金属加工油 之 切削油实用案例---不锈钢攻丝油

金属加工油之切削油实用案例---不锈钢攻丝油
【首席技术支持赖永智；整理校对张艳雷技术指导总工程师张刚、张杰】【出于对客户的尊重及隐私保密，文中案例所涉及公司名称及油品牌号全部隐去】
摘要：工艺分析；各种攻丝油的数据对比；
关键词：“亿达渤润-线性理论”；铜腐蚀、钢腐饰、极压抗磨性
攻丝是应用最广泛的一种内螺纹的加工工艺，按国家机械行业相关标准，分为全自动攻丝、半自动攻丝（含手动攻丝）；按加工方式分为有屑攻丝、无屑攻丝（又称模内成型）；适用于所有机械制造行业，涵盖了机床、机械、机动车制造等行业。

选用一款好的攻丝油，势必成为提高工件光洁度、延长丝锥丝攻使用寿命的关键。

通过下面的测试，分析一下如何评判攻丝油使用性能的优劣。

一、油品数据分析
以下油样均来自山东某大型不锈钢紧固件企业，基本上代表了国内攻丝油的使用现状，其中：油样A：大连某油品调和厂生产的不锈钢攻丝油
油样B：深圳某油品调和厂生产的不锈钢攻丝油
油样C：杭州某油品调和厂生产的不锈钢攻丝油
油样D：进口英国某品牌不锈钢攻丝油
GS-4030：亿达渤润不锈钢攻丝油
注：1公斤=9.81N; 在同等实验力下，磨斑、摩擦力越小，其极压抗磨性越好，对工件及设备的保护越强。

实验步骤：
①外观及气味：油样A、B、C有浓重的硫酸味道，油样D和GS-4030是单纯的油脂味道；
②粘度测试：结果详见上表；
③铜腐蚀测试，如下：
上图是铜片腐蚀标准以及GS-4030的测试结果，观察结果，1a
通过铜片腐蚀测定器100℃,3h的试验，观察结果，A、B、C的铜腐均为1a，最低，但油样全部变黑；D的铜腐为4c，最高，油品底部清晰可见被腐蚀掉的金属碎屑，详见下图：
④四球机烧结负荷实验（设备型号MRS-10D微机控制电液伺服四球摩擦试验机）：
油样A：3000N的压力下，摩擦
系数、摩擦力不再显示
磨斑：1.93mm，伴随浓烟产生
油样B：3000N的压力下，摩擦
系数、摩擦力不再显示
磨斑：1.3mm，伴随烟雾产生
油样C：4000N的压力下，摩擦系数、摩擦
力不再显示，四球一接触，伴随浓烟产生，
3S后，超出油膜承载能力，四球烧结
油样D：6080N的压力下，摩擦系数、
摩擦力不再显示，曲线平稳，四球一
接触，就达到了有效成分的释放条
件，化学保护膜迅速形成
磨斑：1.54mm
⑤ 四球机自动加载实验（设备型号MRS-10D 微机控制电液伺服四球摩擦试验机）
油样 A
GS-4030：6080N 的压力下，摩擦系数、摩擦力不再显示，曲线平稳，四球一接触，就达到了有效成分的释放条件，化学保护膜迅速形成 磨斑：1.36 mm
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要是在这个阶段形成的,而后化学保护膜形成，所以曲线平稳下行
实验力的加载过程，从300N 开始以20N/S 的力加载，用时353.6S,至7058N 严重烧结
超出油膜承载能力，四球严重烧结
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要在这个阶段形成 此阶段表明化学油膜已经形成，摩擦系数平稳
从300N起步（基础油的最低值），主轴转数1000r/min，以20N/S的实验力开始加载，当设备运行大约40S，实验力加载到900N时，摩擦系数和摩擦力明显变化，在120S左右摩擦系数稳定，40S-120S这个阶段的曲线跳动其实就是“物理-化学油膜”形成的过程，磨斑主要也是在这个阶段形成；而后，实验力不断加载增大，从120S一直到340S摩擦系数逐渐的下行，而后超出油膜承载能力迅速烧结，“摩擦力—时间曲线”图反映出烧结前摩擦力为63N，烧结时的摩擦力峰值为153N。

油样B
从300N 起步（基础油的最低值），主轴转数1000r/min ，以20N/S 的实验力开始加载，当设备运行大约80S ，实验力加载到2000N 时，摩擦系数和摩擦力明显变化，在100S 左右摩擦系数稳定，80S-100S 这个阶段的曲线跳动其实就是“物理-化学油膜”形成的过程，磨斑主要也是在这个阶段形成；而后，实验力不断加载增大，从100S 一直到300S 摩擦系数逐渐的下行，而后超出油膜承载能力迅速烧结，“摩擦力—时间曲线”图反映出烧结前摩擦力为58N ，烧结时的摩擦力峰值为211N 。

