切削油质量检测的方法

切削油质量检测

润滑油是机械运转的命脉，而润滑油添加剂是提高润滑油性能的关键。这一点，在金属加工油领域尤为明显，极压抗磨添加剂的加入，使得润滑油具备优良的抗磨性能，不仅可以进行完善的加工工艺，还可以减少摩擦和磨损，从而提高加工效率，延长机械寿命，对企业具有重要意义。

一直以来，对于极压抗磨添加剂的选择、金属加工油质量的评定，业内都没有一套行之有效的检测方法，经过多年积累，由数万组的四球数据统计、大量的金属加工问题解决方案中分析总结，在金属加工油业内率先提出的“线性理论”。

---简而言之，通过四球机对极压剂或金属加工油进行多点测试，分析其在“物理润滑→化学润滑”过渡或关键作用区间的工作状态是否平稳、及时、有效。

若要生产一款高质量的金属加工油，首先要选对极压抗磨添加剂，添加剂选对了，成功率至少达到50%了，向后只是调整添加量大小的问题了。目前，常用的极压抗磨添加剂主要有：

---硫系极压剂：在金属加工油行业，占主导地位，其生产技术和应用技术水准的高低贯穿整个行业（下文将对硫化添加剂的选择和评定进行详细讲解）；

---磷系极压剂：由于环保要求及其使用效果的局限性，越来越少被用到；

---氯系极压剂：鉴于环保要求的日益严格，必须采用长链的，而且只能作为辅剂使用；

---有机金属盐极压剂：特殊的物理结构，很少被用到金属加工油领域。

在摩擦化学反应中，硫化物生成硫化金属、磷化物生成磷化金属、氯化物生成氯化金属，在各自的熔点范围内产生重要的润滑效果。本文以硫化极压抗磨添加剂为例进行说明。

一、硫化极压抗磨添加剂的分类及作用机理

1.分类：

继人们把硫溶解在矿物油中这种简单的硫化添加剂形成之后，又逐渐发展出了几类产品。我们在此简单介绍：

1)硫化烯烃类：即活性硫，经过大量的四球数据测试及实际应用显示，其存在意义远大于使用意义；

2)硫化脂肪类：天然脂肪具有很好的润滑性，硫化后粘度增大，纤维结构由线状变为

网状，抗磨性显著提高；常见的有传统硫化工艺生产的深色硫化棉籽油（T404、T405、T405A）、现代工艺生产的浅色低味硫化猪油；

3）硫化脂肪酸酯类：多采用现代工艺硫化，把天然油脂酯化后，油溶性得以保留，硫含量得到提高后，极压抗磨性均有提高，具有非常好的应用前景。

2.作用机理：

有机硫化物通常都有极性。在良好的工况条件下，有机硫化物能通过吸附作用在金属表面生成吸附膜。在中等载荷条件下，材料表面滑动产生的局部高温，有机硫化物和铁发生反应生成硫化铁膜，从而起到抗磨作用。当工况恶劣或进入极压条件时，由于C-S键断裂，可生成无机硫化铁保护膜。

有机硫化物的极压性与其反应活性有关，而其反应活性又取决于C-S键的强度。C-S 键强度愈差，极压性愈好，同时腐蚀性愈大（特别对铜）。

二、硫化极压抗磨添加剂的选择、误区及检测方法

对于待选的硫化添加剂，除了做必要指标的检测（如硫含量、粘度等），还提出要通过颜色、气味、铜腐蚀、极压性（PD）、抗磨性（PB）综合来评判一款硫化添加剂的性能，前三项（颜色、气味、铜腐蚀）很容易测出结果，极压性与抗磨性最为重要，也是客户采购添加剂最关心的指标，所以正确、准确检测其技术指标，分析其使用效果，对客户正确选择一款适合自己产品的添加剂尤为重要。

传统观念的误区认为：

1）硫化添加剂的硫含量越高，其极压抗磨性越高；

2）活性的比非活性的极压抗磨性要高；

3）PB、PD值越高的硫化添加剂，其实际加工性能越好。

极压性能测试方法有梯姆肯法（润滑剂的抗擦伤能力测定法GB／T ll144-89）、法莱克斯（Falex）法。

下面主要采用四球机法，又称润滑油承载能力测定法。试验方法按国家标准GB-3142进行。该方法可测定润滑剂的最大无卡咬负荷PB，烧结负荷PD和综合磨损值ZMZ。

下面以抚顺150sn为基础油，分别添加T40510%、YD-301510%，进行四球测试：

通过四球数据图及磨斑数值可以看出：油品在加工初期与加工后期磨斑指标差异不大，但800N—3000N这段加工区间指标往往会出现很大的波动差异，这段时间也是润滑油

由物理润滑向化学润滑过渡，由物理油膜生成化学油膜的过程阶段。由于旧的物理润滑油膜随压力、温度的增高而失去效应，新的化学极压油膜正处于形成过程中，这个阶段是整个润滑过程中润滑效果最薄弱的阶段，所以金属加工中的问题绝大多数是发生在这个新旧油膜更替的阶段。

我们把这个新油膜生成的整个过程分压力段用四球机细致检测出来，可以得到一条摩擦力与磨斑的曲线图，当油膜稳定的时候，这条曲线会是平稳的，但在生成化学油膜的阶段，由于极压剂里的化学物质正在发生剧烈反应，导致润滑不稳定，所以曲线会产生上下的波动，这个阶段是无法避免的，但这个线性波动的剧烈、长短程度是可以通过选用极压抗磨添加剂改善的。

综上所述：评判极压抗磨性能优良的着重点要放在“物理—化学油膜”生成过程中的线性波动上，而不是只关注硫含量高低、活性与否、PB和PD，从线性波动图上看，线性波动曲线越是平稳，时间越是短暂，它的使用效果就会越好。

三、总结

“线性理论”的提出，对了解极压抗磨添加剂、金属加工油在各个阶段的工作状况更为清晰，为问题解决、新品开发、油品配方体系优化指明了方向，对于整个金属加工行业具有里程碑的意义。