一种超精油的研制

2012-07-20田前进王灿辉侯万果段欣生

轴承 2012年7期

田前进，王灿辉，侯万果，段欣生

(洛阳轴研科技股份有限公司化工材料开发部，河南洛阳 471039)

1 性能要求

套圈滚道表面的质量直接影响轴承的工作性能和使用寿命，因此在磨削加工后需进行光整加工。超精研加工方法(简称超精加工)是一种精密及经济的加工工艺，在轴承制造的光整加工中占据首要地位[1]。针对轴承超精研磨需要，同时考虑满足其他机械加工行业精密磨削使用，进行了超精油的研制，其性能要求如下：

(1)突出的润滑性能，降低摩擦、减少磨损，提高加工零件的表面粗糙度；

(2)良好的清洗和沉降性能，有效清除产生的磨粒和磨屑；

(3)较好的冷却性能，防止金属表面的发热变形及划伤；

(4)较好的氧化安定性和较长的使用寿命；

(5)工序间防锈防腐蚀性能；

(6)无毒无害，不影响操作工人健康。

2 配方设计

2.1 基础油

基础油的黏度基本上决定了超精油的黏度。在加工过程中如果黏度过大，油品容易被工件带走造成浪费，而且容易发热，影响冷却效果，同时不利于磨粒和磨屑的清洗和沉降；如果黏度过小，油膜容易流失，导致润滑性变差，加工表面易出现划伤。因此，为了保证零件加工精度，需要基础油具有适宜的黏度。经验表明，超精研及精磨过程中油品在40 ℃时运动黏度应保持在2～10 mm2/s，而在4.5～5.5 mm2/s时效果更好。

煤油等溶剂油通常表现出较好的清洗沉降性，然而闪点偏低，在研磨过程中，会产生一定的热量造成局部温度上升，为了保证安全性，基础油应具有较高的闪点。同时较好的抗氧化性有利于保持超精油在温度升高情况下的稳定性，从而提高加工效果和使用寿命。

因此，采用精制矿物油等原料配制了一种黏度较低、闪点较高且抗氧化性较好的复合基础油。

2.2 抗磨剂

工件加工过程中，抗磨剂的加入可以提高超精油的润滑性能，有效降低磨损，从而提高加工质量并减少相关损耗。实际经验表明，精研、精磨用油的最大无卡咬载荷(Pb值)在490～686 N较为适宜，大于882 N时往往会导致磨加工不能正常进行，造成“打滑”现象，无法将金属从工件上削掉。因此选用了一种抗磨性较好而最大无卡咬载荷并不太高的酯类添加剂。

2.3 减摩剂

减摩剂(油性剂)为极性物质，与抗磨剂复配能够有效提高油品的润滑性。在超精研、精密磨削过程中，油性剂吸附在金属表面，可以起到降低摩擦、减少生热及提高工件加工精度等作用。

2.4 防锈剂

作为极性化合物，防锈剂对金属具有较强吸附力，能够在金属和油的界面形成紧密的吸附膜以隔绝水分、潮气和酸性物质的侵蚀；同时防锈剂还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锈剂，以使其具有一定的防锈能力，从而避免加工零件、工具及机床设备在研磨加工期间或随后工序中出现腐蚀。

2.5 抗乳化剂

超精油在使用过程中如果被氧化容易使抗乳化性变差，另外其中加入的一些添加剂属于表面活性剂，也有可能降低油品的抗乳化性。加工过程中如果受到水分的污染，容易造成油品丧失流动性(W/O型乳化体可能使油的黏度成倍增加)，降低润滑性，同时也易于引起金属腐蚀和磨损。因此，有必要在超精油中加入适量的抗乳化剂。

2.6 复合配方确定

在基础油和添加剂的选择过程中，排除了对人体有害的刺激性物质，最终确定的超精油配方成分见表1。

表1 超精油的配方成分

3 性能指标及应用效果

研制的超精油具有适宜的黏度和较高的闪点，表现出良好的润滑性、防锈性和贮存安定性，综合性能优良。部分理化性能典型数据见表2。

表2 超精油理化性能

3.1 运动黏度

根据GB/T 265—2004《石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法》，检测超精油在40 ℃时的运动黏度，要求在4.5～5.5 mm2/s之间。

3.2 闭口闪点

根据GB/T 261—2008《闪点的测定宾斯基-马丁闭口杯法》,考虑安全性，超精油的闪点要求不小于70 ℃。

3.3 最大无卡咬载荷(Pb值)

根据GB/T 3142—1982(2004)《润滑剂承载能力测定法(四球法)》，采用四球试验机检测超精油最大无卡咬载荷(Pb值)，常温下每次运行10 s，转速(1 450±50)r/min。

3.4 铜片腐蚀

根据SH/T 0195—1992(2007)《润滑油腐蚀试验法》，将符合规格要求的T3铜片用180#砂纸细磨后清洗干净，浸入超精油中，在温度100 ℃下保持3 h，要求腐蚀不大于2级。

3.5 液相锈蚀(蒸馏水)

根据GB/T 11143—2008《加抑制剂矿物油在水存在条件下防锈性能试验法》，将钢棒浸入含蒸馏水的试样中，在60 ℃下连续搅拌24 h，观察锈蚀程度，要求不发生锈蚀。

3.6 贮存安定性

为了确保超精油质量的稳定性，要求在常温密闭条件下贮存一年后性能无明显变化。

3.7 应用效果

研制的超精油已经在一些轴承企业得到了应用，取得了很好的效果。在实际生产的超精研与精磨过程中体现出了良好的润滑、清洗、冷却和防锈性能，有效提高了工件加工表面的质量，降低了损耗，并具有较长的使用寿命。某轴承公司在使用该油后，其加工的轴承套圈滚道表面粗糙度(Ra)得到很大改善，内径25 mm以下的轴承超精前为0.20 μm，超精后小于0.06 μm；内径25 mm以上轴承超精前为0.23 μm，超精后小于0.08 μm，部分可达到0.03～0.04 μm。在24 h连续工作的情况下，超精油的更换周期超过一个月；使用该超精油后车间的工作环境也得到了很大改善。