固定溫度下使用時間對淬火油黏度的影響

許慧靜，田 煜

(陜西飛機工業(yè)有限責(zé)任公司理化室實驗，陜西 漢中 723215)

淬火油在反復(fù)使用周期過程中，會逐漸產(chǎn)生雜質(zhì)，而雜質(zhì)會影響到油品的運動黏度，從而會導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動。

影響液體運動黏度的因素有恒溫時間，實驗溫度和玻璃黏度管變量等。本文通過模擬一個固定的實驗溫度，使用相同常數(shù)的運動黏度計進行實驗，測試淬火油隨著使用時間增加對黏度的影響。

1 實驗部分

1.1 目的

目前單位所用液體油品，如淬火油和磁懸液，均要求定周期測定黏度，以便進行實驗過程控制。實驗中選取的不同毛細黏度計管，以及恒溫時間不同，導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)波動，且易造成實驗失敗。由于實驗過程中需要做運動黏度實驗的樣品過多，在定溫狀態(tài)下，確定合適的毛細黏度計，可以降低外力因素對實驗的影響，以確保實驗和生產(chǎn)正常進行。

1.2 材料與設(shè)備

1)普通淬火油：熱處理工段淬火油槽周期取樣，每次取樣在油槽的上中下部各取一些進行混合。

2)玻璃毛細管黏度計：BMN-I型玻璃毛細管黏度計，毛細管內(nèi)徑直徑在0.8～2.0 mm，毛細管檢定合格且在有效使用期內(nèi)。

3)水銀玻璃溫度計：運動黏度4號(內(nèi)標(biāo)式)全浸玻璃溫度計，溫度范圍38～42 ℃，最小分格為0.1 ℃。

4)運動黏度測試儀：型號SYP1003-1X。

5)溶劑油：120 #溶劑油。

6)95%乙醇：化學(xué)醇。

1.3 原理

運動黏度是液體動力黏度與同溫度下液體密度之比。在確定的溫度下，測定一定體積的液體在重力作用下從一個標(biāo)定合格的玻璃毛細管黏度計A點流動到B點的時間，將這個流動時間與黏度毛細計管常數(shù)相乘，可得出該溫度下被測液體的運動黏度。

影響液體運動黏度的因素有恒溫時間、實驗溫度和玻璃黏度管變量等。通過模擬不同的實驗溫度，測試各類液體的運動黏度時間影響因素對黏度的作用。

本次實驗是在模擬淬火油在恒定的使用溫度條件下進行，隨著使用時間增加而又不再往熱處理槽中加入新的淬火油調(diào)節(jié)，測定槽內(nèi)淬火油運動黏度的變化情況。

2 實驗過程及分析

2.1 實驗前準(zhǔn)備

1)從生產(chǎn)現(xiàn)場熱處理槽中采集到的淬火油中因為熱處理槽是一個敞口槽子，所以淬火油中會存在微量水份或微量機械雜質(zhì)。故每次對采集來的淬火油進行運動黏度實驗前，要先對采集的淬火油油樣進行脫水處理除去微量水份，而除去機械雜質(zhì)的方法則是用濾紙過濾淬火油油樣。

2)進行運動黏度測試前，要用120號溶劑油清潔玻璃毛細管黏度計并進行晾干。若黏度計壁管內(nèi)外壁上存留有污漬則用95%乙醇溶液進行清洗，確保毛細管干凈無污漬后在熱空氣空壓嘴部位套上干凈的細紗布再用熱空氣吹干玻璃毛細管黏度計。注意清洗、吹干過程中保持手干凈，以免接觸黏度計帶來雜質(zhì)污染。

3)毛細管盛裝試樣:選擇一根內(nèi)徑為1.0～1.5 mm的毛細管,經(jīng)過2.1(2)步驟清洗吹干。選擇原則為確保流出時間在200～350 s，如圖1所示。

