脱除硫化物的同时也脱除了具有润滑性能的芳烃和多环芳烃以及其它具有润滑性的组分。韦淡平还进行了一系列研究工作,证实吡啶、吡咯、喹啉和吲哚等物质具有优异的抗磨性能,单环、双环芳香烃抗磨性较低,三环芳香烃抗磨性增高,而硫醇、脂肪硫醚、芳香硫醚能增加磨损。
在前人大量研究工作基础上,国内多家企业进行了低硫抗磨剂的研究与工业生产。较典型的有茂名石化公司研究院及辽宁省盘锦科瑞特化工有限公司等。盘锦科瑞特化工有限公司产品主成分由长链不饱和脂肪酸与二元醇合成单酯所构成,为适应柴油氧化安定性及流动性要求,在单酯中引入一定量的脂肪胺盐、溶剂复配而制得,其添加量及使用稳定性有待考察研究。其他产品如上海九元石油化工有限公司生产的抗磨剂DL-4940 主要成分为碳氢化合物与羧酸的混合物[7];上海鑫灵精细化工有限公司生产的抗磨剂XL-66,主要成分为脂肪酸与高碳数有机酯;华东理工大学与中国石化上海石油化工股份有限公司合作研制了F-01 型抗磨剂,其主成分为多元醇的蓖麻油酸单酯化合物[8]。
2 国内市场状况
考察低硫柴油抗磨剂市场,据不完全统计,辽宁省内各大炼油企业约生产低硫柴油386 万t·a-1,以100×10-6添加量计,抗磨剂需求量约386t·a-1。2013 年,我国低硫柴油总产量约6800 万t,随着国内外低硫环保呼声的高涨,低硫柴油的份额呈逐年上升趋势,国内品牌型优等抗磨剂供应相对不足,高品质抗磨剂产品需求空间广阔。
国内多家企业进行了抗磨剂的生产,产品可大体满足生产需求,但质量参差不齐。按市售商品抗磨剂主要成分划分为有机酸型和酯型2 种:有机酸型抗磨剂采用各种饱和与不饱和酸的混合物,当饱和酸含量高或链长较长时,则其凝点高,不足主要表现在如下3 个方面:1影响柴油的冷滤点;2在低温时会因在柴油中溶解度差而析出,使柴油变浑浊,影响低温储存安定性;3存在有机酸型抗磨剂与发动机润滑油配伍性差问题;酯型抗磨剂时常出现影响柴油氧化安定性、低温流动性现象,也有的影响柴油十六烷值,甚至出现沉淀物与分层现象。
我国尚未出台低硫柴油抗磨剂的国家标准,中国石油化工集团公司针对柴油抗磨剂技术要求制定了企业标准,该标准主要对抗磨剂闪点(闭口)和加剂量给出明确要求。此外,评价抗磨剂对某种柴油的适应性还应考察其使用稳定性、长效性,抗磨剂与其他柴油添加剂(柴油清净剂、十六烷值改进剂等)不会发生反应,不会出现沉淀物与分层现象。
3 结语
随着国内外低硫环保呼声的高涨,低硫柴油的份额呈逐年上升趋势,国内品牌型优等抗磨剂供应相对不足,高品质抗磨剂产品推广及应用前景广阔。
润滑油抗乳化性能影响因素分析 篇4
1 试验仪器和材料
试验仪器有SD-L抗乳化性能测定仪(温度控制精度为±1℃,转速1500r/min),100mL容量的量筒(高度23.2mm,内径28mm);试验材料有符合GB/T6682要求的蒸馏水,60℃～90℃的分析纯石油醚和分析纯无水乙醇。
2 试验结果与分析
2.1 蒸馏水的影响
2.1.1 蒸馏水电导率的影响
在试验方法中,对蒸馏水的电导率、可氧化物质含量、吸光度、蒸发残渣和可溶性硅指标等均有要求。但由于实验室对水质检测的方法有限,我们只能对蒸馏水电导率的变化进行检测。试验结果见表1。
2.1.2 蒸馏水pH值的影响
实验室在对GB/T7305新老试验方法比对时发现,GB/T7305-87试验方法中,要求蒸馏水的pH值在6.2～7.5的范围内,而在2003版的方法中,对蒸馏水的pH值没有要求。为此实验室分别在蒸馏水中加入含量为0.1mol/L盐酸及0.05mol/L氢氧化钾溶液,改变蒸馏水的pH值,考察蒸馏水pH值对抗乳化试验结果的影响,试验结果见表2。
2.2 微量留存试剂的影响
为考察清洗试剂对抗乳化试验结果影响,实验室在依次用石油醚,无水乙醇冲洗搅拌叶片后,不经风干,直接放入油样中进行测试,试验结果见表3。
2.3 内燃机油污染的影响
