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润滑剂的应用场合分类

2012-01-04    中国润滑油信息网  

  ISO6743“润滑剂、工业润滑油和有关产品的分类(L类)”标准将润滑剂产品分为18个组,按字母A~Z排列。

  A:全损耗系统Total loss systems

  B:脱膜Mould release

  C:齿轮Gears

  D:压缩机(包括冷冻机和真空泵)Compressors (including refrigeration and vacuum pumps)

  E:内燃机Internal combustion engine

  F:主轴、轴承和离合器Spindle bearings,bearings and associated clutches

  G:导轨Slideways

  H:液压系统Hydraulic systems

  M:金属加工Metal working

  N:电器绝缘Electrical insulation

  P:风动工具Pneumatic tools

  Q:热传导Heat transfer

  R:暂时保护防腐蚀Temporary protection against corrosion

  T:汽轮机Turbines

  U:热处理Heart treatment

  X:用润滑脂的场合Applications requiring grease

  Y:其他应用场合Other applications

  Z:蒸汽汽缸Steam cylinders

  S:特殊润滑剂应用场合Applications of particular lubricants

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  固体润滑剂

  这类润滑材料虽然历史不长,但其经济效果好,适应范围广,发展速度快,能够适应高温、高压、低速、高真空、强辐射等特殊使用工况,特别适合于给油不方便、装拆困难的场合。当然,它也有摩擦系数较高、冷却散热不良等缺点。

  习惯上人们把固体润滑剂分为无机物和有机物两类。前一类包括石墨、二硫化钼、氧化物、氟化物、软金属及其它;后一类包括聚四氟乙烯、尼龙、聚乙烯、聚酰亚胺等。按其形状可分为固体粉末、薄膜和自润滑复合材料三种。固体粉末可分散在气体、液体及胶体中使用;薄膜有喷涂、真空沉积、火焰喷镀、离子喷镀、电泳、烧结等多种;至于复合材料的生产工艺则是更多种多样,是新兴的重要润滑材料。

  石墨有天然石墨和人造石墨,它是六方晶体的层状结构。石墨是黑色、柔软、在化学上非常稳定的物质,几乎不受所有有机溶剂、腐蚀性化学药品的侵蚀,还具有不受很多熔融金属或熔融玻璃浸润的特点。因此,石墨与水、溶剂、油脂、橡胶、树脂、一些金属等混合时不失掉其特性。石墨的热膨胀系数和弹性模量都较小,能抗热冲击。石墨的使用温度范围为:-270-1000℃(大气中),熔点3500℃,450-500℃时氧化。另外石墨具有良好的导电性和导热性。石墨的结晶性、杂质、粒度和粒子形状对石墨的润滑性有较大影响,外部使用条件如环境温度、使用温度速度和负荷也对其润滑性有影响。石墨润滑剂的应用多见于复合材料中或与其它固体润滑剂共用,单独用石墨作为润滑剂的不多,有水基石墨润滑剂、油基石墨润滑剂等。

  二硫化钼具有黑灰色金属光泽,一样有六方晶体层状结构,摩擦系数可低到0.04,而且对热或化学都比较稳定。二硫化钼的使用温度为:-270-350℃(大气中),熔点1250℃,380-450℃时氧化。二硫化钼能抗大多数酸的腐蚀。在室温、湿空气中二硫化钼的氧化是轻微的,但结果能得到一个可观的酸值。一般认为,对于重负荷、中低速、高(低)温下的滑动摩擦部件,应用二硫化钼粉剂能发挥其优良效果,市售的二硫化钼粉剂的纯度在98-99.8%。很少使用二硫化钼单体粉剂,在多数情况下常常混用必要的其它物质。常见的有二硫化钼糊状润滑剂和二硫化钼润滑油脂。

  聚四氟乙烯等塑料具有良好的润滑性、吸震性、抗冲击性、抗腐蚀性和绝缘性。聚四氟乙烯的使用温度为:-270-260℃。

  金、银、锌、铅、锡之类的软金属作为固体润滑剂的应用方法有二:一是以薄膜形式应用,如铅锌锡这样的低熔点金属,铜和青铜等并非低熔点,有时也是这样使用。

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  液体润滑剂

  这是用量最大、品种最多的一类润滑材料,包括矿物油、合成油、动植物油和水基液体等。由于这些液体润滑剂有较宽的粘度范围,对不同的负荷、速度和温度条件下工作的运动部件提供了较宽的选择余地。流体润滑剂可提供低的、稳定的摩擦系数,低的可压缩性,能有效地从摩擦表面带走热量,保证相对运动部件的尺寸稳定和设备精度,而且多数是价廉产品,因而获得广泛应用。矿物油是目前用量最大的一种液体润滑剂。

  水具有良好的导热性,资源丰富,价廉易得,但其粘度太小,因此必须添加增粘剂或油性剂。目前大量使用的有水基切削液和水-乙二醇液压液,这是一类很有发展前途的润滑材料,设想将来世界石油资源枯竭时,这将是代替矿物油的重要润滑材料。

