一、潤滑脂簡介
潤滑脂是將一種或幾種稠化劑分散到一種(或幾種)液體潤滑油中形成的一種固體或半固體狀的產物,潤滑脂實質上是一種稠化了的潤滑油,由稠化劑以膠團或纖維形式均勻地分散在基礎油中,形成膠體分散體系。稠化劑膠團或纖維結構通過范德華力和毛細管作用吸附住基礎油,形成脂。潤滑脂在常溫和靜止狀態(tài)時能夠保持一定的形狀而不流動, 可以粘附在金屬表面而不滑落,而當其受到高溫或超過一定限度的外力作用時,又能夠像液體一樣流動。因其具有良好的潤滑、抗水、防銹、抗磨、保護和密封等性能,被廣泛應用于航空、汽車、食品、儀表、鐵路等行業(yè)的軸承、齒輪、渦輪及其他機械部件上。
二、粘度測定及流變學研究的意義
潤滑脂屬于典型的非牛頓流體,潤滑脂的粘度和流變學特性在一定程度上決定了潤滑脂的使用性能。潤滑脂的流變特性直接影響潤滑脂工作過程中表現(xiàn)出的摩擦磨損性能、軸承啟動性能、振動噪聲等性能,與軸承流失、漏油、泵送流動性等使用性能密切相關。大量的研究和實踐表明,在潤滑脂的生產制備過程中,基礎油粘度、稠化劑種類、稠化劑含量、溫度和添加劑、制備工藝、纖維結構等因素均會對潤滑脂的粘度和流變學特性產生影響。
因此,在潤滑脂的生產加工工藝中,必須注意對粘度的控制和流變學特性的研究。根據不同的應用行業(yè)及使用用途,合理調節(jié)潤滑脂各組分的種類、含量及配比、微觀纖維結構等參數,優(yōu)化和改進制備工藝,生產出滿足不同行業(yè)及不同用途的產品。
三、潤滑脂粘度測量
使用DV3T錐板流變儀+TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)(如圖1所示),測試一種潤滑脂(用戶提供)在20℃和40℃條件下,粘度隨剪切速率改變而變化的情況。分析溫度和剪切速率對潤滑脂表觀粘度的影響情況,確定潤滑脂粘度的測試方法。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)用于控制樣品溫度,Rheocalc T軟件連接主機,進行程序編輯及數據采集,繪制粘度變化曲線,以及數據分析,測試數據及分析結果詳見圖2。使用Rheocalc T軟件編輯剪切率掃描程序,待樣品溫度穩(wěn)定后開始粘度測試,根據圖2 的結果可知,當剪切率增加時,該潤滑脂的粘度顯著下降,具有剪切變稀的特性,在20℃時粘度的下降速率高于40℃時的粘度下降速率。在確定潤滑脂表觀粘度的測試方法時,應通過調節(jié)轉子及轉速(或剪切率),使粘度計的扭矩讀數在10% - 90% 之間(中高扭矩為佳),以獲得穩(wěn)定且準確的粘度測試結果。根據圖3中扭矩隨剪切率變化的情況,該潤滑脂在20、40 ℃條件下進行剪切率掃描測試時,在4、8、20 1/S三種剪切率下,扭矩讀數在40-60%之間,因此,這三種剪切率均可以作為該潤滑脂的粘度測試條件。此外,為了獲得具有重現(xiàn)性的測試結果,必須確保測試條件的一致性(粘度計機型、轉子編號、轉速或剪切率、溫度、測試時間、樣品量等)。
錐板粘度計適用于微量樣品的粘度測試,測試所需樣品體積僅為0.5-2.0 mL(具體的樣品量與所使用的轉子型號相關),可有效節(jié)約測試成本;錐板粘度計使用錐形轉子及配套的樣品杯,可以計算精確的剪切率和剪切應力,得到絕對粘度;樣品杯中內置RTD溫度探針,通過外接循環(huán)水浴,可實現(xiàn)測試過程中樣品溫度的控制和測量;由于樣品量很少,可快速恒溫,有效提高測試效率。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度最高可達0.01℃,為粘度測試提供準確及穩(wěn)定的溫度條件。