一種超精油的研制

田前進(jìn)，王燦輝，侯萬果，段欣生

(洛陽軸研科技股份有限公司 化工材料開發(fā)部，河南 洛陽 471039)

1 性能要求

套圈滾道表面的質(zhì)量直接影響軸承的工作性能和使用壽命，因此在磨削加工后需進(jìn)行光整加工。超精研加工方法(簡(jiǎn)稱超精加工)是一種精密及經(jīng)濟(jì)的加工工藝，在軸承制造的光整加工中占據(jù)首要地位[1]。針對(duì)軸承超精研磨需要，同時(shí)考慮滿足其他機(jī)械加工行業(yè)精密磨削使用，進(jìn)行了超精油的研制，其性能要求如下：

(1)突出的潤(rùn)滑性能，降低摩擦、減少磨損，提高加工零件的表面粗糙度；

(2)良好的清洗和沉降性能，有效清除產(chǎn)生的磨粒和磨屑；

(3)較好的冷卻性能，防止金屬表面的發(fā)熱變形及劃傷；

(4)較好的氧化安定性和較長(zhǎng)的使用壽命；

(5)工序間防銹防腐蝕性能；

(6)無毒無害，不影響操作工人健康。

2 配方設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)油

基礎(chǔ)油的黏度基本上決定了超精油的黏度。在加工過程中如果黏度過大，油品容易被工件帶走造成浪費(fèi)，而且容易發(fā)熱，影響冷卻效果，同時(shí)不利于磨粒和磨屑的清洗和沉降；如果黏度過小，油膜容易流失，導(dǎo)致潤(rùn)滑性變差，加工表面易出現(xiàn)劃傷。因此，為了保證零件加工精度，需要基礎(chǔ)油具有適宜的黏度。經(jīng)驗(yàn)表明，超精研及精磨過程中油品在40 ℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度應(yīng)保持在2～10 mm2/s，而在4.5～5.5 mm2/s時(shí)效果更好。

煤油等溶劑油通常表現(xiàn)出較好的清洗沉降性，然而閃點(diǎn)偏低，在研磨過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量造成局部溫度上升，為了保證安全性，基礎(chǔ)油應(yīng)具有較高的閃點(diǎn)。同時(shí)較好的抗氧化性有利于保持超精油在溫度升高情況下的穩(wěn)定性，從而提高加工效果和使用壽命。

因此，采用精制礦物油等原料配制了一種黏度較低、閃點(diǎn)較高且抗氧化性較好的復(fù)合基礎(chǔ)油。

2.2 抗磨劑

工件加工過程中，抗磨劑的加入可以提高超精油的潤(rùn)滑性能，有效降低磨損，從而提高加工質(zhì)量并減少相關(guān)損耗。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，精研、精磨用油的最大無卡咬載荷(Pb值)在490～686 N較為適宜，大于882 N時(shí)往往會(huì)導(dǎo)致磨加工不能正常進(jìn)行，造成“打滑”現(xiàn)象，無法將金屬?gòu)墓ぜ舷鞯簟Ｒ虼诉x用了一種抗磨性較好而最大無卡咬載荷并不太高的酯類添加劑。

2.3 減摩劑

減摩劑(油性劑)為極性物質(zhì)，與抗磨劑復(fù)配能夠有效提高油品的潤(rùn)滑性。在超精研、精密磨削過程中，油性劑吸附在金屬表面，可以起到降低摩擦、減少生熱及提高工件加工精度等作用。

2.4 防銹劑

作為極性化合物，防銹劑對(duì)金屬具有較強(qiáng)吸附力，能夠在金屬和油的界面形成緊密的吸附膜以隔絕水分、潮氣和酸性物質(zhì)的侵蝕；同時(shí)防銹劑還能在一定程度上阻止氧化和防止酸性氧化物的生成。超精油中需要加入防銹劑，以使其具有一定的防銹能力，從而避免加工零件、工具及機(jī)床設(shè)備在研磨加工期間或隨后工序中出現(xiàn)腐蝕。

