黄金展位

国内流变仪测试润滑脂流变性方法浅谈

hengline
孙辉 崔阳 王明伟 李明慧

(鞍山海华油脂化学有限公司)

  摘 要:文章概述了国内研究润滑脂流变性的测试方法,并进行了分析。希望通过文章的分析对未来利用流变仪研究润滑脂流变学特性有所帮助。

  关键词:流变仪;润滑脂;测试方法

  引言

  1928年,流变学的奠基人宾汉根据古希腊哲学家赫拉克利特“一切皆流”,提出了“流变学”Rheology这一学科名[1]。流变学是研究材料变形与流动的一门科学。它主要是从τ、ε、T、r′和t等方面研究牛顿流体和非牛顿流体[2]。本文概述了国内研究润滑脂流变性的测试方法,并进行了分析。

  1 国内流变仪使用描述

  目前,国内研究润滑脂流变性使用的流变仪有:德国哈克150、RS6000、R/S流变仪,美国TA AR550、AR 2000ex流变仪,奥地利Anton Paar MCR301、302流变仪。

  2 国内流变试验

  设定剪切应力符号τ,剪切速率符号r′,温度符号T,时间符号t,表观粘度符号η,应变符号ε。

  王晓力等[3],设定r′0.01s-1和r′0-500(1.5min)-500(2min)-0s-1(1.5min),分别测量9种润滑脂在15℃、30℃、50℃、70℃、90℃条件下的强度极限和τ值。

  张国亮等,设定r′1000s-1,T5-80℃,t30min,测量5种复合润滑脂稳定性;r′4s-1-1500s-1-4s-1,取点间隔10s/点,测量复合润滑脂屈服τ和η变化。

  徐楠等,设定r′0.01s-1和100s-1,测量润滑脂网络结构强度和体系稳定性。

  史燕等,设定锥板间隙0.05mm,t600s,r′0-3000s-1,T25、50、75、100℃;r′0s-1-3000s-1-3000s-1(60s)-0s-1;锥板间隙0.05mm,t600s,T25℃,速度200、400、600、800、1000r/min;t600s,T25℃,r′为0-3000s-1,锥板间距0.05、0.1、0.2mm,分别测量锂基脂的黏度随T的上升而下降;相同r′下黏度、τ、触变环面积增大;τ随t增大而减小;黏度随r′的增大逐渐减小。

  吴迪等,设定r′0.001s-1-100s-1,结果表明:锂基脂在高r′时,τ随基础油黏度的增加而减小。

  李静等[4],设定r′0.00001-10000s-1,T25℃,测量锂基脂τ随r′的增加而增加;T25℃,τ1-1000Pa,测量锂基脂随τ的增加η逐渐降低;瞬态试验,T25℃,τ1-3000Pa,测量锂基脂随t的增大ε增加。

  姚立丹等[5],设定r′0.1-100s-1,T30-70℃、80-100℃、110-135℃、140-180℃,测量锂基脂的η在70-100℃、>135℃产生平台区;r′5s-1-50s-1-5s-1,T0-200℃,测量80℃左右锂基脂的触变环面积最大值。

  米红英等[6],设定r′0.00001-100s-1,T80、120、150℃,测量低速时复合稠化剂和基础油黏度高的润滑脂η和τ较大。

  张锋等,设定r′0.1-100s-1,T20℃,测量含纳米微粒锂基脂的η随纳米微粒含量的增加而增大。

  周维贵等[7],设定r′0.01~1000s-1,T25℃,测量随稠化剂含量增加屈服τ增大;25℃时,r′2s-1-50s-1-2s-1,测量不同稠化剂含量的锂基脂存在明显的剪切变稀现象;恒定角速度10rad/s,T25℃,测量锂基脂在低r′下结构破坏率与恢复率最大。

