铁谱技术的综合应用-大型滚动轴承的润滑脂分析

  铁谱分析是利用高梯度的磁场将磨损颗粒从流体试样中分离出来制成铁谱片，并用铁谱显微镜对其进行观察分析的技术。铁谱分析常见的对象是润滑油，制作铁谱片的步骤主要是采样、加温、油样的稀释、制谱、残液冲洗等。这一过程已有相当完善的操作规范，并且易于掌握和实施。通过该技术分析润滑油样就能监测设备的磨损状态，因此它在工程中获得了广泛的应用。

  润滑油的铁谱分析应用的很广泛，操作上也很简单，但是对于润滑脂来说，操作上就不如润滑油那么简单，对于某些设备（如大型低速重载设备）来说，使用单一的方法可能完不成准确的分析检测。

  润滑脂的铁谱片制作方法一般是用甲苯和正己烷的混合溶剂溶解并稀释润滑脂，然后在分析式铁谱仪上制谱片，在实际中，有不少润滑脂根本无法利用甲苯和正己烷的混合溶剂来溶解，换用其它的溶剂也无法将其中的絮状固体全部溶解，这样制出来的铁谱片的金属磨粒基本上都被絮状物覆盖，无法对其进行观察。此外，对润滑脂中含有大量非金属杂质颗粒的情况(如炼铁厂原料堆场取料机的回转轴承)，也无法利用溶剂溶解润滑脂的方法进行铁谱分析。这时就需要采样其他的方法（如磨粒分离方法）来对润滑脂进行分析。

  在制作铁谱片的过程中，如果使用分析式铁谱仪，在谱片入口区容易发生金属磨粒堆积现象，故很难对单个的磨粒形态进行观察，因此就需要不断增大稀释比来重新制备谱片，工作量就会不停的增加，同时如果稀释比过大，则异常磨损颗粒的数量就会少，很难真实反映轴承的磨损状态。此外，如果在对含有较多非金属杂质颗粒的润滑脂制备铁谱片时，往往会因为杂质颗粒在谱片上的沉积而无法观察磨损颗粒。如果使用旋转式铁谱，则能将大尺寸的铁磁性磨粒与大多数小尺寸的铁磁性磨粒和非铁磁性颗粒分离后，再观察谱片尺寸较大的金属磨粒，同时旋转式铁谱仪操作简单，速度快，一般10min左右即可制备一张谱片，节约了大量的时间，且谱片上基本上无磨粒堆积现象。

  大型低速、重载滚动轴承的润滑脂，其中绝大多数磨粒为小尺寸的正常磨损颗粒，而通过分析式铁谱仪能观察到的异常磨损颗粒数量相当少，当磨粒浓度增大时则由于磨粒堆积现象而无法对单个磨粒（特别是异常磨损颗粒）的形态进行观察。针对这一问题，旋转式铁谱仪可以更好的观察异常磨损颗粒。所以为了更好的分析磨粒，将两种分析方法结合起来，先利用分析式铁谱仪了解润滑脂中的各种类型的金属磨粒的分析情况，在利用旋转式铁谱仪对异常磨粒进行观察，从而对设备的润滑脂的情况进行各方面评估。下面我们来看一下如果通过两种方法对进行润滑脂分析。

一、润滑脂中磨粒的分离

  磨粒分离的原理：利用磁铁对铁磁性材料的吸附作用，在溶剂存在的条件下，使润滑脂中的钢质磨粒与其它非铁磁性的颗粒（包括有机物颗粒）分离开。

  1、取样：由于滚动轴承内的润滑脂为非牛顿流体，粘度大，流动性差，润滑脂在轴承内不是循环流动，而且轴承各零件的磨损情况不同，所形成的磨粒基本上停留在所发生的位置。因此磨粒在润滑脂中处于不均匀分布状态，采集有代表性的样品有很大困难。所以对于尺寸较大的轴承，应尽可能从多个样点取样，而且应将暴露在外面的润滑脂擦拭干净，再通过添加新脂的方法把其中的旧润滑脂挤压出来，采集适量的润滑脂。在无法添加新脂的情况下，也应该在尽可能靠近零件工作面的部位采集润滑脂。

  2、磨粒的分离：首先用玻璃棒将润滑脂混合均匀，称取1g左右的脂放人锥形瓶中，再往其中倒入40ml甲苯，并加入玻璃珠，在旋涡振荡器上振荡使之分散均匀，然后将锥形瓶放到磁铁上，静置一段时间后，在不使磁铁脱离瓶底的情况下倾泌出上层溶液，再依次加入甲苯、环己烷等溶剂重复以上操作，直至瓶中只剩下金属颗粒，再往瓶中加入40rnl液体石蜡，振荡，使金属颗粒分散在液体石蜡中，这样就可以参照润滑油的方法进行铁谱分析了。

二、润滑脂的铁谱分析

  分析式铁谱仪制作谱片的方法：

  1、将所得到的液体石蜡溶液充分搅拌、摇匀，再取3ml溶液移至试管中，然后加入1ml四氯乙烷，摇匀；
  2、在分析式铁谱仪上制作谱片，流量控制在14-16ml/h；
  3、溶液全部抽送完毕后，立即在抽取6ml的四氯乙烷冲洗谱片；
  4、待溶剂挥发后，可供分析的铁谱片制作完成；
  5、当出现磨粒堆积现象时，要进行溶度稀释。

  旋转式铁谱仪谱片制作方法：

  1、先将旋转式铁谱仪的旋转速度设置为80、100、120、200r/min四档；
  2、在80r/min转速下，缓慢滴加前面所配置的液体石蜡共5ml；
  3、在分别在80、100、120、200r/min的转速下滴加四氯乙烷，直至谱片上无液体石蜡残留；
  4、在200r/min的转速下旋转几分钟，使溶剂挥发。

  在制作过程中，根据液体石蜡溶液中磨粒浓度大小，适量增减制谱溶液的量，直到铁谱片上出现肉眼可以观察到的金属颗粒为主。
  谱片制作好之后，在进行相关分析，分析磨粒的大小、浓度、形状、尺寸、数量等，判定设备的磨损是否在正常范围内或是具体哪个部位出现了问题，从而完成对设备的状态分析。