CANNON小型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)使用進(jìn)口棉線的國產(chǎn)替代品的研究

(廣州能源檢測(cè)研究院，廣州 511447 )

1 前言

機(jī)油，即發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油，能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起到潤滑減磨、清潔、冷卻降溫、密封、減速等作用[1,2]。合格的機(jī)油才能降低發(fā)動(dòng)機(jī)零件的磨損，延長其使用壽命[2]。低溫泵送性是潤滑油的重要性質(zhì)，它受氣阻和流動(dòng)限制的影響[3-6]。低溫泵送性能不好將導(dǎo)致潤滑油不能及時(shí)正常供油、潤滑油不能及時(shí)到達(dá)潤滑部件，致使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件嚴(yán)重磨損[7]，國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 11121-2006《汽油機(jī)油》和GB 11122-2006《柴油機(jī)油》中有規(guī)定邊界泵送溫度和低溫泵送黏度的限值。邊界泵送溫度就是能將機(jī)油連續(xù)地、充分地供給發(fā)動(dòng)機(jī)油泵入口的最低溫度[8,9]。低溫泵送黏度，就是油品低溫粘度。這兩個(gè)指標(biāo)都是為了防止冬天發(fā)動(dòng)車輛的時(shí)候由于溫度低油流動(dòng)性差引起的發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，分別采用GB/T 9171-1988(2004)《發(fā)動(dòng)機(jī)油邊界泵送溫度測(cè)定法》和NB/SH/T 0562-2013《低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)油屈服應(yīng)力和表觀黏度測(cè)定法》[10,11]來進(jìn)行測(cè)試。這兩個(gè)試驗(yàn)方法中都需要使用同一種棉線來進(jìn)行測(cè)試，本文采用NB/SH/T 0562-2013《低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)油屈服應(yīng)力和表觀黏度測(cè)定法》研究原裝進(jìn)口棉線的替代品。

目前我們使用的棉線是由儀器廠家所提供的，一組560元，使用次數(shù)為7～8次后就需要更換，更換頻繁，成本較高，國內(nèi)的棉線相同長度，價(jià)格低于1元，價(jià)格相差懸殊。而且因?yàn)樵撁蘧€為進(jìn)口品，跟供應(yīng)商訂貨時(shí)周期較長，會(huì)對(duì)正常的試驗(yàn)時(shí)間造成影響。擬采用國內(nèi)定制棉線來代替儀器廠家提供的棉線，在保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠地前提下既可大量的節(jié)約成本，又能保證棉線的供應(yīng)，保障正常的實(shí)驗(yàn)需求。

2 材料和方法

2.1 棉線

2.1.1棉線的篩選

棉線主要成份是纖維素，纖維素是天然高分子化合物，棉纖維的表面含有脂蠟質(zhì)，俗稱棉蠟，棉蠟對(duì)棉纖維具有保護(hù)作用，是棉纖維具有良好紡紗性能的原因之一，也是防止棉線起毛原因之一。國內(nèi)定制的棉線，棉線不可以有彈性，用手拉扯棉線，棉線不應(yīng)有明顯的伸縮性。選擇棉蠟含量高的棉線或者打蠟處理的棉線，防止棉線起毛。選擇品質(zhì)好的大品牌廠家，保證供貨品質(zhì)穩(wěn)定性。

2.1.2棉線的初步測(cè)試

(1)根據(jù)肉眼判斷，選擇與進(jìn)口棉線粗細(xì)度相近的棉線，粗細(xì)度在15～45 tex之間，定制50種棉線；

(2)儀器廠家提供的棉線半徑為0.1mm，無其它信息，估算棉線常規(guī)的粗細(xì)度單位范圍在20～40 tex之間，所以選擇這一系列粗細(xì)度的棉線36種，進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

(3)采用人工方式，拉伸不變形，無彈性，去除有彈性或變形的棉線9種，剩余27種進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