内燃机油的污染会对机器的运转造成很大的影响,而在润滑油中尤其是汽轮机油在灌装和运输的过程中都会有一定的影响,对其性能影响变化较大。在管线以及泵中,如果残留的存油清理不净的话,必将会造成污染。调合系统洁净度的大小对于汽轮机油有着重要的影响,在这过程中,内燃机油对汽轮机油的影响较大,尤其是在抗乳化方面,所产生的负面影响更大。之所以产生这种现象是因为在内燃机油中会添加功能性的添加剂,而添加剂又是以清净的分散剂为主,其在性能方面属于表面活性剂,对于水界面的表面张力有所影响,会使其降低,从而导致减弱油品的分水能力致使乳化现象的产生。在实验中选择了L-TSA32汽轮机油、L-TSA46汽轮机油和L-HM46抗磨液压油3个样品,分别加入1%柴油机油CF-415W-40,搅拌均匀,模拟油品被污染状况,进行抗乳化性能测试,结果见表4。
结语
不论是在测试结果还是长期的使用经验当中,润滑油抗乳化性能测定结果都与蒸馏水的电导率、PH值等有直接的影响,同时在测定过程中残留的微量试剂也会对结果有一定的影响,所以在进行抗乳化测试时,需要保证实验室的环境及各项实验设备都要满足实验的标准,做到对设备的清洗、维护、风干等工作,从而避免因残留而造成润滑油品的乳化,从而保证油品的润滑性能得以提高,有效的延长了机械设备的使用寿命和功能的正常发挥。
参考文献
[1]谢泉,顾军慧.润滑油品研究与应用指南[M].北京:中国石化出版社,2007:220-224.
润滑性能 篇5
新品润滑剂研制成功
加拿大石油公司在抗微生物润滑剂方面的研究 (目的是防止因微生物污染引起的润滑剂性能下降) 取得了最新突破, 研制成功了含Micro lMAX的Purity FG-2型产品 (第一代创新产品) 。加拿大石油公司将重点放在创新上, 仍在不断研发新技术来改进含Microl的PurityFG-2型产品的配方及性能。
Microl, 食品级润滑剂安全的抑菌添加剂
在食品级抗微生物产品中添加Microl保护剂已经在美国环境保护局 (EPA) 注册, 并通过美国国家卫生基金会 (NSF) 及美国食品和药物管理局 (FDA) 认证。Microl保护剂是可在有可能接触到食品的润滑剂中用作抑制微生物的防腐剂。因此, 添加了这种防腐剂的食品级润滑剂产品被EPA视为允许的。该产品已通过kosher (犹太洁食) 和halal (清真洁食) 认可, 并认证不含花生以及其它与食品相关的重大过敏源。
食品级润滑剂防腐抑菌性能测定
Samman博士详细介绍了润滑剂抗微生物功效实验的最新进展。含Microl MAX的Purity-FG2系列产品解决了一直困扰食品加工行业的产品安全性问题, 包括润滑剂意外接触食品等。为使客户满意并满足他们对食品安全性的要求, 他们在多间具有测试产品微生物稳定性条件的实验室, 进行了多次产品抗微生物防腐功效测试。采用的测试方法类似于微生物和制药行业所使用的方法, 主要分为两块内容, 即抑菌圈测试和28天奶酪挑战性测试。
抑菌圈测试及结果
抑制圈测试在药用微生物测试试验室进行。此测试需要先在肉汤培养基中将微生物富集培养一段预定的时间, 随后将其与既定浓度的培养基混合, 继续培养。然后将一截润滑脂放入培养基中, 在既定温度下继续培养。
随后测量含有Microl MAX的Purity FG-2所产生的抑菌圈, 并与常规食品级润滑剂产生的抑菌圈大小进行比较。含有Microl MAX的Purity FG-2在润滑脂周围形成了4～5mm大小的抑菌圈, 而常规食品级润滑脂则没有抑菌圈。这一实验结果有力地表明了抗微生物产品的抑菌效能, 以及其在与含有微生物的材料接触时, 防止润滑脂性能被微生物降解方面的功效。
28天奶酪挑战性测试及结果
28天奶酪挑战性测试是微生物试验室通常采用的一种标准测试方法, 可以对食品加工企业使用的润滑剂和其它材料进行测试, 以确定在食品加工企业类似条件下, 抗微生物添加剂的产品保护功效得以充分发挥。
测试由三个部分组成, 在食品行业认可的外部试验室进行。在第一部分中, 润滑脂单独暴露在存在微生物的水中。在第二部分中, 润滑脂单独暴露在存在微生物的奶酪中, 而奶酪则类似于微生物的培养基。在第三部分中, 润滑脂暴露在存在微生物的水和奶酪中, 这代表了工厂的真实环境 (比较潮湿, 并且食物颗粒会进入到食品加工机器的润滑部件中) 。
通过将常规食品级润滑脂与含有Microl MAX的Purity FG-2的测试结果进行比较, 发现添加Microl的抗微生物产品的功效以及抑菌性能方面的效能非常出色, 相关数据如表1所示。
