侯万果，段欣生

(洛阳轴研科技股份有限公司 非金属材料开发部，河南 洛阳 471039)

超精加工是提高轴承精度的重要保障，特别是对于精度等级较高的精密轴承来说，其滚道等重要部位只有采用超精加工才能满足设计的精度要求[1]。超精油由12%的航空煤油、76%的基础油、5%的抗磨剂、6%的防锈剂和1%的抗乳化剂组成，在精密轴承加工过程中起到冷却、润滑、防锈及清洗的作用。超精加工是轴承零件加工的最后一道工序，滚道在超精加工前经过粗磨、精磨工序后一般不经过清洗和烘干直接进行超精，因此，工件表面会残留一些磨削液，其中包括水和表面活性物质，均可以引起超精油的乳化。乳化后的超精油黏度变大，严重时，可以使超精油变质形成黏稠的膏状，导致滚道超精过程中的细磨屑、油石末和灰尘等杂质无法沉淀于油箱底部，漂浮在超精油的上面，严重影响滚道的加工精度和表面粗糙度；另一方面超精油乳化后，油质劣化，对工件造成腐蚀，降低超精油的使用寿命，加快机床和循环泵的磨损[2]。

1 超精油的乳化机理

超精油发生乳化通常是由水和表面活性物质引发。目前，轴承零件磨削大多使用水溶性磨削液，磨削液中含有表面活性物质。表面活性物质具有亲油和亲水的性质，当超精油混入水和表面活性物质后，表面活性物质会显著降低油、水界面的张力，并富集在油的界面层，使超精油在超精过程中发生乳化。此时，由于表面活性物质吸附在油、水两相界面，对水有亲和力的强极性基团朝向水，而弱极性的亲油基则朝向油，故水滴可以稳定地分散于油中，很难通过静置的方法将水分除去。乳化后的超精油性能发生改变，其黏度变大，导致混入超精油中的机械杂质很难沉到油箱的底部，同时，超精油在超精过程中产生的水溶性酸会对轴承零件产生腐蚀。原配方超精油乳化前后的性能对比见表1。由表中数据可知，乳化后的超精油各项性能指标显著变差，如果继续使用将严重影响轴承滚道的加工质量。

表1 超精油乳化前后的性能对比

2 提高超精油抗乳化性的方法

超精油在使用过程中基于其自身的特性应保持较低的黏度，以便使水分和机械杂质容易分离,沉淀到油箱底部。因此，首先要选择一种合适的基础油，其次是寻找与超精油组分相匹配的抗乳化添加剂。

2.1 基础油的选择

基础油是超精油的主要成分，其抗乳化性对超精油的抗乳化性能影响很大[3]。考虑到实际加工的需要，超精油的黏度范围不宜过大，否则，油品易被工件带走造成浪费，同时也不利于细磨屑、油石末和灰尘的下沉；如果黏度过低，油膜容易流失，导致润滑性能变差，加工过程中滚道表面易出现划伤，表面粗糙度变差等缺陷。

试验选用10#机油、25#变压器油和75SN油，参照标准GB/T 7305《石油和合成液水分离性测定法》进行抗乳化性能试验分析，具体方法：将40 mL基础油加入到40 mL蒸馏水中，在54 ℃的水浴锅中静置10 min，然后以(1 500±15)r/min的转速搅拌5 min，停止后记录形成3 mL乳化层和油、水完全分离的时间，作为考量抗乳化性能的指标，具体结果见表2。由表2数据可知，25#变压器油的抗乳化性最好。分析认为，基础油的抗乳化性与其成分有关，且其抗乳化性随着基础油精制深度的提高而提高。这是因为未经过深度精制时，油中含多环芳烃胶质、沥青质较多，其在油中均以胶体分散的胶束形式存在，易与水形成油水乳化液。25#变压器油是环烷基原油的衍生物，该油经过深度处理，蜡、硫等含量较低，因此，其抗乳化能力较强。

表2 基础油的常规理化性能

2.2 抗乳化剂的选择

在油中加入一定量的抗乳化剂，可以显著提高油的抗乳化性能。抗乳化剂具有多个亲水和亲油基团，分别能与水和油进行多点吸附，从而置换原来的保护膜，代替不牢固的吸附层，起到抗乳化作用；同时，抗乳化剂作为表面活性物质，具有更强的表面活性，能置换出油、水界面上的表面物质，从而改变界面的性质，借助分子间作用力嵌入油水界面膜使之破裂展开，不断释放出油所包含的微小水滴，最终水滴相互凝聚增大，靠重力沉降使油水分离。在已经乳化的超精油中分别加入等量的抗乳化剂A，B，C和D，测定超精油的黏度，结果如图1所示。其中4种抗乳化剂均能改变超精油的黏度，相比而言，A和D的效果更显著。试验结果表明，当加入的添加剂A和D的质量分数大于1%后，添加量对超精油黏度影响不再有明显的改变。

图1 不同抗乳化剂对超精油黏度的影响

3 不同添加剂对超精油性能的影响

用25#变压器油代替原来的基础油配成超精油，按超精油标准测定其性能。

在由25#变压器油配制成的超精油中分别加入质量分数1%的抗乳化剂A和D，记为样品A和样品D，测量其性能变化，结果见表3。由表可知，加入D的超精油有一定的腐蚀性。

表3 超精油的性能

4 改进前后的超精油抗乳化性能

对数批次改进配方后的超精油和在某轴承厂使用20 d后超精油进行抗乳化性测量，结果见表4。表中数据说明，改进后超精油的抗乳化性明显提高，油水能够完全分离。

表4 超精油的抗乳化性能对比

综上所述，保证超精油具有良好的抗乳化性很有必要，故应在生产过程中对超精油进行定期的抗乳化性能检测。试验数据和经验表明，可把油水完全分离的时间20 min作为超精油抗乳化性能是否合格的内控指标。

5 结束语

改进后的抗乳化超精油已经在一些轴承企业推广应用，并取得了较好的效果。在实际的超精研与精磨过程中体现了良好的冷却性、清洗性和润滑性，有效提高了轴承滚道的表面精度，使产品合格率提高到98%以上；每周6 d，16 h连续工作，超精油使用周期达到40 d以上，大约是原超精油使用寿命的2倍；同时，使用过程中40 ℃时超精油运动黏度保持在一个较低的范围内，有利于超精油中水分、细磨屑和砂轮末的沉积和分离。