一種超精油的研制

田前進，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行光整加工。超精研加工方法(簡稱超精加工)是一種精密及經(jīng)濟的加工工藝，在軸承制造的光整加工中占據(jù)首要地位[1]。針對軸承超精研磨需要，同時考慮滿足其他機械加工行業(yè)精密磨削使用，進行了超精油的研制，其性能要求如下：

(1)突出的潤滑性能，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

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，而且容易發(fā)熱，影響冷卻效果，同時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，導致潤滑性變差，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)驗表明，超精研及精磨過程中油品在40 ℃時運動黏度應保持在2～10 mm2/s，而在4.5～5.5 mm2/s時效果更好。

煤油等溶劑油通常表現(xiàn)出較好的清洗沉降性，然而閃點偏低，在研磨過程中，會產(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)油應具有較高的閃點。同時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、閃點較高且抗氧化性較好的復合基礎(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。實際經(jīng)驗表明，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時往往會導致磨加工不能正常進行，造成“打滑”現(xiàn)象，無法將金屬從工件上削掉。因此選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)，與抗磨劑復配能夠有效提高油品的潤滑性。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，防銹劑對金屬具有較強吸附力，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性(W/O型乳化體可能使油的黏度成倍增加)，降低潤滑性，同時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 復合配方確定

在基礎(chǔ)油和添加劑的選擇過程中，排除了對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 性能指標及應用效果

研制的超精油具有適宜的黏度和較高的閃點，表現(xiàn)出良好的潤滑性、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 運動黏度

根據(jù)GB/T 265—2004《石油產(chǎn)品運動黏度測定法和動力黏度計算法》，檢測超精油在40 ℃時的運動黏度，要求在4.5～5.5 mm2/s之間。

3.2 閉口閃點

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

3.3 最大無卡咬載荷(Pb值)

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

3.4 銅片腐蝕

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

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 應用效果

研制的超精油已經(jīng)在一些軸承企業(yè)得到了應用，取得了很好的效果。在實際生產(chǎn)的超精研與精磨過程中體現(xiàn)出了良好的潤滑、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，在實際應用中具有較長的使用壽命，能夠有效提高工件表面的加工質(zhì)量并降低損耗，同時有利于改善車間環(huán)境，基本達到了預期目的。