使用梯姆肯极压试验机测定润滑液承载能力的方法

润滑液极压性能测定法梯姆肯法

1范围

1.1本标准规定了使用梯姆肯极压试验机测定润滑液承载能力的方法。本标准适用于评价润滑液的极压性能。

注:本标准适合测定黏度在40C下低于5 000 mm2 /s的试样。测定较高黏度的试样,参照9.1中的注2。

1.2本标准中采用国际单位制单位。但本标准用的设备采用的是英制单位,因此，当涉及到试验设备和试件,保留了英制单位。

1.3本标准涉及某些有危险的材料、操作和设备,但是无意对与此有关的所有安全问题都提出建议。因此,用户在使用本标准之前应建立适当的安全和防护措施,并确定有适用性的管理制度,详见附录C。

2规范性引用文件

GB/T 686化学试剂 丙酮

SH 0114航空 洗涤汽油

SH/T0203润滑脂极压性能测定法(梯姆肯试验机法)

3术语和定义.

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

极压添加剂extreme pressure(EP)additive

能和接触的金厲表面起反应形成--种高熔点无机薄膜以防止在高负荷下发生熔结、卡咬(或咬粘)、划痕或刮伤的添加剂。

3.2

润滑剂lubricant

加到两相对运动表面间能减小摩擦、降低磨损的物质。

3.3

刮伤scoring

在测定润滑剂承载能力的过程中,当润滑剂薄膜破裂,试块表面沿滑动方向产生宽而深的犁痕式破坏现象。

3.4

麝损wear

指测定润滑剂极压性能时,试件表面物质不断损失或产生残余变形的现象。

3.5

润滑剂承载能力load-carrying capacity of a lubricant

通常指在给定试验条件下,润滑剂能承受使相互接触的表面不产生刮伤、卡咬或者金属间的表面熔结等破坏形式的最大负荷或压力。

3.6

OK值OK value

在测定润滑剂承载能力过程中,没有引起刮伤或卡咬时加在负荷杠杆砝码盘上的最大质量(重量)。

3.7

刮伤值score value

在测定润滑剂承载能力过程中，出现刮伤或卡咬现象时加在负荷杠杆砝码盘上的最小质量(重量)。

注:当润滑油膜大量存在,试块上则得到光滑的磨痕。当油膜破裂,则发生刮伤或试块的表面破坏,见图1.最jian单且最容易辨认的刮伤形式是:试块上磨痕比较宽,且有犁痕产生,试环表面上有过量金属堆积,这种表面破坏的形式经常会遇到。但是,也有如下的情况产生:磨痕表面比较光滑,但存在局部的破坏，即划痕延伸到磨痕之外,这种情况也视为刮伤。还有一种情况是:虽然在光滑的磨痕内有划痕产生,但未延伸到磨痕之外,这种情况不认为刮伤。

3.8

卡咬或表面熔结seizure or asperity welding

试件摩擦表面间金属的局部熔结。在卡咬发生时,通常在试环表面出现条纹、摩擦磨损增加或者有异常的噪声和振动。在整个试验方法中,术语卡咬应理解为:-般的卡咬或表面熔结。

4方法概要

4.1在开始试验前,试样需预热到37.8C土2.8C。试验时,一个钢制试环紧贴着--个钢制试块转动。转动速度为123. 71 m/ min士0.77 m/ min( 405.88ft/ min士2.54ft/ min) ,此速度相当于轴速800 r/ min土5 r/ min。

4.2需要确定的两个值:在旋转的试环和固定的试块之间的油膜破裂而引起卡咬或刮伤的最小质量(重量)，即刮伤值。在旋转的试环和固定的试块之间的油膜不破裂而不引起卡咬或刮伤的最大质量(重量),即OK值。

5意义与用途

本方法广泛用于测定润滑液的极压性能。用户在确定规格值时应考虑方法的精密度和偏差。

6试验装置

6.1 梯姆肯试验机:详见附录A和图2。

6.2试样供给装置:用于给试件提供试样,详见附录A.

