经验技巧|为橡胶材料选择合适的润滑油脂

文摘   职场   2024-04-28 07:20   江苏  


观点 / Champion   


有时候,我们为了使组装密封圈变得容易,会预先在密封圈表面涂抹一层润滑油脂,从而减少组装时的摩擦力;有时为了延长橡胶材料的耐盐雾腐蚀能力,选择的润滑油脂同时需要具有抵抗腐蚀的能力。


橡胶材料常见的有很多种,油脂也有很多种,如果选择不合适,不兼容,就会造成油脂本身会对橡胶产生腐蚀的作用,从而使得密封失效,因为橡胶材料发生了收缩、磨损或变形。


所以今天将简单介绍下如何为不同橡胶材料选择合适的润滑油脂。

01. 橡胶材料类型


橡胶材料广泛应用于汽车、机械、电子等行业,是必不可少的功能性元件。


在汽车零部件上使用的橡胶材料,除了通用橡胶:如乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶外,还包括目前正在大力研发的氢化丁腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯胶等特种橡胶。


氟橡胶是使用较多的一类特种橡胶,广泛用于发动机密封、气缸套密封、燃油泵密封、离合器密封以及燃油胶管等。氢化丁腈橡胶,由于具有优异的耐热和耐油性能,正逐步取代丁腈橡胶,广泛用于汽车胶带底层,各种胶管内层,以及燃油密封材料。


而新研发的汽车节能环保型热塑性弹性体材料,使用越来越广泛,正逐渐替代原来使用的氯丁橡胶、三元乙丙橡胶等。下表给出了几种常用的汽车用橡胶材料的性能和应用。



02. 润滑油脂


润滑油主要起润滑、冷却、清洁、防锈以及密封等功能的作用。如变速箱油主要用于自动变速器和液力转向器的动力传递,因为要满足动力传递、液压控制、润滑和冷却等功能。


润滑脂起着润滑、密封等作用。润滑脂在汽车上被广泛采用,按用途分,主要分为底盘润滑脂、轮毂润滑脂、车身润滑脂、电气设备润滑脂。随着汽车技术的不断发

展,对车用润滑脂的要求也越来越高,不仅要求具有良好的润滑性、高低温稳定性、极压抗磨性,还须具有良好的橡胶相容性,高温寿命性等。


润滑脂是由基础油、稠化剂和添加剂组成的一种胶状物质,基础油是一种液体润滑剂,是润滑脂的主要成分;稠化剂是一些均匀分散在基础油中的胶状物质,其作用是将基础油吸附在一起,使润滑脂成半流体状;添加剂则是为了改善润滑脂的某些性能,如抗氧化、耐高温、极压抗磨、防锈等性能。


03. 润滑脂的选择要素


① 选择基础油


移动部件产生的热量以及环境工作温度共同决定了润滑脂中所需的油的类型。对于温度低于 -30°C 以及高于 100°C 的情形,需选择合成油。


温度会改变油的粘度。正确的粘度可以确保油在高温下不会因过稀而无法防止磨损,在低温下不会因过稠而无法正常润滑。负载越大需要油的粘度就越高,以便在两个表面之间形成连续润滑膜。润滑性添加剂及固体润滑剂可以增强油的自然粘度,改善组件性能。高速低功率装置需要粘度较低的油,以便在减少阻力的同时仍能提供使用寿命内磨损防护所需的润滑膜。


基础油的温度范围扩大时,成本也随之增加。请勿“购买”超出你需求的产品。设计阶段就将工作温度确定下来。每种附加配料(稠化剂、添加剂和固体润滑剂)同样会影响成品润滑脂的成本。


考虑使用复合油,这样能够以较低成本提高温度性能。矿物油可以与 PAO 及酯油混合,但不能与其他油混合;酯油与 PAG 相容;硅油和 PFPE 与其他油不相容。

接着,需要检查油与合成橡胶的兼容性:

硅油与所有合成橡胶相容,氟硅橡胶除外;PAO 与大多数合成橡胶相容,三元乙丙橡胶、丁基合成橡胶、丁苯橡胶及天然橡胶除外;PFPE 与所有橡胶相容。

 选择与基础油、工作温度和环境相容的稠化剂


某些基础油和稠化剂不相容:

矿物油、PAO 及酯油可以与任何稠化剂混合;硅油只能与锂基、硅基和 PTFE 混合;PFPE 油只能由 PTFE 增稠。

稠化剂在特定温度下将开始分解:

铝基:<80°C;复合钡基和锂基:<135°C;复合铝基、复合钙基、磺酸钙基和复合锂基:<175°C;高温稠化剂包括聚脲 (<200°C)、PTFE (<275°C) 和无定形硅 (<300°C)。

根据工作环境选择合适的稠化剂:

选择稠化剂时需考虑的所有因素包括低温性能、腐蚀、微振磨损、低摩擦、盐水及防磨损。


04. 橡胶材料与润滑脂的相容性评价标准


相容性是指油脂对其接触的各种金属材料、非金属材料如橡胶、软管、涂料、塑料等无侵蚀作用。橡胶与润滑油脂的相容性研究,一般是依据润滑油脂的使用工况,在特定温度和时间下,将标准橡胶试件浸渍于润滑油脂中,通过对橡胶件浸渍前后的物理性质的对比来进行评价,评定参数包括橡胶的体积变化、伸长变化、硬度变化、拉伸强度变化。
测试标准可参考:ASTM D471或者GB/T 1690。试样制品按照标准ASTM D3182和D3183制备。
▪ 硬度变化ΔH计算公式:
ΔH = H0 - H1

(H0、H1分别为未浸渍、浸渍后试片的邵尔A 型硬度值)

▪ 体积变化百分数ΔV( %) 计算公式:

ΔV =(( m3 - m4) - ( m1 - m2))/(m1 - m2)× 100

(m1、m2分别为橡胶在空气中、水中的初始质量,g; m3、m4分别为橡胶浸渍后在空气中、水中的质量,g)

▪ 拉伸强度变化百分数ΔT( %) 计算公式:

ΔT = (Ts0 - Ts1)/Ts0× 100

(Ts0、Ts1分别为浸渍前、后试片的拉伸强度)

▪ 伸长率变化百分数ΔE( %) 计算公式:

ΔE =(E0 - E1)/E0× 100

(E0、E1分别为未浸渍、浸渍后试片伸长率)

相容性的评价标准参考:SH/T 0429-2007,或ASTM D4289-2003。


写在最后

通过本文,后面如果油脂或者橡胶供应商不能明确两者是否相容时,我们就可根据上述测试标准以及评价标准制定橡胶与润滑油脂的相容性试验方法,从而判断选择的油脂是否与橡胶材料兼容。

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