由此可见, 添加了Microl MAX的Purity FG-2型润滑脂对微生物有较强的抑制作用, 在食品生产过程中使用此种润滑剂, 可以保障食品的安全, 并且在与食品接触后, 由于其良好的抑菌性能可以抑制微生物的生长, 从而较好地保持润滑剂的性能。
润滑性能 篇6
油膜轴承是以油为介质的液体摩擦轴承, 工作时能在轴与轴承之间形成一个完整的压力油膜, 该压力油膜使轴与轴承完全脱离金属接触, 形成纯液体摩擦, 这与其他类型轴承相比, 具有承载能力大使用寿命长, 速度范围宽, 运行精度高, 结构尺寸小以及抗冲击能力强等优点。要保证油膜轴承的这些优点, 为其提供润滑油的供油系统就必须运行稳定可靠。
二、润滑油清洁度控制
油膜轴承的油膜厚度一般只有0.025～0.07mm, 一点微小的杂质就会破坏油膜, 加快油膜轴承的磨损速度。为保证油膜的正常形成, 必须提高润滑油的清洁度, 因此在供油系统管路中必须设置过滤装置, 如图1所示。一般在泵组出口设主过滤器, 同时在进入各机架前设置二次过滤器。由于系统的连续工作和便于在线切换, 应选择两个过滤器并联成双筒网式过滤器, 为提高油液清洁度, 选择过滤器时应注意以下几点。
1. 原始压差
原始压差是过滤器最初使用时所显示的压差值。此值在过滤器选择时, 同精度情况下越小越好, 一般此值≤0.025MPa为宜。
2. 报警压差
报警压差指过滤器在满足过滤精度的情况下所允许的最大压差。越过此值时, 表明过滤器可能已无法满足系统过滤精度要求或已经超过滤芯过滤能力, 此时必须清洗过滤器。一般报警压差值≤0.1MPa为宜。
3. 过滤精度
过滤精度与使用的油膜轴承间隙有关, 国内油膜轴承润滑系统的主过滤器精度一般为100μm, 二次过滤器过滤精度选择在80μm。
4. 通油能力
通油能力即为过滤器实际允许通过的流量, 与介质黏度有密切的关系, 国内各过滤厂家所给出的过滤器额定流量为通过32号机械油的能力 (环境温度40℃时) 。实际选择时必须进行换算, 经验公式见式 (1) 。
式中Q———要求通过Q1流量时实际应选过滤器的额定流量
Q1———实际介质情况下过滤器应通过的流量
V1———实际介质在40℃的运动黏度
V2———32号机械油在40℃的运动黏度
三、润滑油温度控制
润滑油黏度随温度变化影响较大, 尤其对于油膜轴承所使用的高黏度润滑油, 黏温特性更显著。在油膜轴承工作时, 如果温度升高, 会产生三维方向上的不均匀温度场, 各种不均匀温度场影响油膜黏度分布和压力分布, 使轴承产生热变形, 从而使油膜厚度进一步减薄, 破坏液体摩擦。液体摩擦状态破坏后, 润滑油温度进一步升高, 油黏度下降, 分布压力峰值升高, 导热更加不良, 这就促成了一个恶性循环。对于高速轧机轴承, 轴承中的热积累带来很大危害, 最终出现轴承烧毁现象。所以, 温度升高对轴承润滑性能的影响必须得到控制, 在设计和维护过程中应注意以下几点。
1. 冷却器的选择
冷却器应选择冷却效果好, 工作可靠, 抗泄漏能力强的冷却器。如瑞士产的G×100-P的板式冷却器, 结构紧凑, 换热面积大, 传热效率高, 维修方便。
2. 冷却水调节阀
冷却水调节阀的目的是控制系统油温恒定在某一温度上, 如图2所采用的冷却水调节阀, 其工作原理是由一个温度检测器作为先导控制的伺服阀, 控制介质是压力恒定的压缩空气。
四、润滑系统压力控制
油膜轴承在工作过程中, 轧制速度是变化的, 轴承中润滑油的剪切流量也会发生变化。轴承内流量的变化, 也体现为轴承内液阻的变化, 进而表现为轴承进口油压的变化。转速升高, 润滑油耗油量增加, 体现为轴承内液阻减小, 随之进油压力降低;反之, 轴承进口压力降低, 反映轴承供油量不足, 为了使供油量时时刻刻均能满足要求, 应该在轴承运转过程中维持进油压力基本不变。所以, 为控制系统压力基本恒定, 系统需设置以下装置。
1. 系统压力调节装置