6.3加载装置,要求能以 0.907 kg/s~1. 361 kg/s(2 lb/s~3 lb/s)的均匀速率施加和卸除加载砝码。

详见附录A。

6.4显微镜;低倍数(50倍~60倍),有足够的清晰度,且带有测微器，以便测量磨痕宽度，测量精度为士0.05 mm(士0.002 in)。

6.5计时器:要有“分"和“秒"刻度度量。

6.6温度计:水银襻式温度计 ,测量范圈0°C~100C ,分度值为0.1C.

7试剂与材料

7.1丙酮;符合 GB/T 686的要求。

7.2航空洗涤汽油:符合 SH 0114的要求。

7.3试环:渗 碳钢制，洛氏硬度HRC为58~62,或维氏硬度HV为653~756。试环宽度为13.06 mm士0. 05 mm(0. 514 in士0. 002 in),周长为154. 51 mm士0. 23 mm(6. 083 in士0. 009 in),直径为49. 2+0.00 mm(1. 938+0.00 in) ,最大半径偏心率为0. 013 mm(0. 000 5 in)。表面粗糙度为0.51 um ~0. 76 um(20 pin~30 pin)C. L. A(轮廓算术平均偏差)。

注:试环可由Falex公司提供,零件号为F-25061。

7.4试块:渗碳钢制，洛氏硬度HRC为58~62,或维氏硬度HV为653~756.试块表面宽12. 32 mm士0.05 mm(0. 485 in+0. 002 im),长为19. 05 mm士0.41 mm(0. 750 in士0.016in)。每个试块有四个试验表面,表面粗糙度为0. 51 靘~0. 76靘(20 pin~30 pin)C. L. A(轮廓算术平均偏差)。

注:试块可由Falex公司提供,零件号为F-25001。

8仪器的准备

8.1用航空洗涤汽油和丙酮依次清洗与试样接触的零部件,接着吹干。最后用约1L的试样冲洗油路,然后排放干净。

8.2选一套新试件,并用航空洗涤汽油清洗干净,接着用洁净绸布或过滤纸擦干。在安装试件时,先用丙酮擦拭干净，随后吹干。切忌用具有承载性能的溶剂如:四氯化碳擦拭试件,以免影响试验结果。

8.3

仔细安装试验机,见图3,把试环装在主轴上,适当上紧,避免过紧而变形。按同样的要求,把试块装在试块架中。调整杠杆系统，使所有刀刃全部对准,使杠杆严格保持水平。将选定的砝码,放在加载装置的加载盘上,将加载盘上的弹簧挂在负荷杠杆末端的坡口上，要避免冲击试件。用试样涂抹试块和试环,慢慢用手或其他方法转动主轴几周,如果安装正确,覆盖在试验环上的试样将被涂拭均匀。

注:建议用数字式检测器检查主轴上试环的径向跳动,不应大于0.025mm(0.001in)。

9试验步骤

9.1将试样约3L注人试验油箱,液面距顶部约76mm(3in),预热到37.8C士2.8C。

注1:试样可采用浸没式加热,但为防止试样过热,可以用搅拌或试样循环的方式解决。也可事先将试样预热后,再注人试验油箱。

注2:对于黏度在40七下高于5000mm2/s的试样,通常不能在37.8C士2.8C的温度下进行试验。因为在此温度下,试样的泵送性比较差。但从一些有限的试验结果表明试样被加热到65. 6C士2.8C进行试验,对OK值或刮伤值没有影响。本方法可以使用方法SH/T0203中润滑脂的进样器，在室温下测定高黏度的试样,但由于泄漏使得试样供给困难- - 些。

9.2全开油箱出口阀,让试样流经试环进人油池,当油池半满时,启动电动机并试运转30s。如果试验设备配有加速控制系统,启动电动机后均匀增加速度,15s达到800r/min士5r/min,15s完成试运转。

9.3  30s试运转之后,启动计时器且以8.9 N/s~13. 3 N/s(2 lbf/s~3 lbf/s)的加载速度施加-一个比估计刮伤值小的负荷。在无法估计时,建议起始负荷为133.4N(30Ibf).值得注意的是:负荷杠杆、弹簧重量及砝码盘不计人加载负荷。另外， 即使选用了最di的起始负荷,也必须是26. 6 N(6 lbf)的倍数。施加负荷后,以800 r/min士5 r/ min的轴速运转10 min士15 s。