  动植物油中主要是植物油,如菜籽油、茶籽油、蓖麻油、花生油和葵花籽油等,其优点是油性好,生物降解性好。缺点是氧化安定性和热稳定性较差,低温性能也不够好。目前仍为某些切削液的重要组分。随着石油资源的逐渐短缺以及环保要求的日益苛刻,人们又重新重视动植物油脂作为润滑材料的开发应用,希望通过化学方法改善其热氧化稳定性和低温性能,作为未来代替矿物油的重要润滑材料。

  合成油是第二次世界大战中发展起来的。合成油又包含多种不同类型、不同化学结构和不同性能的化合物,多使用在条件比较苛刻的工况下。首先用于军用,逐渐向民用推广,这也是未来取代矿物油的重要润滑材料。近年来,合成润滑油脂得到了更加广泛的使用和认同。

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  气体润滑剂

  气体可以像油一样地成为润滑剂,适用于流体动力润滑的物理定律,也可应用于气体。气体的粘度很低,意味着其膜厚也很薄。所以,流体动压气体轴承(气体动压轴承)只适用于高速、轻载、小间隙和公差控制得十分严格的情况下。由于这种缘故,一般较常用的是气体静力轴承,它能承受较高的载荷,对间隙和公差的要求不太苛刻,还能用于较低速度下,甚至于零速时。

  气体润滑可以用在比润滑油和润滑脂更高或更低的温度下,可在-200℃——+2000℃范围内润滑滑动轴承,其摩擦系数低到测不出的程度,轴承稳定性很高。在高速精密轴承中可获得高刚度(例如医用牙钻和精密磨床主轴和惯性导航陀螺等),且没有密封与污染问题。其缺点是承载能力很低,要求轴承的设计和加工难度很高。在开车、停车瞬间极易损伤轴承表面。

  常用气体润滑剂有空气、氦、氮、氢等。要求清净度很高,使用前必须进行严格的精制处理。

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  半固体润滑剂

  这是在常温、常压下呈半流体状态,并且有胶体结构的润滑材料,称为润滑脂。一般分为皂基脂、烃基脂、无机脂、有机脂四种。它们除具有抗摩、减磨性能外,还能起密封、减震等作用,并使润滑系统简单、维护管理方便、节省操作费用,从而获得广泛使用。其缺点是流动性小,散热性差,高温下易产生相变、分解等。润滑脂产量占整个润滑剂总产量的比例虽然不大,约2%左右,但在润滑领域中所起的作用却很大,据统计,大约90%的滚动轴承是用脂润滑的。而且目前滚动轴承的失效中,大约43%是由于不适当的润滑所引起的。因此必须重视润滑脂的质量和产品构成。因为锂基脂具有多方面的优良性能,因而获得大量使用。先进工业国家的锂基脂产量一般占其润滑脂总产量的60%以上。我国锂基润滑脂的产量在2000年首次达到60%以上。

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  四类润滑剂的比较

  1、流体动力润滑性能:油优,脂一般,固体润滑剂无,气体良;

  2、边界润滑性能,油差至优,脂良至优,固体润滑剂良至优,气体差;

  3、冷却性能:油很好,脂差,固体润滑剂无,气体一般;

  4、低摩擦:油一般至良,脂一般,固体润滑剂差,气体优;

  5、易于加入轴承:油良,脂一般,固体润滑剂差,气体良;

  6、保持在轴承中的能力:油差,脂良,固体润滑剂很好,气体很好;

  7、密封能力:油差,脂很好,固体润滑剂一般至良,气体很好;

  8、防大气腐蚀:油一般至优,脂良至优,固体润滑剂差至一般,气体差;

  9、温度范围:油一般至优,脂良,固体润滑剂很好,气体优;

  10、蒸发性:油很高至低,脂通常低,固体润滑剂低,气体很高;

  11、闪火性:油很高至很低,脂通常低,固体润滑剂通常低,气体决定于气体类型;

  12、相容性:油很高至一般,脂一般,固体润滑剂优,气体通常良;

  13、润滑剂价格:油低至高,脂相当高,固体润滑剂相当高,气体通常很低;

  14、轴承设计复杂性:油相当低,脂相当低,固体润滑剂低到高,气体很高;

  15、寿命决定于:油衰败和污染,脂衰败,固体润滑剂磨损,气体保持气体共给能力。

  当用纯矿物油不能满足轴承要求时可考虑采取的解决方案:1、负荷太大:选用较粘的油、极压油、润滑脂、固体润滑剂;2、速度太高(可能造成温度太高):增加润滑油量或油循环量、粘度较小的油、气体润滑;3、温度太高:采用添加剂或合成油、较粘的油、增加油量或油循环量、固体润滑剂;4、温度太低:较低粘度油、合成油、固体润滑剂、气体润滑;5、太多磨损碎片:增加油量或油循环量;6、污染:油循环系统、润滑脂、固体润滑剂;7、需要较长寿命:较粘的油、添加剂或合成油、油量较多或油循环润滑脂。

  影响选择润滑剂类型的两个主要因素是速度和负荷。

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