系统压力调节装置是为保证润滑系统的供油压力恒定而设置的, 其基本原理为:在轴承需用流量减少时, 主管压力升高, 此装置开启, 溢流一部分流量回油箱, 以保证压力稳定;反之在轴承需用流量增加时, 主管压力降低, 此装置减小开口度以减小溢流, 从而保证主管压力的稳定。在选择系统压力调节装置安装位置时, 应考虑过滤器和冷却器的压差, 以免出现控制精度降低的问题。如图3所示的压力调节装置, 采用的是薄膜压力调节阀, 灵敏度高, 控制精度高, 系统供油压力稳定性好。
2. 支路压力调节装置
由于每个油膜轴承到泵组的距离不同, 为保证每个轴承进油口处的压力基本一致并维持不变, 必须在主管进入各油膜轴承的支路上设置稳压减压阀。为保持油膜轴承进油口压力的稳定及调节时的灵敏度, 稳压减压阀须尽量靠近油膜轴承处。因此, 有这些稳压减压阀的作用, 再加之稳压减压阀之后的管路液阻力近似相等的先决条件, 保证了每个油膜轴承供油压力都基本相等。该支路压力调节装置与系统压力调节装置基本相同。
3. 压力罐装置
压力罐装置, 是一种气液接触式储能罐, 作用是消除系统中的压力脉动和振动, 并能保证设备在事故状态和泵组突然断电时, 短时间内供给油膜轴承所需的流量, 防止油膜轴承烧损, 也使轧机操作人员有足够的时间在停机以前清除正在轧制的轧件。液位控制式压力罐装置, 是不受环境限制较为安全稳妥的一种。
在液位控制式压力罐装置中, 压缩空气和压力罐的开闭受电磁气阀的控制, 以便在压力罐工作过程中对压力罐进行充放气。减压阀及压力罐上安全阀的调整值, 应为系统压力的最高值。压力罐和主管的连接只有一根管路, 但在管路上设置有气动球阀或电动球阀, 这些气动球阀, 电动球阀以及电磁气阀受液位计及压力传感器的控制而开闭, 从而使压力罐内介质始终处于高低液位之间 (图4) 。
五、系统流量控制
在轧制过程中, 根据轧制规程表计算的对每个油膜轴承的供等。油量, 要比油膜轴承在供油压力下所能通过的流量小得多。如果直接对油膜轴承进行供油, 润滑系统将无法满足流量要求, 同时受各机架速度即轧制力不同的影响, 甚至出现某油膜轴承过流, 而某些油膜轴承缺油的情况, 从而使某个油膜轴承供油压力出现较大波动, 造成轧机连锁动作而停机。因此, 必须将油膜轴承的供给油量限定在许可的工作流量内, 使各油膜轴承均能满足要求。
根据细长小孔的节流原理, 在系统进油管路上设置节流接头, 而节流喷嘴安装在油膜轴承入口处, 和稳压减压阀配套对油膜轴承实行定量供油, 安装示意图见图5。
根据节流流量公式 (2) 。
式中Q———进入油膜轴承流量
C———节流喷嘴流量系数, 当节流喷嘴尺寸确定后此数为定值
A———节流喷嘴过流面积, 当节流喷嘴尺寸确定后此数为定值
ρ———介质密度
ΔP———节流喷嘴前后压差, 即ΔP=P1-P0
由于油膜轴承的供油对于油膜轴承本身所能通过的流量来讲, 属于不饱和供油。因此P0接近为0, 故ΔP=P1, 由此可以得出:当P1恒定时, Q也相应稳定, 且油膜轴承的受力和速度变化对P1几乎不产生影响, 确保了P1的稳定, 而P1是调节阀的出口调定值, 仅仅决定于调节阀的灵敏性。特别注意的是, 设置稳压减压阀的压力反馈装置, 应尽量靠近节流喷嘴。
六、其他附件及自动控制
油膜轴承润滑系统根据不同的需要, 还需配置多种流量仪表和润滑件, 其中有压力表、温度计、警报开关、压力传感器、温度传感器、水分检测报警器以及净油机等。
在自动控制方面, 根据所需自动化程度高低, 可以选择不同的控制逻辑, 如粗轧机的各种联锁要求, 信号输入输出及显示各种报警设置, 实行数据监控
七、结语
随着油膜轴承技术研究的不断发展, 许多新技术在供油系统中得到了应用, 如变频控制技术, 采用变频控制技术的供油系统, 系统的控制与调节简化, 节能效果明显, 并可减少投资及维护费用。以上对影响油膜轴承供油系统润滑性能的因素控制方式的分析, 为将来更多新技术在润滑系统的广泛应用提供借鉴。
摘要：影响油膜轴承供油系统润滑性能的因素, 如润滑油清洁度、温度、压力以及流量等。有效控制这些因素的要点及其控制方式。
润滑性能 篇7
磨削加工作为典型的精密和超精密加工方法, 在工业上得到广泛的应用。但在磨削加工时, 由于砂轮与工件间的高速滑擦, 磨削区会产生大量的磨削热, 形成很高的磨削温度, 造成工件表面的烧伤, 并导致砂轮的严重磨损, 在工件表面产生变质层, 从而影响零件的使用性能[1]。
