潤滑液極壓性能測定法梯姆肯法

1范圍

1.1本標準規定了使用梯姆肯極壓試驗機測定潤滑液承載能力的方法。本標準適用于評價(jià)潤滑液的極壓性能。

注:本標準適合測定黏度在40C下低于5 000 mm2 /s的試樣。測定較高黏度的試樣,參照9.1中的注2。

1.2本標準中采用國際單位制單位。但本標準用的設備采用的是英制單位,因此，當涉及到試驗設備和試件,保留了英制單位。

1.3本標準涉及某些有危險的材料、操作和設備,但是無(wú)意對與此有關(guān)的所有安全問(wèn)題都提出建議。因此,用戶(hù)在使用本標準之前應建立適當的安全和防護措施,并確定有適用性的管理制度,詳見(jiàn)附錄C。

2規范性引用文件

GB/T 686化學(xué)試劑 丙酮

SH 0114航空 洗滌汽油

SH/T0203潤滑脂極壓性能測定法(梯姆肯試驗機法)

3術(shù)語(yǔ)和定義.

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標準。

3.1

極壓添加劑extreme pressure(EP)additive

能和接觸的金厲表面起反應形成--種高熔點(diǎn)無(wú)機薄膜以防止在高負荷下發(fā)生熔結、卡咬(或咬粘)、劃痕或刮傷的添加劑。

3.2

潤滑劑lubricant

加到兩相對運動(dòng)表面間能減小摩擦、降低磨損的物質(zhì)。

3.3

刮傷scoring

在測定潤滑劑承載能力的過(guò)程中,當潤滑劑薄膜破裂,試塊表面沿滑動(dòng)方向產(chǎn)生寬而深的犁痕式破壞現象。

3.4

麝損wear

指測定潤滑劑極壓性能時(shí),試件表面物質(zhì)不斷損失或產(chǎn)生殘余變形的現象。

3.5

潤滑劑承載能力load-carrying capacity of a lubricant

通常指在給定試驗條件下,潤滑劑能承受使相互接觸的表面不產(chǎn)生刮傷、卡咬或者金屬間的表面熔結等破壞形式的最大負荷或壓力。

3.6

OK值OK value

在測定潤滑劑承載能力過(guò)程中,沒(méi)有引起刮傷或卡咬時(shí)加在負荷杠桿砝碼盤(pán)上的最大質(zhì)量(重量)。

3.7

刮傷值score value

在測定潤滑劑承載能力過(guò)程中，出現刮傷或卡咬現象時(shí)加在負荷杠桿砝碼盤(pán)上的最小質(zhì)量(重量)。

注:當潤滑油膜大量存在,試塊上則得到光滑的磨痕。當油膜破裂,則發(fā)生刮傷或試塊的表面破壞,見(jiàn)圖1.最jian單且最容易辨認的刮傷形式是:試塊上磨痕比較寬,且有犁痕產(chǎn)生,試環(huán)表面上有過(guò)量金屬堆積,這種表面破壞的形式經(jīng)常會(huì )遇到。但是,也有如下的情況產(chǎn)生:磨痕表面比較光滑,但存在局部的破壞，即劃痕延伸到磨痕之外,這種情況也視為刮傷。還有一種情況是:雖然在光滑的磨痕內有劃痕產(chǎn)生,但未延伸到磨痕之外,這種情況不認為刮傷。

3.8

卡咬或表面熔結seizure or asperity welding

試件摩擦表面間金屬的局部熔結。在卡咬發(fā)生時(shí),通常在試環(huán)表面出現條紋、摩擦磨損增加或者有異常的噪聲和振動(dòng)。在整個(gè)試驗方法中,術(shù)語(yǔ)卡咬應理解為:-般的卡咬或表面熔結。

4方法概要

4.1在開(kāi)始試驗前,試樣需預熱到37.8C土2.8C。試驗時(shí),一個(gè)鋼制試環(huán)緊貼著(zhù)--個(gè)鋼制試塊轉動(dòng)。轉動(dòng)速度為123. 71 m/ min士0.77 m/ min( 405.88ft/ min士2.54ft/ min) ,此速度相當于軸速800 r/ min土5 r/ min。

4.2需要確定的兩個(gè)值:在旋轉的試環(huán)和固定的試塊之間的油膜破裂而引起卡咬或刮傷的最小質(zhì)量(重量)，即刮傷值。在旋轉的試環(huán)和固定的試塊之間的油膜不破裂而不引起卡咬或刮傷的最大質(zhì)量(重量),即OK值。

5意義與用途

本方法廣泛用于測定潤滑液的極壓性能。用戶(hù)在確定規格值時(shí)應考慮方法的精密度和偏差。

6試驗裝置

6.1 梯姆肯試驗機:詳見(jiàn)附錄A和圖2。

6.2試樣供給裝置:用于給試件提供試樣,詳見(jiàn)附錄A.

