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金属加工油之攻丝油的常见问题及解决方法

来源:本站 发布时间:2015/8/26 15:27:16 浏览量:
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 金属加工油之攻丝油的常见问题及解决方法 

---沧州市亿达渤润石化有限公司

【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:攻丝油 市场现状;问题发生原因及相应的解决方法;原材料配比及各自优缺点的分析;

关键词:“亿达渤润-线性理论”;铜腐蚀、钢腐饰、抗磨性、极压性

攻丝 又称攻牙,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。

一、 市场现状

   目前,攻丝加工时所采用的润滑剂有很多,如机械油、抗磨液压油、菜籽油、油漆、食醋、油酸、乳化液、攻丝油等等,价格有高有低,油品品质参差不齐。

1. 冒烟

2. 牙形不均匀、光洁度差

3. 丝锥易“秃顶”、易断牙,加工效率低 

  在设备、丝锥、被加工材料相对稳定的情况下,出现上述问题,基本可以判定是攻丝加工时所采用的润滑剂不达标所造成,尤其是不锈钢、钛合金等难加工材质攻丝加工时问题更为明显。终端用户在选择润滑剂时,往往只注重采购单价,但从综合成本的角度考虑,机油、菜籽油等并不划算,因为丝锥损耗、生产效率低下等隐性成本可能更高。

  攻丝加工时,丝锥/丝攻与切削材料成楔形接触,丝锥三面被切削材料所包围,切削扭矩大、排屑困难,散热不及时,短时间内会在丝锥表面形成“红热现象”,极易造成丝锥磨损过快、“秃顶”现象,尤其是加工深孔或不锈钢等难加工材料时,经常会出现崩刃或者断丝锥。因此,较低的摩擦系数、较高的极压抗磨性、良好的渗透性,已成为选择攻丝油的硬性需求,以降低丝锥工作时候的摩擦力,以便延长丝锥使用寿命、提高螺纹光洁度。 

二、 案例分析

以不锈钢攻丝加工为例,通过下面的测试,具体分析一下攻丝油性能的优劣。油样均来自山东某大型不锈钢紧固件企业,油品使用情况在业内具有一定的代表性,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

客户反应ABC三款油在试用周期中,除了烟雾大、丝攻不耐磨外,在10~30天左右,均不同程度的出现“粘机台”的现象,油品D的使用尚可,只是采购单价较高,且由于粘度大,造成油品损耗量偏大。

下表为主要对比数据:

项  目 A B C D GS-4030
运动 粘度(40℃) 41 37.6 41 122.5 40
铜腐蚀(100℃,3h) 1a 1a 1a 4c 1a
实验力N/ 磨斑mm (1450r/min) 1000N 0.7 0.64 0.64 0.57 0.65
1500N 0.88 0.87 0.79 0.6 0.84
2000N 0.97 1.11 1.01 0.72 0.91
3000N 1.93(冒烟) 1.3(冒烟) 1.27(冒烟) 1.12 1.05
4000N 烧结 烧结 烧结 1.31 1.08
5500N --- --- --- 1.42 1.24
6080N --- --- --- 1.54 1.36
自动加载7845N(1000r/min) 7058N烧结 6211N烧结 7019N烧结 磨斑2.54 磨斑1.5

实验步骤:

① 外观及气味等常规项可直接对比;

② 粘度测试:结果详见上表;

③ 铜腐蚀测试,如下:

  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,GS-4030的测试结果,为1a。 

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):

纵向轴:四球磨斑数值            横向轴:试验力数值

1公斤=9.81N;  在同等实验力下,磨斑、摩擦力越小,说明油品极压抗磨性越好,对工件及设备的保护越强。

⑤四球机烧结负荷实验 数据(设备型号MRS-10D微机控制电液伺服四球摩擦试验机):

项目 油样A 油样B 油样C 油样D GS-4030
设定试验力 N 7845 7845 7845 7845 7845
实际试验力 N 7058 6211 7019 7845 7845
摩擦力 平均值 N 15.6 14.9 16 16.8 11.4
摩擦力 峰值 N 153 211 204 25 16
磨斑 mm 烧结 烧结 烧结 2.54 1.5

油样A


300N起步(基础油的最低值),主轴转数1000r/min,以20N/S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


300N起步(基础油的最低值),主轴转数1000r/min,以20N/S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

   从300N起步(基础油的最低值),主轴转数1000r/min,以20N/S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

  300N起步(基础油的最低值),主轴转数1000r/min,以20N/S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


  300N起步(基础油的最低值),主轴转数1000r/min,以20N/S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ABCD的部分截图,包括油品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:

通过颜色、气味、铜腐蚀及专业的四球机测试与分析得出:

⑴ 通过“亿达渤润-线性理论”分析,油样ABC3000N的实验力下产生浓烟,建议在轻载轻负荷的工况下使用;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款油均采用 “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。“粘机台”的现象说明这三款油的配方体系中都含有植物油成分。

⑵ 油样DABC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、工件携油量大。

⑶ GS-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;运用“亿达渤润—自动加载理论” 测试时GS-4030的磨斑是1.5mm,远远低于油样D2.54mm;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、稳定的油品必然受到市场青睐,可能油品单价略高,但市场用户也慢慢习惯对生产成本进行综合核算,以此去衡量金属加工油的综合性价比。就整体趋势而言,加工油的技术将以追求高效率、高性能和低能耗为目标,引领润滑油工艺技术不断向前发展。

备注

①  “亿达渤润-线性理论”在《润滑油品导购》 2015年第四期<< span="">“亿达渤润-线性理论”在金属加工油领域的重要意义>一文中有详细介绍。

② “亿达渤润-自动加载理论” 在《润滑油品导购》 2015年第九期<< span="">“亿达渤润-自动加载理论”在金属加工油领域的重要意义>一文中有详细介绍。

③ 由于篇幅所限,详细试验过程及截图请登录“公司网站---技术交流---常见问题”

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