降低磨削区温度, 改善磨削加工质量最通常的方法就是浇注合适的磨削液, 借磨削液的润滑、冷却和清洗作用, 改善砂轮的磨损和堵塞, 从而改善磨削加工的工件质量[2]。但在只能进行干磨削即不方便甚至不能采用磨削液的场合, 如何有效降低磨削温度, 保证磨削加工的表面质量便成为一个突出的问题。将固体润滑剂有效引入磨削弧区, 减少干磨削条件下磨削区热量的产生, 降低磨削温度, 保证磨削加工的质量逐渐成为了一个重要的研究方向。例如:文献[3]设计了由泵和导轮组合成的专用装置将由石墨和可溶性油混合成的糊状物不断地压涂到磨削中的棕刚玉砂轮表面;文献[4]设计了专门的料斗装置将石墨粉料送入金刚石砂轮磨削Si C陶瓷的弧区;文献[5]用手动喷枪将由石墨和异丙醇制成的混合液喷射到磨削加工弧区;文献[6]直接在树脂砂轮制备配方中加入一定量的固体润滑剂 (石墨或Ca F2) ;文献[7-12]以浸渍的方式将固体润滑剂引入砂轮中。尽管不同学者将固体润滑剂引入磨削加工的方式不同, 但都起到了较好的抑制磨削热产生、降低磨削温度和提高磨削加工质量的作用。
上述将固体润滑剂引入磨削弧区的方法, 或需要设计专门的附加试验装置, 或需要采用特殊的砂轮制备工艺, 前者需要考虑附加装置的合理性, 即如何装配到磨削试验设备上的问题, 后者需要考虑砂轮制备工艺的合理性, 即如何简单易行。采用喷枪喷射的方法, 存在大量固体润滑剂还没有到达磨削弧区就直接消散到周围环境中的不足, 而制备浸渍砂轮的方式也仅对存在大孔隙且为联通孔类砂轮有效。本文提出一种更易于操作的将固体润滑剂引入磨削加工弧区的方法, 即用在砂轮表面涂覆固体润滑剂的方法, 以达到降低磨削加工过程中砂轮与工件间的摩擦因数、减少磨削热的产生、降低磨削温度、改善磨削加工质量的目的。
1 试验条件和方法
1.1 有机粘结固体润滑剂涂层砂轮的制备
有机粘结固体润滑剂涂层砂轮, 是在碳化硅砂轮 (GC60EV) 的表面涂覆由有机粘结剂与固体润滑剂粉末按一定比例经超声振动制备成的悬浮液干燥而成。有机粘结固体润滑剂涂层厚度为30~50μm。有机粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛, 该粘结剂能够保证涂层在砂轮表面具有足够的黏着强度, 固体润滑剂为具有层片状晶体结构且润滑性能良好的六方氮化硼和石墨。因悬浮液的均匀性会影响到涂层砂轮的使用性能, 故配制试验用悬浮液时, 特别注意了其中固体润滑剂 (六方氮化硼和石墨) 颗粒粒径的选择和它们在聚乙烯醇缩丁醛中的配比, 以保证获得相对均匀且沉降平衡的悬浮液。悬浮液中的固体润滑剂颗粒平均粒径为25μm (460目~500目) , 固体润滑剂为六方氮化硼时, 其在聚乙烯醇缩丁醛中的质量分数为5.7%, 固体润滑剂为石墨时, 其在聚乙烯醇缩丁醛中的质量分数为9.6%。
1.2 磨削试验条件
试验加工用机床、磨削工艺参数等条件如表1所示。
1.3 检测方法
试验采用半人工夹丝热电偶法测量磨削温度, 工件的装夹及热电偶丝的布置原理如图1所示, 实际磨削测温装置如图2所示。首先在两块30mm×30mm×5mm的TC4工件之间夹入截面尺寸约为0.5mm×0.1mm的细康铜丝, 工件和康铜丝间加入厚度为0.02mm的云母片以保证热电偶丝与工件的绝缘, 然后将工件和中间的夹丝部分安装在绝缘胶木制成的夹具上, 最后将以上部分安装在虎钳上, 并固定在机床工作平台上。虎钳的夹紧力可以使两块工件之间的夹丝部分夹持紧密, 作为夹具的绝缘胶木上加工有两个通孔, 以便分别从工件和康铜丝引出铜导线, 导线再与采集热电势信号的采集卡NI USB-6211相连, 当砂轮磨削弧区经过康铜丝顶端时, 康铜丝顶端两侧的绝缘层云母片被破坏, 康铜丝搭接在工件上, 从而康铜丝与工件材料构成半人工热电偶回路, 康铜丝与工件的搭接点形成热电偶测温节点。试验完成后, 将试验记录的热电偶热电势通过康铜-TC4标定曲线转换为温度值即可得到磨削温度。