6.3加載裝置,要求能以 0.907 kg/s~1. 361 kg/s(2 lb/s~3 lb/s)的均勻速率施加和卸除加載砝碼。

詳見(jiàn)附錄A。

6.4顯微鏡;低倍數(50倍~60倍),有足夠的清晰度,且帶有測微器，以便測量磨痕寬度，測量精度為士0.05 mm(士0.002 in)。

6.5計時(shí)器:要有“分"和“秒"刻度度量。

6.6溫度計:水銀襻式溫度計 ,測量范圈0°C~100C ,分度值為0.1C.

7試劑與材料

7.1丙酮;符合 GB/T 686的要求。

7.2航空洗滌汽油:符合 SH 0114的要求。

7.3試環(huán):滲 碳鋼制，洛氏硬度HRC為58~62,或維氏硬度HV為653~756。試環(huán)寬度為13.06 mm士0. 05 mm(0. 514 in士0. 002 in),周長(cháng)為154. 51 mm士0. 23 mm(6. 083 in士0. 009 in),直徑為49. 2+0.00 mm(1. 938+0.00 in) ,最大半徑偏心率為0. 013 mm(0. 000 5 in)。表面粗糙度為0.51 um ~0. 76 um(20 pin~30 pin)C. L. A(輪廓算術(shù)平均偏差)。

注:試環(huán)可由Falex公司提供,零件號為F-25061。

7.4試塊:滲碳鋼制，洛氏硬度HRC為58~62,或維氏硬度HV為653~756.試塊表面寬12. 32 mm士0.05 mm(0. 485 in+0. 002 im),長(cháng)為19. 05 mm士0.41 mm(0. 750 in士0.016in)。每個(gè)試塊有四個(gè)試驗表面,表面粗糙度為0. 51 靘~0. 76靘(20 pin~30 pin)C. L. A(輪廓算術(shù)平均偏差)。

注:試塊可由Falex公司提供,零件號為F-25001。

8儀器的準備

8.1用航空洗滌汽油和丙酮依次清洗與試樣接觸的零部件,接著(zhù)吹干。最后用約1L的試樣沖洗油路,然后排放干凈。

8.2選一套新試件,并用航空洗滌汽油清洗干凈,接著(zhù)用潔凈綢布或過(guò)濾紙擦干。在安裝試件時(shí),先用丙酮擦拭干凈，隨后吹干。切忌用具有承載性能的溶劑如:四氯化碳擦拭試件,以免影響試驗結果。

8.3

仔細安裝試驗機,見(jiàn)圖3,把試環(huán)裝在主軸上,適當上緊,避免過(guò)緊而變形。按同樣的要求,把試塊裝在試塊架中。調整杠桿系統，使所有刀刃全部對準,使杠桿嚴格保持水平。將選定的砝碼,放在加載裝置的加載盤(pán)上,將加載盤(pán)上的彈簧掛在負荷杠桿末端的坡口上，要避免沖擊試件。用試樣涂抹試塊和試環(huán),慢慢用手或其他方法轉動(dòng)主軸幾周,如果安裝正確,覆蓋在試驗環(huán)上的試樣將被涂拭均勻。

注:建議用數字式檢測器檢查主軸上試環(huán)的徑向跳動(dòng),不應大于0.025mm(0.001in)。

9試驗步驟

9.1將試樣約3L注人試驗油箱,液面距頂部約76mm(3in),預熱到37.8C士2.8C。

注1:試樣可采用浸沒(méi)式加熱,但為防止試樣過(guò)熱,可以用攪拌或試樣循環(huán)的方式解決。也可事先將試樣預熱后,再注人試驗油箱。

注2:對于黏度在40七下高于5000mm2/s的試樣,通常不能在37.8C士2.8C的溫度下進(jìn)行試驗。因為在此溫度下,試樣的泵送性比較差。但從一些有限的試驗結果表明試樣被加熱到65. 6C士2.8C進(jìn)行試驗,對OK值或刮傷值沒(méi)有影響。本方法可以使用方法SH/T0203中潤滑脂的進(jìn)樣器，在室溫下測定高黏度的試樣,但由于泄漏使得試樣供給困難- - 些。

9.2全開(kāi)油箱出口閥,讓試樣流經(jīng)試環(huán)進(jìn)人油池,當油池半滿(mǎn)時(shí),啟動(dòng)電動(dòng)機并試運轉30s。如果試驗設備配有加速控制系統,啟動(dòng)電動(dòng)機后均勻增加速度,15s達到800r/min士5r/min,15s完成試運轉。

9.3  30s試運轉之后,啟動(dòng)計時(shí)器且以8.9 N/s~13. 3 N/s(2 lbf/s~3 lbf/s)的加載速度施加-一個(gè)比估計刮傷值小的負荷。在無(wú)法估計時(shí),建議起始負荷為133.4N(30Ibf).值得注意的是:負荷杠桿、彈簧重量及砝碼盤(pán)不計人加載負荷。另外， 即使選用了最di的起始負荷,也必須是26. 6 N(6 lbf)的倍數。施加負荷后,以800 r/min士5 r/ min的軸速運轉10 min士15 s。