  吴宝杰等[8],程金山等,设定r′0.01-100s-1,T80、120、150℃,测量复合锂基脂在3种测试T下η随r′的增加逐渐降低。

  毛菁菁等,设定τ1-10000Pa(25℃)、10-100000Pa(-40℃),测量损耗系数小时复合锂基脂脆性大,损耗系数大时复合锂基脂更容易铺展。

  岳利义等[9],设定r′0.08s-1-100s-1-0.08s-1,30个点,10s取1点。测量石蜡基基础油润滑脂皂份含量最高,触变安定性最好。

  沈铁军等,设定T25℃,r′0.08s-1-500s-1(1.5min)-500s-1(10min)-0.08s-1(1.5min),测量锂钙基脂随静态热老化t的延长,触变环面积逐渐增大;T25℃,恒定角频率6.28rad/s,ε0.01-100%,测量经热老化试验后锂-钙基脂剪切变稀,结构稳定性变差;恒定r′500s-1,剪切t10min,然后固定ε0.03%,频率1Hz,振动扫描10min,测量随老化t延长储能模量逐渐减小。

  刘建秀等,设定r′0.01s-1-1000s-1-1000s-1(200s),测量润滑脂具有威森伯格效应;强迫振荡,τ1Pa,频率1Hz,持续500s,测量三种润滑脂的恢复能力顺序,且恢复速率在前100s内最快。

  何燕等,设定T25℃、130℃,r′2s-1-50s-1-2s-1,测量3种高温脂η均随r′的升高而降低;恒定角速度10rad/s,ε0.001-1%,T25℃、130℃,测量高温时3种高温脂均更易从以弹性为主转向以黏性为主。

  周伟东等[10],设定T25℃,r′0~50s-1,测量添加T602的锂基脂抗剪切能力最差,而长t静置后结构恢复能力最强;T25℃,ε0.01-100%,测量加入增黏剂后锂基基础脂的弹性模量减小,形变增大。

  3 分析

  目前,国内建立了润滑脂旋转稳态和震荡动态流变测试,研究润滑脂的流变性。在τ-T研究中,T集中在180℃及180℃以下,对大于180℃的τ随T变化尚未见文献报道;r′设定在0.00001-1000s-1之间,数值设定差异较大;触变环面积评价润滑脂触变性报道较多,r′范围最小2-50-2s-1,最大0-3000-0s-1,T和保留t各不相同,但如何设定相应的r′、t,尚未见相应的文献报道;关于震荡动态τ扫描测量润滑脂流变性,有关参数设定的依据也尚未见文献报道。

  近年来,国内采用流变仪测量润滑脂流变学特性的研究越来越引起研究人员的注意,并取得了一定的成果。目前采用流变仪研究润滑脂流变学特性主要分为旋转稳态测试和震荡动态测试两种,但测试条件各不相同,建立方法的依据也尽不相同,且依据不是很充分,绝大部分测试人员采用的是平行板试验。研究方法多在各自的特定条件下进行,与实际工况多有不符,造成理论与实际应用的差异。笔者认为,考察实际工作环境参数,转换为流变参数,建立合适的润滑脂流变学测量方法,是未来利用流变仪研究润滑脂流变学特性的重要方向。

  参考文献

  [1]王振东.流变学的研究对象[J].力学与实践,2001,23(4):68-71.

  [2]周维贵,等.基础油对锂基润滑脂流变性的影响[J].润滑与密封,2016,41(9):88-91.

  [3]王晓力,等.国产润滑脂流变参数的确定与研究[J].摩擦学学报,1997,17(3)232-237.

  [4]李静,等.锂基润滑脂屈服τ测定方法的探讨[J].润滑与密封,2007,32(4):167-169.

  [5]姚立丹,等.锂基润滑脂流变学的特性[J].石油学报,2011(增刊):1-5.

  [6]米红英,等.高原地区车辆轮毂轴承润滑脂流失失效原因分析[J].石油学报,2011,10:24-27.

  [7]周维贵,等.基于石蜡基油的锂基润滑脂流变性研究[J].石油炼制与化工,2014,45(6):90-95.

  [8]吴宝杰,等.轮毂轴承润滑脂失效的流变学分析[J].润滑与密封,2013,38(8):76-95.

  [9]岳利义,等.基础油对锂基润滑脂触变性的影响[J].合成润滑材料,2011,38(2):1-3.

  [10]周伟东,等.增粘剂对锂基润滑脂流变性能影响[J].润滑与密封,2015,40(3):88-91,97.

  作者简介:孙辉(1982,2-),男,籍贯:辽宁省鞍山市,现职称:中级工程师,学历:本科,研究方向:技术研发与售后服务。

来源:《科技创新与应用》2017年15期