图3所示为无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件时所采集的磨削温度信号, 其磨削参数为vs=20m/s、vw=5m/min、ap=0.02mm。图3中的曲线尖脉冲峰值代表磨粒切过半人工热电偶节点时的瞬时温度, 对应磨粒与工件表面接触点的温度, 温度记录曲线的内包络线代表磨削区工件表面的平均温度。试验中不同砂轮不同磨削工艺参数下的磨削温度都是取内包络线的最高温度。
磨削后工件表面粗糙度由TR110粗糙度仪测定。工件表层的微观组织形貌采用Hirox KH-7700三维视频显微镜观察, 工件表层微观组织腐蚀剂由质量分数分别为w (HF) =2%和w (HNO3) =4%的水溶液构成。
2 试验结果和分析
2.1 磨削温度
图4所示分别为无润滑剂涂层砂轮、有机粘结六方氮化硼涂层砂轮和石墨涂层砂轮在不同磨削工艺参数下干磨削TC4工件的表面磨削温度对比曲线。
由图4a可见, 砂轮线速度越高, 涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度相对于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度降低的幅度越大。如:当砂轮线速度从10m/s增大到25 m/s时, 有机粘结六方氮化硼涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度与无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度的差值从约125℃增大到近175℃;石墨涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度与无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度的差值从约145℃增大到近300℃。上述结果表明, 在同一砂轮线速度下, 干磨削加工TC4工件时, 有机粘结石墨润滑剂涂层砂轮比其他两种砂轮更具有加工优势。图4b显示, 随着工件进给速度的增大, 涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度与无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度降低幅度基本相同。如:当工件进给速度从3m/min增大到7m/min时, 有机粘结六方氮化硼涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度相对于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度降低约100℃;石墨涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度相对于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度降低约150℃。图4c显示, 磨削深度越大, 涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度相对于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度降低的幅度越大。如:当磨削深度从10μm增大到25μm时, 有机粘结六方氮化硼涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度与无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度的差值从约40℃增大到近180℃;石墨涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度与无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度的差值从约80℃增大到近220℃。上述结果表明, 涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度都能控制在450℃以下, 避免了TC4工件加工时的表面烧伤[13]。