2.5 抗乳化劑

超精油在使用過程中如果被氧化容易使抗乳化性變差，另外其中加入的一些添加劑屬于表面活性劑，也有可能降低油品的抗乳化性。加工過程中如果受到水分的污染，容易造成油品喪失流動(dòng)性(W/O型乳化體可能使油的黏度成倍增加)，降低潤(rùn)滑性，同時(shí)也易于引起金屬腐蝕和磨損。因此，有必要在超精油中加入適量的抗乳化劑。

2.6 復(fù)合配方確定

在基礎(chǔ)油和添加劑的選擇過程中，排除了對(duì)人體有害的刺激性物質(zhì)，最終確定的超精油配方成分見表1。

表1 超精油的配方成分

3 性能指標(biāo)及應(yīng)用效果

研制的超精油具有適宜的黏度和較高的閃點(diǎn)，表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性、防銹性和貯存安定性，綜合性能優(yōu)良。部分理化性能典型數(shù)據(jù)見表2。

表2 超精油理化性能

3.1 運(yùn)動(dòng)黏度

根據(jù)GB/T 265—2004《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定法和動(dòng)力黏度計(jì)算法》，檢測(cè)超精油在40 ℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度，要求在4.5～5.5 mm2/s之間。

3.2 閉口閃點(diǎn)

根據(jù)GB/T 261—2008《閃點(diǎn)的測(cè)定 賓斯基-馬丁閉口杯法》,考慮安全性，超精油的閃點(diǎn)要求不小于70 ℃。

3.3 最大無卡咬載荷(Pb值)

根據(jù)GB/T 3142—1982(2004)《潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法(四球法)》，采用四球試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)超精油最大無卡咬載荷(Pb值)，常溫下每次運(yùn)行10 s，轉(zhuǎn)速(1 450±50)r/min。

3.4 銅片腐蝕

根據(jù)SH/T 0195—1992(2007)《潤(rùn)滑油腐蝕試驗(yàn)法》，將符合規(guī)格要求的T3銅片用180#砂紙細(xì)磨后清洗干凈，浸入超精油中，在溫度100 ℃下保持3 h，要求腐蝕不大于2級(jí)。

3.5 液相銹蝕(蒸餾水)

根據(jù)GB/T 11143—2008《加抑制劑礦物油在水存在條件下防銹性能試驗(yàn)法》，將鋼棒浸入含蒸餾水的試樣中，在60 ℃下連續(xù)攪拌24 h，觀察銹蝕程度，要求不發(fā)生銹蝕。

3.6 貯存安定性

為了確保超精油質(zhì)量的穩(wěn)定性，要求在常溫密閉條件下貯存一年后性能無明顯變化。

3.7 應(yīng)用效果

研制的超精油已經(jīng)在一些軸承企業(yè)得到了應(yīng)用，取得了很好的效果。在實(shí)際生產(chǎn)的超精研與精磨過程中體現(xiàn)出了良好的潤(rùn)滑、清洗、冷卻和防銹性能，有效提高了工件加工表面的質(zhì)量，降低了損耗，并具有較長(zhǎng)的使用壽命。某軸承公司在使用該油后，其加工的軸承套圈滾道表面粗糙度(Ra)得到很大改善，內(nèi)徑25 mm以下的軸承超精前為0.20 μm，超精后小于0.06 μm；內(nèi)徑25 mm以上軸承超精前為0.23 μm，超精后小于0.08 μm，部分可達(dá)到0.03～0.04 μm。在24 h連續(xù)工作的情況下，超精油的更換周期超過一個(gè)月；使用該超精油后車間的工作環(huán)境也得到了很大改善。

4 結(jié)束語

研制的ZYS-C4超精油表現(xiàn)出了較好的綜合理化性能，在實(shí)際應(yīng)用中具有較長(zhǎng)的使用壽命，能夠有效提高工件表面的加工質(zhì)量并降低損耗，同時(shí)有利于改善車間環(huán)境，基本達(dá)到了預(yù)期目的。