(4)刮擦20次不起毛，去除20次內(nèi)起毛的24種棉線，剩余3種進(jìn)行下一步的試驗(yàn)。

2.1.3棉線的使用原則

篩選出來后，同一品牌同一型號(hào)同一批次的棉線可以直接使用，不同品牌同一型號(hào)的棉線或者同一品牌同一型號(hào)不同一批次的棉線，在測(cè)試同一樣品后，與進(jìn)口棉線相比，數(shù)據(jù)相差在允許的范圍內(nèi)，可以使用；不同型號(hào)的棉線不可以使用。

2.2 儀器

儀器：CANNON小型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，規(guī)格型號(hào)：CMRV-4500F，生產(chǎn)廠家：美國凱能儀器公司， 出廠編號(hào)：5171-A1209。

試劑：標(biāo)油：N105B，原裝進(jìn)口，儀器生產(chǎn)廠家提供的標(biāo)油。

發(fā)動(dòng)機(jī)油：品牌：嘉實(shí)多磁護(hù)，規(guī)格型號(hào)：SN/CF 5W-40，未使用過。

棉線：棉線1：粗細(xì)度：25tex，某品牌

棉線2：粗細(xì)度30tex，某品牌

棉線3：粗細(xì)度35tex，某品牌

原裝進(jìn)口棉線

3 結(jié)果

3.1 棉線篩選

用進(jìn)口棉線和實(shí)驗(yàn)室定制棉線測(cè)試樣品，在試驗(yàn)過程中篩選出適合的棉線替代進(jìn)口棉線。具體方法如下：

a選擇合適的測(cè)試樣品；

b確定測(cè)試溫度；

c選擇合適的棉線并對(duì)棉線進(jìn)行編號(hào)；

d測(cè)試9次；

e從9次的測(cè)試數(shù)據(jù)中篩選合適的棉線。

3.1.1測(cè)試溫度的確定

GB11121-2006《汽油機(jī)油》只規(guī)定到SL的低溫泵送黏度的測(cè)試溫度，對(duì)于更高級(jí)別的SM/SN的測(cè)試溫度并沒有做出規(guī)定。實(shí)驗(yàn)按照與SN最相近的級(jí)別SL來選擇測(cè)試的溫度。SN 5W-40測(cè)試溫度參照SL5W-40定為-35℃。

GB11122-2006《柴油機(jī)油》規(guī)定CF 5W-40的低溫泵送黏度的測(cè)試溫度為-35℃。

綜上所述，對(duì)于復(fù)合型號(hào)的汽油機(jī)油/柴油機(jī)油SN/CF 5W-40，測(cè)試的溫度定為-35℃。

3.1.2對(duì)棉線代號(hào)的說明

1號(hào)線：新的進(jìn)口棉線；

2號(hào)線：使用過2～3次的進(jìn)口棉線；

3號(hào)線：國產(chǎn)棉線1；

4號(hào)線：國產(chǎn)棉線2；

5號(hào)線：國產(chǎn)棉線3；

6號(hào)線：國產(chǎn)棉線1；

7號(hào)線：國產(chǎn)棉線1；

8號(hào)線：國產(chǎn)棉線2；

9號(hào)線：國產(chǎn)棉線3。

3.1.3棉線測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性限及再現(xiàn)性限

根據(jù)NB/SH/T 0562-2013《低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)油屈服應(yīng)力和表觀黏度測(cè)定法》未使用過的發(fā)動(dòng)機(jī)油，表觀黏度重復(fù)性、再現(xiàn)性見表1。

表1 未使用過的發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀黏度重復(fù)性和再現(xiàn)性

X為兩次試驗(yàn)結(jié)果的平均值，兩次試驗(yàn)結(jié)果之差不應(yīng)大于表中數(shù)據(jù)。

3.1.4棉線第1次使用的測(cè)試結(jié)果

表2、表3、表4為第1次使用，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)、平均值及不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)平均值相對(duì)進(jìn)口棉線平均值的重復(fù)性。

表2 第1次使用，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 第1次使用，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值

表4 第1次使用，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)平均值相對(duì)進(jìn)口棉線平均值的重復(fù)性