有机粘结固体润滑剂涂层砂轮在相同磨削用量条件下干磨削TC4工件的表面磨削温度要低于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度, 是由于固体润滑剂在磨粒磨削工件过程中发挥了明显的润滑减摩作用, 其作用机理如图5所示。图5a和图5b分别为无润滑剂涂层砂轮和有机粘结固体润滑剂涂层砂轮磨粒磨削过程示意图。分图中的 (Ⅰ) 和 (Ⅱ) 又分别为新出刃砂轮磨粒和有一定磨损量砂轮磨粒的磨削情况。
由图5a和图5b可以看出, 在磨削加工区, 磨屑与结合剂、磨屑与磨粒前刀面、磨耗的磨粒与工件和结合剂与工件间构成了摩擦副, 摩擦副间的摩擦为磨削热的主要来源之一。在磨削加工过程中, 随着砂轮线速度的提高, 单颗磨粒切削厚度减小, 在磨粒划擦、耕犁和切削的过程中, 划擦和耕犁的比重增大, 即摩擦作用加剧, 同时单位时间内切除相同体积材料所需的磨粒划擦、切削路径更长, 亦增大了材料去除过程的摩擦, 这也就是磨削加工工件的表面磨削温度随砂轮线速度的提高而增大的主要原因。在采用有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削加工时, 由于摩擦挤压和摩擦热的作用, 涂层向砂轮表面提供润滑介质 (六方氮化硼和石墨) , 减小了磨削热的产生, 工件的表面磨削温度比无润滑剂涂层砂轮干磨削工件的表面磨削温度显著降低, 且随着砂轮线速度的提高, 固体润滑剂的作用越明显, 工件表面的磨削温度降低的幅度越大。随着工件进给速度的增大, 尽管磨削弧区产生的热量是增大的, 但由于热源与工件间的接触时间变短, 使得涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度与无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度大致相同。随着磨削深度的增大, 磨削加工弧长也增加, 单颗磨粒与工件的摩擦增强, 使得加工工件的表面磨削温度随之增大。采用有机粘结固体润滑剂涂层砂轮进行工件加工时, 由于润滑剂在磨粒与工件间的减摩作用, 涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度低于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度, 且降低幅度随着磨削深度的增大而增大。
2.2 工件表面粗糙度
图6所示的3个分图分别为无润滑剂涂层砂轮、有机粘结六方氮化硼涂层砂轮和石墨涂层砂轮在不同磨削工艺参数下干磨削TC4工件的表面粗糙度对比曲线。
由图6a可知, 当砂轮线速度从10m/s增大到25m/s时, 无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面粗糙度从0.88μm降低至0.68μm, 而采用有机粘结六方氮化硼涂层砂轮干磨削TC4工件的表面粗糙度从0.76μm降低至0.65μm, 石墨涂层砂轮干磨削TC4工件的表面粗糙度从0.74μm降低至0.6μm, 表明有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件时, 由于固体润滑剂的润滑和减摩作用, 使砂轮保持了良好的磨削加工性能, 降低了磨削力、减少了磨削热的产生、防止了工件已加工表面粗糙度的恶化。由图6b、图6c可以看出, 有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件时的表面粗糙度比无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件时的表面粗糙度要低一些。
2.3 单位宽度砂轮材料去除量与磨削温度的关系
图7所示为无润滑剂涂层砂轮、有机粘结六方氮化硼涂层砂轮和石墨涂层砂轮在vs=20m/s, vw=3m/min, ap=15μm磨削用量条件下, 单位宽度砂轮材料累计去除量与磨削温度关系的对比曲线。单位宽度砂轮材料累计去除量Qv为砂轮在两次修整之间累计去除工件材料的体积, 其反映砂轮加工的耐用度。