油样C
此阶段表明化学油膜已经形成，摩擦系数平稳下行
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要在这个阶段形成 实验力的加载过程，从300N 开始以20N/S 的力加载，用时308.8S,至6211N 严重烧结
超出油膜承载能力，四球严重烧结
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要在这个阶段形成 此阶段表明化学油膜已经形成，但摩擦力平稳上升
从300N 起步（基础油的最低值），主轴转数1000r/min ，以20N/S 的实验力开始加载，当设备运行大约30S ，实验力加载到900N 时，摩擦系数和摩擦力明显变化，在120S 左右摩擦系数稳定，30S-120S 这个阶段的曲线跳动其实就是“物理-化学油膜”形成的过程，磨斑主要也是在这个阶段形成；而后，实验力不断加载增大，从120S 一直到340S 摩擦系数逐渐的下行，而后超出油膜承载能力迅速烧结，“摩擦力—时间曲线”图反映出烧结前摩擦力为70N ，烧结时的摩擦力峰值为204N 。

油样D
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要是在这个阶段形成的,而后化学保护膜形成，所以曲线平稳下行
实验力的加载过程，从300N 开始以20N/S 的力加载，用时351.7S,至7019N 严重烧结
超出油膜承载能力，四球严重烧结
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要在这个阶段形成 此阶段表明化学油膜已经形成，但摩擦力平稳上升
从300N 起步（基础油的最低值），主轴转数1000r/min ，以20N/S 的实验力开始加载，当设备运行大约35S ，实验力加载到800N 时，摩擦系数和摩擦力明显变化，在110S 左右摩擦系数稳定，35S-110S 这个阶段的曲线跳动其实就是“物理-化学油膜”形成的过程，磨斑主要也是在这个阶段形成；而后，实验力不断加载增大，从110S 一直到400S 摩擦系数逐渐的下行，“摩擦力—时间曲线”图反映出实验力自2000N 加载到7845N 时，摩擦力平稳上升，并未有太大波动，摩擦力峰值为25N 。

GS-4030
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑主要在这个阶段形成 此阶段表明化学油膜已经形成，摩擦系数平稳下行
实验力的加载过程：从300N 开始以20N/S 的力加载，用时400.8S,至7845N 结束
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑也是在这个阶段形成的
此处表明物理—化学油膜的形成过程，磨斑也是在这个阶
段形成的,而后硫化膜形成，所以摩擦系数平稳下行
300N开始，以20N/S的力加载，
用时398.4S,直至7845N结束
此处表明物理—化学油膜的形成
过程，磨斑主要在这个阶段形成
从300N起步（基础油的最低值），主轴转数1000r/min，以20N/S的实验力开始加载，当设备运行大约25S，实验力加载到600N时，摩擦系数和摩擦力明显变化，在50S左右摩擦系数稳定，25S-50S这个阶段的曲线跳动其实就是“物理-化学油膜”形成的过程，磨斑主要也是在这个阶段形成；而后，实验力不断加载增大，从50S一直到398S摩擦系数逐渐的下行，“摩擦力—时间曲线”图反映出实验力自1200N加载到7845N时，摩擦力平稳上升，并未有太大波动，摩擦力峰值为16N。

下图为本次试验过程中油样A、B、C、D的部分截图，包括高温前后的颜色对比、铜腐对比以及自动加载过程中被烧结的四球。

小结：结合“亿达渤润—线性理论”分析四球数据图及磨斑数值可以看出：评判这5款油品极压抗磨性能的着重点要放在1000N~`3000N这段关键作用区间即油品“物理—化学油膜”生成过程中的线性波动上，从线性图上看，曲线波动越是平稳，时间越是短暂，它的使用效果就会越好。

二、小结：
通过颜色、气味、铜腐蚀及专业的四球机测试与分析得出：
⑴油样A、B、C在3000N的实验力下产生浓烟，根本达不到生产加工的最低要求，；另外开盖后伴有浓重的硫酸味道；铜腐虽然只有1a，但100℃,3h的铜腐实验后，油品颜色已经变黑；由以上3点基本判定这3款样品采用劣质的“酸洗油”作为基础油，此基础油特点是价格较低便于采购，但其对任何添加剂的感受性都不强，单纯的增加添加剂的添加量并不能改善此种情况；所以看似价廉的它，在大比例的添加各种添加剂的情况下，调和后成品油的性价比并不高
⑵油样D和A、B、C相比，在整个四球实验过程中表现很好，在自动加载时，磨斑为2.54mm，略大，但满足正常生产是没有问题的；铜腐蚀测试的结果是4c，尤其是烧杯底部的黑色粉末状金属，这点对设备、工件、操作人员皮肤是非常不利的，需要注意；粘度较大，作为攻丝油不易排屑，降温效果差。

⑶GS-4030在四球实验过程中的表现和油样D相似，观察磨斑数值可以发现：1000N~2000N
这段区间油样D的磨斑要小于GS-4030,3000N~6080N这段区间GS-4030的磨斑要小于油样D；自动加载时GS-4030的磨斑是1.5mm，远远低于油样D的2.54mm；其铜腐蚀为1a，要优于4c，把对设备和员工皮肤的危害降到了最低，较低的粘度满足顺利排屑的要求。

三、结语
追求加工效率和生产质量是工业永恒的主题，性能卓越、稳定的切削油产品必然受到市场青睐。

虽然这类产质量高价贵，但市场用户也慢慢习惯对生产成本进行综合核算，以此去衡量切削油的性价比。

就整体趋势而言，切削油的技术将以追求高效率、高性能和低能耗为目标，引领切削油工艺技术不断向前发展。

---沧州市亿达渤润石化有限公司。