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,但是無意對與此有關的所有安全問題都提出建議。因此,用戶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,詳見附錄C。

2規范性引用文件

GB/T 686化學試劑 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術語和定義.

下列術語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--種高熔點無機薄膜以防止在高負荷下發生熔結、卡咬(或咬粘)、劃痕或刮傷的添加劑。

3.2

潤滑劑lubricant

加到兩相對運動表面間能減小摩擦、降低磨損的物質。

3.3

刮傷scoring

在測定潤滑劑承載能力的過程中,當潤滑劑薄膜破裂,試塊表面沿滑動方向產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,試件表面物質不斷損失或產生殘余變形的現象。

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程中,沒有引起刮傷或卡咬時加在負荷杠桿砝碼盤上的最大質量(重量)。

3.7

刮傷值score value

在測定潤滑劑承載能力過程中，出現刮傷或卡咬現象時加在負荷杠桿砝碼盤上的最小質量(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,則發生刮傷或試塊的表面破壞,見圖1.最jian單且最容易辨認的刮傷形式是:試塊上磨痕比較寬,且有犁痕產生,試環表面上有過量金屬堆積,這種表面破壞的形式經常會遇到。但是,也有如下的情況產生: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。在卡咬發生時,通常在試環表面出現條紋、摩擦磨損增加或者有異常的噪聲和振動。在整個試驗方法中,術語卡咬應理解為:-般的卡咬或表面熔結。

4方法概要

4.1在開始試驗前,試樣需預熱到37.8C土2.8C。試驗時,一個鋼制試環緊貼著--個鋼制試塊轉動。轉動速度為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需要確定的兩個值:在旋轉的試環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量(重量)，即刮傷值。在旋轉的試環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。用戶在確定規格值時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:滲 碳鋼制，洛氏硬度HRC為58~62,或維氏硬度HV為653~756。試環寬度為13.06 mm士0. 05 mm(0. 514 in士0. 002 in),周長為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(輪廓算術平均偏差)。

注:試環可由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),長為19. 05 mm士0.41 mm(0. 750 in士0.016in)。每個試塊有四個試驗表面,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,接著用潔凈綢布或過濾紙擦干。在安裝試件時,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,見圖3,把試環裝在主軸上,適當上緊,避免過緊而變形。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上,將加載盤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,慢慢用手或其他方法轉動主軸幾周,如果安裝正確,覆蓋在試驗環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的徑向跳動,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:試樣可采用浸沒式加熱,但為防止試樣過熱,可以用攪拌或試樣循環的方式解決。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進行試驗,對OK值或刮傷值沒有影響。本方法可以使用方法SH/T0203中潤滑脂的進樣器，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全開油箱出口閥,讓試樣流經試環進人油池,當油池半滿時,啟動電動機并試運轉30s。如果試驗設備配有加速控制系統,啟動電動機后均勻增加速度,15s達到800r/min士5r/min,15s完成試運轉。

9.3  30s試運轉之后,啟動計時器且以8.9 N/s~13. 3 N/s(2 lbf/s~3 lbf/s)的加載速度施加-一個比估計刮傷值小的負荷。在無法估計時,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、噪聲等應立即停機,關閉試樣出口閥,并卸掉負荷。因為深度刮傷產生高溫,甚至會改變整個試塊的表面特性,導致試塊報廢。值得注意的是:在這種情況下,試驗機和試塊過熱,避免直接接觸。

9.5如果不發生刮傷現象,讓試驗機運轉10min士15s,然后轉動加載裝置旋鈕卸掉負荷,同時關閉主軸電機和試樣出口閥，移開負荷杠桿,取出試塊,在放大倍率為1的物鏡下觀察試塊表面。只要磨痕出現任何刮傷或焊點，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 如果不發生刮傷,翻轉試塊,換上新試環,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),進行最后一次試驗。

注:每次進行完一級負荷的試驗,再進行下級負荷試驗時,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,安裝新試環和翻轉試塊。因為深度刮傷產生高溫,甚至會改變整個試塊的表面特性,導致試塊報廢。

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

9.8 如果某一級負荷的磨痕對于確定開始刮傷有疑問，則在此相同負荷下,重復試驗。如果第二次試驗產生刮傷,則這-級負荷為刮傷負荷。如果第二次試驗不產生刮傷,則此負荷為不刮傷負荷。如果第二次試驗仍產生疑問,不要簡單地對這一負荷級做評價。可在高一級負荷下進行試驗,借助高一級負荷試驗結果確定有疑問一級負荷的結果。如果高一級負荷下是刮傷,則原先有疑問一級負荷也應判斷為刮傷。

10 計算

10.1根據實際需要,可計算試環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------加在砝碼盤上的質量(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'- -----加在砝碼盤上的質量(重量) ,kg;

Y------磨痕長,0.5 in;

Y'------磨痕長,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表F.1.

11 報告

根據加在負荷杠桿臂末端砝碼盤上的質量(重量),不包括砝碼盤組件,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。