由图7可知, 磨削温度随着Qv的增大呈逐渐上升的趋势, 且无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的磨削温度上升幅度大于有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的磨削温度上升幅度。这是因为无润滑剂涂层砂轮在磨削一定体积的工件材料之后, 一方面磨粒钝化, 另一方面磨屑黏附在砂轮表面, 砂轮与工件间的摩擦因数增大, 导致磨削温度上升加剧了砂轮的磨损, 而有机粘结固体润滑剂涂层砂轮磨削工件时, 其磨粒与工件、磨粒与磨屑和结合剂与工件间存有的固体润滑膜, 能有效减小砂轮与工件间的摩擦因数, 降低其磨削温度和磨损量, 也即表明有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的耐用度高于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的耐用度。
2.4 表层微观组织
图8所示为无润滑剂涂层砂轮、有机粘结六方氮化硼涂层砂轮和石墨涂层砂轮在vs=25m/s, vw=3m/min, ap=15μm磨削用量下干磨削TC4工件时的表层微观组织。
由图8a可以看出:试验条件下表层微观组织晶粒沿着磨削方向被明显拉长;图8b、图8c显示, 涂层砂轮干磨削TC4工件的表层微观组织与基体的组织相比较没有明显的变化, 说明涂层砂轮干磨削TC4工件时, 涂层中的固体润滑剂 (六方氮化硼和石墨) 在摩擦和挤压的作用下, 在磨粒与工件、磨粒与磨屑以及结合剂与工件之间起到减摩作用, 降低了磨削温度, 改善了磨削弧区的工作条件, 工件的塑性变形程度小, 磨削后工件表层显微组织无明显变化。
3 结论
(1) 在相同磨削工艺条件下, 有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度比无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度明显降低;在相同的磨削用量条件下, 无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度为360~700℃;有机粘结六方氮化硼涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度为300~520℃;石墨涂层砂轮干磨削TC4工件的表面磨削温度为280~480℃。
(2) 在干磨削TC4工件的过程中, 有机粘结固体润滑剂涂层砂轮的耐用度高于无润滑剂涂层砂轮的耐用度。
(3) 有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面粗糙度相较于无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件的表面粗糙度要稍低一些。在给定的磨削用量条件下, 无润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件时的表层微观组织出现晶格扭曲、晶粒被拉长的纤维化变化, 而有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削TC4工件时的表层显微组织无明显变化。
摘要：采用有机粘结固体润滑剂 (六方氮化硼和石墨) 制备的涂层砂轮对钛合金进行了干磨削试验, 研究了有机粘结固体润滑剂涂层砂轮在不同磨削工艺参数下对钛合金的磨削温度和工件表面质量的影响规律。试验结果表明, 所制备的有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金工件时, 磨削温度比无润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金时下降11%40%, 工件表层显微组织未见明显变化。