潤滑技術的發展方向
馬先甓、丁律原、昌紹樂(東北大學，沈陽尤尼克潤楫技術有限公司)
摘要：本文回顧了潤滑劑、潤措方式和對油品評價的發展史．指出潤滑技術已進人到一個新階段。文章論述了潤滑技術的發展：(1)設備潤滑發展了油氣潤滑：(2)工藝潤滑發展了MQL潤滑：(3)根據環保要求，礦物油和植物油己失去其優勢，行將退出歷史舞臺。合成油，尤其是酯類油和某些聚醚油，將占領束來的潤滑市場。

關鍵詞：臺成稠于哥油、多元薛酯、聚醚、環保、生物辟解

一、概述

事物總是不斷發展的，永遠不會停督在一個水平上，“變”是永恒的。目前的潤滑技術和潤滑油品．就是由于生產不斷發展，不斷提出新的、更苛刻的要求，一步步發展起來的，而且必將更快地繼續發展下去�！白儭斌w現在潤滑劑的種類、潤滑方式和對油品的評價上。

1、潤滑劑的變遷

潤滑劑的發展歷程，首先是為了減少磨檫，將動植油加到摩擦副的表面上，并取得顯著效果。其后．為了降低潤滑劑的成本、延長油品使用壽命、改善其耐高低溫性能，致用礦物油。在工藝潤滑領域里，為了改善潤滑劑的散熱性能、降低成本．逐漸大量使用乳化液、微乳液。20世紀50年代阻后，對機械設備提出節能、長壽命的要求。新型、高效潤滑油添加劑的種類和性能不斷發展，潤滑劑的性能大幅度提高，帶來第瑩次油品更新換代。潤滑油向著“高性能億、低粘化、通用化”的方向發展。20世紀末。環保問題已經形成全世界共同遵守的準則，并成為我國的一項基本國策，國家制定了不少法規，加大了環境管理力度，“環保成聞題，已經成為潤滑技術發展必須跨越的難關。當前的任務，是迅速發展性能好：用量少、壽命長、可生物降解的環保型潤滑油。

2、潤滑方式的現代化

原始的潤滑方式，是手澆、油杯，逐漸發展到灌注式浸油潤滑。其后．為了提高潤滑劑的冷卻牲能、便于清除污染物、保證油品能輸送到最需要的部位，發展了大油箱、循環式噴油潤滑。20世紀60'--70年代，為了獲得良好的、均勻潤滑效果，帶走部分熱量．降低能耗，減少設備占用空間，發展丁油霧潤滑。其后，由于油霧潤滑對潤滑油的利用率低，只有60％；油霧化后，有20％-d0％的潤滑油通過排氣進入外界空氣中，成為可吸入油霧，對人體肺部極其有害，并污染環境。近20年．為了保護環境、節約油品、提高設備壽命、實現程控化，發展了油氣潤滑和MQL(最小油量潤滑)潤滑】。潤滑方式的“變”．進人到一個新時代。

3、品評價的變化

傳統概念，認為潤滑油加到機器上，機器能轉，就是能用。能用的油品，價格越低越好。油壞了，認為應該換油；機器壞了，認為應該換零件，并給所謂“易損件”定出了使用壽命。這種觀念的形成，問題出在認識論上。是以宏觀的、穩態的，孤立的思路去分析問題，就是論事。正確的觀念應該是微觀地、時變地、系統地看待事物，跟著科學技術的發展不斷前進，依據當代觀點，判斷油品好壞，第一、看它是否能滿足機器的使用工況，是否適應機器對高低溫性能的要求：第二、訪油品是否能保證機器和油品的使用壽命；第三、是否節能；第四、綜合經濟效益（包括油價、換油期、設備使用壽命、維護費以及提高開工率創造的價值等）是否最高；最后，也是最重要的，是是否符合可持續發展戰略，滿足環保要求。長期使用的餾分油，不能滿足高性能油品的要求；加氫油，性能可以大幅度提高，但環保問題仍然解決不了。植物油可以100％的生物降解，滿足環保要求。但其高低溫性能、氧化安定性、水解穩定性都存在問題。只有合成油，尤其是酯類油和某些聚醚，具有性能優越、生物降解性能好、能成倍延長機器和油品的使用，算總帳，大大優于礦物油和植物油。21世紀，合成油將迅速發展，將領導未來潤滑油市場。

二、21世紀的潤滑技術

1、設備潤滑的發展方向

根據節能、環保、長壽命的要求，設備潤滑，宣發展油氣潤滑。德國REBS公司首先提出油氣潤概念，又發明了TURBOLUB油氣分配器，使油氣潤滑得到了應用和發展。油氣潤滑的機理，如下圖。以步進式給油器，定時、定量間斷地供給潤滑油，用3~4×105 Pa的壓縮氣，沿油管內壁將油吹向潤滑點，將油品準確地供應到最需要的潤滑部位上。

油氣潤滑與油霧潤滑在流體性質上截然不同。油霧潤滑時，油被霧化成0.5~2μm的霧粒，霧化后的油霧隨空氣前進二者的流速相等；油氣潤滑時，油不被霧化，油是以連續油膜的方式被導入潤滑點，并在潤滑點處，以精細油滴方式，噴射到潤滑點。在油氣潤滑中，潤滑油的流速為2~5cm/s；而空氣速度為30～80m/s，特殊情況可高達150~200m/s。油氣潤滑帶來一系列優點，