9.4如果在负荷施加后有明显的刮伤迹象，如有异常震动、噪声等应立即停机,关闭试样出口阀,并卸掉负荷。因为深度刮伤产生高温,甚至会改变整个试块的表面特性,导致试块报废。值得注意的是:在这种情况下,试验机和试块过热,避免直接接触。

9.5如果不发生刮伤现象,让试验机运转10min士15s,然后转动加载装置旋钮卸掉负荷,同时关闭主轴电机和试样出口阀，移开负荷杠杆,取出试块,在放大倍率为1的物镜下观察试块表面。只要磨痕出现任何刮伤或焊点，则试样在此-级负荷下失效。

注:显微镜用于测定试块的磨痕宽度。

9.6 如果不发生刮伤,翻转试块,换上新试环,增加44.5 N(10 lbf)负荷,按照9.5重复试验,直至出现刮伤为止。然后再由刮伤负荷降低22.2 N(5 lbf),进行最后一次试验。

注:每次进行完一级负荷的试验,再进行下级负荷试验时,应使油箱内的试样温度冷却到37.8C士2.8C.且在主轴温度低于65. 6C士2.8"C时,安装新试环和翻转试块。因为深度刮伤产生高温,甚至会改变整个试块的表面特性,导致试块报废。

9.7如果在133.4N(30Ibf)负荷下产生刮伤,减少26.6N(6Ibf)进行试验,直到不出现刮伤，然后再增加13.3 N(3 lbf)负荷,进行最后一次试验。

9.8 如果某一级负荷的磨痕对于确定开始刮伤有疑问，则在此相同负荷下,重复试验。如果第二次试验产生刮伤,则这-级负荷为刮伤负荷。如果第二次试验不产生刮伤,则此负荷为不刮伤负荷。如果第二次试验仍产生疑问,不要简单地对这一负荷级做评价。可在高一级负荷下进行试验,借助高一级负荷试验结果确定有疑问一级负荷的结果。如果高一级负荷下是刮伤,则原先有疑问一级负荷也应判断为刮伤。

10 计算

10.1根据实际需要,可计算试环和试块之间的接触压力。在OK值被确定之后,卸下试块,用航空洗涤汽油和丙酮清洗并吹干。用显微镜上的测微器测量0K值下的磨痕宽度,测准到0.05 mm(0. 002 in)。用式(1)或(2)计算接触压力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-----接触压力 ,psi;

C2------接触压力,MPa;

L------负荷杠杆力臂比,10;

X------加在砝码盘上的质量(重t),lb;

G------负荷杠杵常数(数值在每台试验机的杠杆臂上有标识);

X'- -----加在砝码盘上的质量(重量) ,kg;

Y------磨痕长,0.5 in;

Y'------磨痕长,12.7 mm;

z------- 磨痕的平均宽度,in. ;

Z'----磨痕的平均宽度,mm。

10.2为方便使用,以 psi表示的接触压力详见表F.1.

11 报告

根据加在负荷杠杆臂末端砝码盘上的质量(重量),不包括砝码盘组件,报告OK值和刮伤值。报告值在13. 608 kg(30 lb)以上,应报告2. 268 kg(5 lb)的倍数。报告值在13. 608 kg(30 lb)以下,应报告1. 361 kg(3 lb)的倍数。

12精密度

按下述规定判断试验结果的可靠性(95%置信水平):

12.1 重复性r

同一操作者使用同一仪器,按照规定的正确方法测定同一试样,重复测定的两个结果之差不超出下

述值:

r = 30%X................... (3)

式中:

X------两次试验结果的平均值,kg(lb)。

12.2 再现性R

不同的操作者使用不同的仪器,按照规定的正确方法测定同一试样,测定的两个结果之差不超出下述值:

R=74%X----------(4)

式中:

X------两次试验结果的平均值,kg(lb)。

12.3 1复性和再现性典型值

为方便使用,表1给出了典型OK值的重复性和再现性极限。