圖1 毛細管黏度計示意圖

取一小截橡皮管包裹支管7的頂端，然后伸出大拇指堵住管身6的端口。旋轉(zhuǎn)黏度計使之倒置，將管身1端口插入盛有經(jīng)過脫水、去除機械雜質(zhì)處理的淬火油容器中。洗耳球連接在橡皮管外部輕捏，壓力會緩慢將淬火油吸到標(biāo)線b。一定要注意進入管身1內(nèi)徑和擴張部分2和3中的淬火油試樣不能有微氣泡和裂隙出現(xiàn)。當(dāng)液面達到標(biāo)線b時，輕輕從容器中提起毛細管黏度計。倒轉(zhuǎn)松開堵住管身6的手，使毛細玻璃管管身1豎直向上。用干凈的脫脂棉擦除管身1的管外端壁所沾著的多余淬火油，取下套在支管7部位的橡皮管重新套入管身1上面。

4)將裝有淬火油的毛細黏度計管浸入事先已經(jīng)恒溫 40 ℃ 的恒溫水浴中，用支架固定玻璃毛細黏度計。注意一定要讓毛細管黏度計的擴張部分2位置浸入恒溫水浴一半。

用另外的支架固定溫度計，保證溫度計水銀球的位置接近毛細管中央點的水平面，并使溫度計上實驗用刻度位于恒溫水浴的液面上 10 mm 處。

2.2 實驗步驟

1)按照2.1操作夾持好毛細管后，從兩個相互垂直的方向利用鉛垂線將運動黏度計毛細管調(diào)整為垂直。

將恒溫水浴調(diào)整到 40 ℃，使盛裝淬火油試樣的毛細管在 40 ℃ 恒溫水浴中保持 30 min。注意恒溫過程中一定要保證水浴溫度波動處于±0.1 ℃ 之間。

2)用洗耳球插入毛細管黏度計管身1的橡皮管，緩慢將淬火油液體吸入擴張部分3。利用壓力作用使待測淬火油液體液面進入擴張部分2之內(nèi)，同時注意不能讓管4內(nèi)和擴張部分2、擴張部分3里面的淬火油試樣有微小氣泡或裂隙出現(xiàn)。

3)觀察淬火油流動。在淬火油液體液面正好到達標(biāo)線a時啟動秒表，淬火油液面流出標(biāo)線b的一瞬間同時停止秒表。整個實驗過程保持恒溫水浴中溫度 40 ℃ 恒定不變，且擴張部分3淬火油液體無微氣泡和毛細管4中淬火油液體連續(xù)無斷流。

4)記錄秒表上的讀數(shù)就是淬火油的流動時間。每個淬火油試樣重復(fù)測量5次，得到5個數(shù)據(jù)；5個數(shù)據(jù)得出的算術(shù)平均值與各個流動時間的差不應(yīng)超過算術(shù)平均值的±0.5%。取不得少于3次實驗流動時間的算術(shù)平均值，作為本次淬火油黏度實驗的流動時間。

5)每月從現(xiàn)場熱處理槽中取樣一次，連續(xù)取樣8次，重復(fù)2.2(1)～2.2(4)步驟，并記錄數(shù)據(jù)。

3 實驗結(jié)果

在 40 ℃ 實驗條件下將同牌號淬火油根據(jù)使用槽號不同分別標(biāo)注為3組得出實驗數(shù)據(jù)。實驗所測實際數(shù)據(jù)如表1。

表1 實驗數(shù)據(jù)

表1(續(xù))

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以做出圖2。

圖2 三組不同試樣對比圖

4 結(jié)論

1)隨著使用時間增加，油品黏度也會隨之增大，黏度增大影響流動性，使淬火冷卻速度變緩，影響淬火后零件的硬度和金相組織，同時工件帶出的淬火油變多，工件清洗難度增加。

2)同一個牌號的淬火油在不同黏度管里運動黏度也會有輕微浮動。

3)因生產(chǎn)用淬火油使用頻繁，在使用過程中易造成雜質(zhì)過多，因此在實驗過程中應(yīng)先靜置試樣使雜質(zhì)自然沉淀，后選取試樣。

4)建議每隔3個月加入新的淬火油，降低淬火油運動黏度，以防止因為使用時間過長，油品運動黏度太大，引發(fā)受熱不均勻，造成安全隱患。