(1)可以提高軸承壽命3～6倍：(2)潤滑油耗量只相當于噴油潤滑的l／lO～1／30；(3)適用于高速、重載、高溫工況，以及受贓物、水和化學性流體侵蝕的場合：(4)大幅度降低潤滑設備運行和維護費用；(5)往外界排放的潤滑劑照少，油不霧化，有利于“環�！�。本溪鋼鐵公司冷軋廠，冷軋機工作輥軸承．采用油汽潤滑以后，2000年2月到2 001年2月的一年期間．減少軸承燒箝和降低油耗取得經濟效益500萬元，并提高了產品質量。攀鋼冷軋廠主軋機改用油氣潤滑后，耗油量降低到油霧潤滑的1／5，延長軸承壽命三倍以上。目前．80％以上高速線材軋機滾動導衛軸承，都采用了油汽潤滑。

油汽潤滑，不僅用于滾動軸承和滑動軸承，還在齒輪，尤其是開式齒輪、蝸輪、滑動面、機車輪緣與軌道、鏈條等領域，得到廣泛應用。

2．工藝潤滑的發展動向

根據可持續發展戰略，工業生產必須首先解決“環�！眴栴}，傳統的生產技術，必須作重大調整。例如：(1)切削加工時使用的氯系切削液，由于它性能良好、價格便宜，特別是在苛刻的條件下，更顯得優越，長期以來被廣泛應用。但是．由于含氯廢液燃燒時，會產生致癌物質一一二嚆英，從環保的角度看，必須淘汰。日本在2000年修訂JIS切削液標準時，就刪去了一切含氯的切削液。(2)切削加工，產生大量的熱，希望切削液具有好的散熱性和潤滑性能。水的導熱系數是礦物油的6倍…，水中加入部分礦物油和少許添加劑，可以得到成本低、散熱性能好的乳化液和微乳液。根據切削情況(輕切削、重切削、高速切削)適當調節乳化液的供給量，可以收到良好的效果。有人認為高效微乳液的合理應用，可以徹底解決切削液的問題。但是由于環保要求，潤滑液的廢液必須經過處理，達標后才能排放，廢液處理耗資巨大，使人們不得不對切削液作重新評價。德國對汽車制造廠作過調查，得到的結果是：工具費只占加工成本的2％～4％；但與切削液有關的費用，卻占成本的7％～17％，是工具費用的3～5倍，機械加工中的能量消耗，主軸運轉需要的動力只占20％；與冷卻潤滑有關的能量消耗卻占53％“’。這說明由于“環�！币�求，乳化液的廉價優勢已不存在，已經變成影響生產發展的障礙。

近些年，為了解決“環�！眴栴}，在研究少排放甚至零排放的加工工藝，研究干切削和半干切削。從“環�！苯嵌瓤�，干切削最理想，但是在干切削加工時，由于發熱量大、振動大．會縮短刀具壽命、影響加工精度和表面光潔度。所以，干切削只能適用特殊條件下。半干切削，是在確保潤滑性能和冷卻效果的前提下，使用最小限度的切削液。目前新發展起來的MQL(Minimal Q uointity Lubricants)(最小量潤滑)加工方法，導致潤滑技術發生了劃時代的變化。

MQL潤滑系統的具體實例(主軸內部混合式)如圖2”’所示，該結構是由改裝的機床主軸和供油系統、供汽系統組成。中空的主軸中放入套管。內管通油，外管通氣，由設在主軸前端的混合裝置使油氣混合，向切削工具輸入霧狀潤滑劑。霧狀潤滑劑，由于經過的回轉部分很短，不受離心力的影響，霧狀潤滑劑通過工具前端的孔，高效率地噴出，準確地噴到切削部位。供油的定量泉，崩CNC(Compufer Numerical Contr01)(計算機數字控制)控制，可以任意設定供油量。

MQL潤滑系統用油量極少，一般供油量不大于50ml／h。運送油的壓縮空氣，還可以起到排除切削和冷卻作用。MqL加工，具有一系列優越性：(1)用油少，只有傳統加工方法的1／20～1／50：(2)切屑上幾乎無油：(3)工件上附著的油很少，可阻簡化工件清洗工序，或大幅度延長清洗劑的壽命；(4)省去消耗大量能耗的冷卻循環系統：(5)不需要潤滑管理；(6)可以把MQL裝置安到已有的機床上。

使用中發現MQL潤滑，還存在冷卻效果有限的問題。針對這個不足，進一步開發了油一水復合霧MQL加工方法。

該方法是將潤滑油和水分別霧化．同時噴到切削點。油、水的混合比，自由度很大�？梢愿鶕�加工情況進行調整。根據噴嘴的形狀和配置情況，可以做成水包油的同軸供應方式也可以做成混合供應方式。

根據長壽、節能和環保要求，設備潤滑和工藝潤滑，都提出應當使用環保型、高性能油品。

3．潤滑劑的發展方向

發展潤滑劑的總原則，是“節能”、“環�！�、“長壽命”。從環保角度看，植物油生物降解最好。但植物油存在氧化安定性差：高低溫性能差、水解安定性不好等致命弱點。雖然它的價格比合成油低．但是它的性能差、壽命短，算總帳使用植物油并不便宜。

三、結語

科技在進步，時代在變化，“環�！眴栴}，提高到突出位置，必然會促使生產變化、工藝變化、人的觀念變化。(1)設備潤滑發展到油氣潤滑．用油量降到原用油量的Ill0對油品的性能要求大幅度提高，最佳方案是使用合成油。(2)T藝潤滑發展到MQL潤滑．用油量只有原用油量的1120~l／50，要求油品潤滑性能高、高低溫性能好、蒸發量小、不結焦，推薦使用酯類油和聚醚油。(3)基于環保要求．礦物油、乳化液廢液的處理費用過高，礦物油型潤滑油已失去其優勢。潤滑油的明天，必將是臺成油的天下，尤其是酯類油和聚醚油，將是前途無量。