從表2、3、4的數(shù)據(jù)可以看出棉線1、棉線2、棉線3的測(cè)試數(shù)據(jù)與原裝進(jìn)口棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)全部在重復(fù)性限范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。證明所選的棉線是合適的。由于使用過的棉線沾上了人手的油脂，測(cè)得的數(shù)據(jù)會(huì)跟新的棉線相比會(huì)小一些。所以新的原裝進(jìn)口棉線測(cè)試數(shù)據(jù)大于使用過的原裝進(jìn)口棉線測(cè)試數(shù)據(jù)。棉線2、3的數(shù)據(jù)與原裝進(jìn)口棉線極為接近。棉線1的數(shù)據(jù)偏大。

3.1.5使用8次后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。測(cè)試8次后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及平均值見表5、表6，重復(fù)性見表7。

表5 使用8次之后，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)

表6 使用8次后，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值

表7 使用8次后，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)平均值相對(duì)進(jìn)口棉線平均值的重復(fù)性

從表5、6、7的數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過8次使用，棉線1、棉線2、棉線3的測(cè)試數(shù)據(jù)與原裝進(jìn)口棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)全部在重復(fù)性限范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。棉線2、3的數(shù)據(jù)與原裝進(jìn)口棉線最為接近。

3.1.69次測(cè)試結(jié)果匯總(表8、表9)

表8 9次測(cè)試不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)

表9 9次測(cè)試，不同棉線的測(cè)試數(shù)據(jù)相對(duì)進(jìn)口棉線測(cè)試數(shù)據(jù)的重復(fù)性

從表8、表9的數(shù)據(jù)可以看出，棉線1的測(cè)試結(jié)果與其它棉線差距較大，可以舍棄。棉線2、棉線3的測(cè)試結(jié)果與進(jìn)口棉線在重復(fù)性范圍內(nèi)，且數(shù)據(jù)相差很小，在第9次測(cè)試的時(shí)候，測(cè)試結(jié)果與進(jìn)口棉線相比仍然在合理的范圍內(nèi)?？v向比較來說，從第一次到第九次的測(cè)試數(shù)據(jù)變換較小的是棉線2、棉線3，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性優(yōu)于進(jìn)口棉線。所以棉線2、棉線3的的質(zhì)量優(yōu)于進(jìn)口棉線，可以替代進(jìn)口棉線。

3.2 結(jié)論

從表2～表9的數(shù)據(jù)可以看出，國產(chǎn)棉線1在剛開始使用時(shí)，測(cè)得的數(shù)據(jù)最大。在使用9次之后又最小，不合適。舍棄。棉線2、棉線3是合適的棉線。用標(biāo)油校準(zhǔn)儀器，即可用新的棉線正常做數(shù)據(jù)。

從表2、表5、表8的數(shù)據(jù)可以看出，進(jìn)口棉線在使用8次之后，測(cè)試得到的數(shù)據(jù)比新的進(jìn)口棉線大，且新舊棉線測(cè)試得到的數(shù)據(jù)趨于一致(52400 mPa.s)。說明進(jìn)口棉線在使用8次之后測(cè)得的數(shù)據(jù)有增大趨勢(shì)。

4 討論

由于國內(nèi)定制的棉線是分卷售賣的，普通一卷325碼的棉線可以制成約47組試驗(yàn)用棉線。相當(dāng)于一組棉線的價(jià)格約0.7元人民幣，價(jià)格低廉，品質(zhì)與原裝進(jìn)口棉線相同。用完可以采購品牌、型號(hào)、批次相同的棉線。如無法采購到?？梢栽俅问褂帽疚牡姆椒ǎ奖愕暮Y選出合適的棉線。本方法便于操作、實(shí)用性強(qiáng)。

采用CANNON小型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，篩選出合格的試驗(yàn)用棉線。實(shí)驗(yàn)成果使實(shí)驗(yàn)室大量節(jié)約了金錢和時(shí)間成本。是小成本、大用途的典范。也是新時(shí)代工匠精神的體現(xiàn)。