9.4如果在負荷施加后有明顯的刮傷跡象，如有異常震動(dòng)、噪聲等應立即停機,關(guān)閉試樣出口閥,并卸掉負荷。因為深度刮傷產(chǎn)生高溫,甚至會(huì )改變整個(gè)試塊的表面特性,導致試塊報廢。值得注意的是:在這種情況下,試驗機和試塊過(guò)熱,避免直接接觸。

9.5如果不發(fā)生刮傷現象,讓試驗機運轉10min士15s,然后轉動(dòng)加載裝置旋鈕卸掉負荷,同時(shí)關(guān)閉主軸電機和試樣出口閥，移開(kāi)負荷杠桿,取出試塊,在放大倍率為1的物鏡下觀(guān)察試塊表面。只要磨痕出現任何刮傷或焊點(diǎn)，則試樣在此-級負荷下失效。

注:顯微鏡用于測定試塊的磨痕寬度。

9.6 如果不發(fā)生刮傷,翻轉試塊,換上新試環(huán),增加44.5 N(10 lbf)負荷,按照9.5重復試驗,直至出現刮傷為止。然后再由刮傷負荷降低22.2 N(5 lbf),進(jìn)行最后一次試驗。

注:每次進(jìn)行完一級負荷的試驗,再進(jìn)行下級負荷試驗時(shí),應使油箱內的試樣溫度冷卻到37.8C士2.8C.且在主軸溫度低于65. 6C士2.8"C時(shí),安裝新試環(huán)和翻轉試塊。因為深度刮傷產(chǎn)生高溫,甚至會(huì )改變整個(gè)試塊的表面特性,導致試塊報廢。

9.7如果在133.4N(30Ibf)負荷下產(chǎn)生刮傷,減少26.6N(6Ibf)進(jìn)行試驗,直到不出現刮傷，然后再增加13.3 N(3 lbf)負荷,進(jìn)行最后一次試驗。

9.8 如果某一級負荷的磨痕對于確定開(kāi)始刮傷有疑問(wèn)，則在此相同負荷下,重復試驗。如果第二次試驗產(chǎn)生刮傷,則這-級負荷為刮傷負荷。如果第二次試驗不產(chǎn)生刮傷,則此負荷為不刮傷負荷。如果第二次試驗仍產(chǎn)生疑問(wèn),不要簡(jiǎn)單地對這一負荷級做評價(jià)?？稍诟咭患壺摵上逻M(jìn)行試驗,借助高一級負荷試驗結果確定有疑問(wèn)一級負荷的結果。如果高一級負荷下是刮傷,則原先有疑問(wèn)一級負荷也應判斷為刮傷。

10 計算

10.1根據實(shí)際需要,可計算試環(huán)和試塊之間的接觸壓力。在OK值被確定之后,卸下試塊,用航空洗滌汽油和丙酮清洗并吹干。用顯微鏡上的測微器測量0K值下的磨痕寬度,測準到0.05 mm(0. 002 in)。用式(1)或(2)計算接觸壓力C:

C1 = [L(X +G)]/YZ或[20(X +G)]/Z ... .......... ..........（1）

或C2 = 9.81[L(X' + 0. 454G)]/Y'Z’ ...............（2）

式中:

C1-----接觸壓力 ,psi;

C2------接觸壓力,MPa;

L------負荷杠桿力臂比,10;

X------加在砝碼盤(pán)上的質(zhì)量(重t),lb;

G------負荷杠杵常數(數值在每臺試驗機的杠桿臂上有標識);

X'- -----加在砝碼盤(pán)上的質(zhì)量(重量) ,kg;

Y------磨痕長(cháng),0.5 in;

Y'------磨痕長(cháng),12.7 mm;

z------- 磨痕的平均寬度,in. ;

Z'----磨痕的平均寬度,mm。

10.2為方便使用,以 psi表示的接觸壓力詳見(jiàn)表F.1.

11 報告

根據加在負荷杠桿臂末端砝碼盤(pán)上的質(zhì)量(重量),不包括砝碼盤(pán)組件,報告OK值和刮傷值。報告值在13. 608 kg(30 lb)以上,應報告2. 268 kg(5 lb)的倍數。報告值在13. 608 kg(30 lb)以下,應報告1. 361 kg(3 lb)的倍數。

12精密度

按下述規定判斷試驗結果的可靠性(95%置信水平):

12.1 重復性r

同一操作者使用同一儀器,按照規定的正確方法測定同一試樣,重復測定的兩個(gè)結果之差不超出下

述值:

r = 30%X................... (3)

式中:

X------兩次試驗結果的平均值,kg(lb)。

12.2 再現性R

不同的操作者使用不同的儀器,按照規定的正確方法測定同一試樣,測定的兩個(gè)結果之差不超出下述值:

R=74%X----------(4)

式中:

X------兩次試驗結果的平均值,kg(lb)。

12.3 1復性和再現性典型值

為方便使用,表1給出了典型OK值的重復性和再現性極限。