润滑技术的发展方向
马先甓、丁律原、昌绍乐(东北大学，沈阳尤尼克润楫技术有限公司)
摘要：本文回顾了润滑剂、润措方式和对油品评价的发展史．指出润滑技术已进人到一个新阶段。文章论述了润滑技术的发展：(1)设备润滑发展了油气润滑：(2)工艺润滑发展了MQL润滑：(3)根据环保要求，矿物油和植物油己失去其优势，行将退出历史舞台。合成油，尤其是酯类油和某些聚醚油，将占领束来的润滑市场。

关键词：台成稠于哥油、多元薛酯、聚醚、环保、生物辟解

一、概述

事物总是不断发展的，永远不会停督在一个水平上，“变”是永恒的。目前的润滑技术和润滑油品．就是由于生产不断发展，不断提出新的、更苛刻的要求，一步步发展起来的，而且必将更快地继续发展下去。“变”体现在润滑剂的种类、润滑方式和对油品的评价上。

1、润滑剂的变迁

润滑剂的发展历程，首先是为了减少磨檫，将动植油加到摩擦副的表面上，并取得显著效果。其后．为了降低润滑剂的成本、延长油品使用寿命、改善其耐高低温性能，致用矿物油。在工艺润滑领域里，为了改善润滑剂的散热性能、降低成本．逐渐大量使用乳化液、微乳液。20世纪50年代阻后，对机械设备提出节能、长寿命的要求。新型、高效润滑油添加剂的种类和性能不断发展，润滑剂的性能大幅度提高，带来第莹次油品更新换代。润滑油向着“高性能亿、低粘化、通用化”的方向发展。20世纪末。环保问题已经形成全世界共同遵守的准则，并成为我国的一项基本国策，国家制定了不少法规，加大了环境管理力度，“环保成闻题，已经成为润滑技术发展必须跨越的难关。当前的任务，是迅速发展性能好：用量少、寿命长、可生物降解的环保型润滑油。

2、润滑方式的现代化

原始的润滑方式，是手浇、油杯，逐渐发展到灌注式浸油润滑。其后．为了提高润滑剂的冷却牲能、便于清除污染物、保证油品能输送到最需要的部位，发展了大油箱、循环式喷油润滑。20世纪60'--70年代，为了获得良好的、均匀润滑效果，带走部分热量．降低能耗，减少设备占用空间，发展丁油雾润滑。其后，由于油雾润滑对润滑油的利用率低，只有60％；油雾化后，有20％-d0％的润滑油通过排气进入外界空气中，成为可吸入油雾，对人体肺部极其有害，并污染环境。近20年．为了保护环境、节约油品、提高设备寿命、实现程控化，发展了油气润滑和MQL(最小油量润滑)润滑】。润滑方式的“变”．进人到一个新时代。

3、品评价的变化

传统概念，认为润滑油加到机器上，机器能转，就是能用。能用的油品，价格越低越好。油坏了，认为应该换油；机器坏了，认为应该换零件，并给所谓“易损件”定出了使用寿命。这种观念的形成，问题出在认识论上。是以宏观的、稳态的，孤立的思路去分析问题，就是论事。正确的观念应该是微观地、时变地、系统地看待事物，跟着科学技术的发展不断前进，依据当代观点，判断油品好坏，第一、看它是否能满足机器的使用工况，是否适应机器对高低温性能的要求：第二、访油品是否能保证机器和油品的使用寿命；第三、是否节能；第四、综合经济效益（包括油价、换油期、设备使用寿命、维护费以及提高开工率创造的价值等）是否最高；最后，也是最重要的，是是否符合可持续发展战略，满足环保要求。长期使用的馏分油，不能满足高性能油品的要求；加氢油，性能可以大幅度提高，但环保问题仍然解决不了。植物油可以100％的生物降解，满足环保要求。但其高低温性能、氧化安定性、水解稳定性都存在问题。只有合成油，尤其是酯类油和某些聚醚，具有性能优越、生物降解性能好、能成倍延长机器和油品的使用，算总帐，大大优于矿物油和植物油。21世纪，合成油将迅速发展，将领导未来润滑油市场。

二、21世纪的润滑技术

1、设备润滑的发展方向

根据节能、环保、长寿命的要求，设备润滑，宣发展油气润滑。德国REBS公司首先提出油气润概念，又发明了TURBOLUB油气分配器，使油气润滑得到了应用和发展。油气润滑的机理，如下图。以步进式给油器，定时、定量间断地供给润滑油，用3~4×105 Pa的压缩气，沿油管内壁将油吹向润滑点，将油品准确地供应到最需要的润滑部位上。

油气润滑与油雾润滑在流体性质上截然不同。油雾润滑时，油被雾化成0.5~2μm的雾粒，雾化后的油雾随空气前进二者的流速相等；油气润滑时，油不被雾化，油是以连续油膜的方式被导入润滑点，并在润滑点处，以精细油滴方式，喷射到润滑点。在油气润滑中，润滑油的流速为2~5cm/s；而空气速度为30～80m/s，特殊情况可高达150~200m/s。油气润滑带来一系列优点，

(1)可以提高轴承寿命3～6倍：(2)润滑油耗量只相当于喷油润滑的l／lO～1／30；(3)适用于高速、重载、高温工况，以及受赃物、水和化学性流体侵蚀的场合：(4)大幅度降低润滑设备运行和维护费用；(5)往外界排放的润滑剂照少，油不雾化，有利于“环保”。本溪钢铁公司冷轧厂，冷轧机工作辊轴承．采用油汽润滑以后，2000年2月到2 001年2月的一年期间．减少轴承烧箝和降低油耗取得经济效益500万元，并提高了产品质量。攀钢冷轧厂主轧机改用油气润滑后，耗油量降低到油雾润滑的1／5，延长轴承寿命三倍以上。目前．80％以上高速线材轧机滚动导卫轴承，都采用了油汽润滑。

油汽润滑，不仅用于滚动轴承和滑动轴承，还在齿轮，尤其是开式齿轮、蜗轮、滑动面、机车轮缘与轨道、链条等领域，得到广泛应用。

2．工艺润滑的发展动向

根据可持续发展战略，工业生产必须首先解决“环保”问题，传统的生产技术，必须作重大调整。例如：(1)切削加工时使用的氯系切削液，由于它性能良好、价格便宜，特别是在苛刻的条件下，更显得优越，长期以来被广泛应用。但是．由于含氯废液燃烧时，会产生致癌物质一一二嚆英，从环保的角度看，必须淘汰。日本在2000年修订JIS切削液标准时，就删去了一切含氯的切削液。(2)切削加工，产生大量的热，希望切削液具有好的散热性和润滑性能。水的导热系数是矿物油的6倍…，水中加入部分矿物油和少许添加剂，可以得到成本低、散热性能好的乳化液和微乳液。根据切削情况(轻切削、重切削、高速切削)适当调节乳化液的供给量，可以收到良好的效果。有人认为高效微乳液的合理应用，可以彻底解决切削液的问题。但是由于环保要求，润滑液的废液必须经过处理，达标后才能排放，废液处理耗资巨大，使人们不得不对切削液作重新评价。德国对汽车制造厂作过调查，得到的结果是：工具费只占加工成本的2％～4％；但与切削液有关的费用，却占成本的7％～17％，是工具费用的3～5倍，机械加工中的能量消耗，主轴运转需要的动力只占20％；与冷却润滑有关的能量消耗却占53％“’。这说明由于“环保”要求，乳化液的廉价优势已不存在，已经变成影响生产发展的障碍。

近些年，为了解决“环保”问题，在研究少排放甚至零排放的加工工艺，研究干切削和半干切削。从“环保”角度看，干切削最理想，但是在干切削加工时，由于发热量大、振动大．会缩短刀具寿命、影响加工精度和表面光洁度。所以，干切削只能适用特殊条件下。半干切削，是在确保润滑性能和冷却效果的前提下，使用最小限度的切削液。目前新发展起来的MQL(Minimal Q uointity Lubricants)(最小量润滑)加工方法，导致润滑技术发生了划时代的变化。

MQL润滑系统的具体实例(主轴内部混合式)如图2”’所示，该结构是由改装的机床主轴和供油系统、供汽系统组成。中空的主轴中放入套管。内管通油，外管通气，由设在主轴前端的混合装置使油气混合，向切削工具输入雾状润滑剂。雾状润滑剂，由于经过的回转部分很短，不受离心力的影响，雾状润滑剂通过工具前端的孔，高效率地喷出，准确地喷到切削部位。供油的定量泉，崩CNC(Compufer Numerical Contr01)(计算机数字控制)控制，可以任意设定供油量。

MQL润滑系统用油量极少，一般供油量不大于50ml／h。运送油的压缩空气，还可以起到排除切削和冷却作用。MqL加工，具有一系列优越性：(1)用油少，只有传统加工方法的1／20～1／50：(2)切屑上几乎无油：(3)工件上附着的油很少，可阻简化工件清洗工序，或大幅度延长清洗剂的寿命；(4)省去消耗大量能耗的冷却循环系统：(5)不需要润滑管理；(6)可以把MQL装置安到已有的机床上。

使用中发现MQL润滑，还存在冷却效果有限的问题。针对这个不足，进一步开发了油一水复合雾MQL加工方法。

该方法是将润滑油和水分别雾化．同时喷到切削点。油、水的混合比，自由度很大。可以根据加工情况进行调整。根据喷嘴的形状和配置情况，可以做成水包油的同轴供应方式也可以做成混合供应方式。

根据长寿、节能和环保要求，设备润滑和工艺润滑，都提出应当使用环保型、高性能油品。

3．润滑剂的发展方向

发展润滑剂的总原则，是“节能”、“环保”、“长寿命”。从环保角度看，植物油生物降解最好。但植物油存在氧化安定性差：高低温性能差、水解安定性不好等致命弱点。虽然它的价格比合成油低．但是它的性能差、寿命短，算总帐使用植物油并不便宜。

三、结语

科技在进步，时代在变化，“环保”问题，提高到突出位置，必然会促使生产变化、工艺变化、人的观念变化。(1)设备润滑发展到油气润滑．用油量降到原用油量的Ill0对油品的性能要求大幅度提高，最佳方案是使用合成油。(2)T艺润滑发展到MQL润滑．用油量只有原用油量的1120~l／50，要求油品润滑性能高、高低温性能好、蒸发量小、不结焦，推荐使用酯类油和聚醚油。(3)基于环保要求．矿物油、乳化液废液的处理费用过高，矿物油型润滑油已失去其优势。润滑油的明天，必将是台成油的天下，尤其是酯类油和聚醚油，将是前途无量。