固定温度下使用时间对淬火油黏度的影响

许慧静，田 煜

(陕西飞机工业有限责任公司理化室实验，陕西 汉中 723215)

淬火油在反复使用周期过程中，会逐渐产生杂质，而杂质会影响到油品的运动黏度，从而会导致实验数据出现波动。

影响液体运动黏度的因素有恒温时间，实验温度和玻璃黏度管变量等。本文通过模拟一个固定的实验温度，使用相同常数的运动黏度计进行实验，测试淬火油随着使用时间增加对黏度的影响。

1 实验部分

1.1 目的

目前单位所用液体油品，如淬火油和磁悬液，均要求定周期测定黏度，以便进行实验过程控制。实验中选取的不同毛细黏度计管，以及恒温时间不同，导致实验数据容易出现波动，且易造成实验失败。由于实验过程中需要做运动黏度实验的样品过多，在定温状态下，确定合适的毛细黏度计，可以降低外力因素对实验的影响，以确保实验和生产正常进行。

1.2 材料与设备

1)普通淬火油：热处理工段淬火油槽周期取样，每次取样在油槽的上中下部各取一些进行混合。

2)玻璃毛细管黏度计：BMN-I型玻璃毛细管黏度计，毛细管内径直径在0.8～2.0 mm，毛细管检定合格且在有效使用期内。

3)水银玻璃温度计：运动黏度4号(内标式)全浸玻璃温度计，温度范围38～42 ℃，最小分格为0.1 ℃。

4)运动黏度测试仪：型号SYP1003-1X。

5)溶剂油：120 #溶剂油。

6)95%乙醇：化学醇。

1.3 原理

运动黏度是液体动力黏度与同温度下液体密度之比。在确定的温度下，测定一定体积的液体在重力作用下从一个标定合格的玻璃毛细管黏度计A点流动到B点的时间，将这个流动时间与黏度毛细计管常数相乘，可得出该温度下被测液体的运动黏度。

影响液体运动黏度的因素有恒温时间、实验温度和玻璃黏度管变量等。通过模拟不同的实验温度，测试各类液体的运动黏度时间影响因素对黏度的作用。

本次实验是在模拟淬火油在恒定的使用温度条件下进行，随着使用时间增加而又不再往热处理槽中加入新的淬火油调节，测定槽内淬火油运动黏度的变化情况。

2 实验过程及分析

2.1 实验前准备

1)从生产现场热处理槽中采集到的淬火油中因为热处理槽是一个敞口槽子，所以淬火油中会存在微量水份或微量机械杂质。故每次对采集来的淬火油进行运动黏度实验前，要先对采集的淬火油油样进行脱水处理除去微量水份，而除去机械杂质的方法则是用滤纸过滤淬火油油样。

2)进行运动黏度测试前，要用120号溶剂油清洁玻璃毛细管黏度计并进行晾干。若黏度计壁管内外壁上存留有污渍则用95%乙醇溶液进行清洗，确保毛细管干净无污渍后在热空气空压嘴部位套上干净的细纱布再用热空气吹干玻璃毛细管黏度计。注意清洗、吹干过程中保持手干净，以免接触黏度计带来杂质污染。

3)毛细管盛装试样:选择一根内径为1.0～1.5 mm的毛细管,经过2.1(2)步骤清洗吹干。选择原则为确保流出时间在200～350 s，如图1所示。

图1 毛细管黏度计示意图

取一小截橡皮管包裹支管7的顶端，然后伸出大拇指堵住管身6的端口。旋转黏度计使之倒置，将管身1端口插入盛有经过脱水、去除机械杂质处理的淬火油容器中。洗耳球连接在橡皮管外部轻捏，压力会缓慢将淬火油吸到标线b。一定要注意进入管身1内径和扩张部分2和3中的淬火油试样不能有微气泡和裂隙出现。当液面达到标线b时，轻轻从容器中提起毛细管黏度计。倒转松开堵住管身6的手，使毛细玻璃管管身1竖直向上。用干净的脱脂棉擦除管身1的管外端壁所沾着的多余淬火油，取下套在支管7部位的橡皮管重新套入管身1上面。

4)将装有淬火油的毛细黏度计管浸入事先已经恒温 40 ℃ 的恒温水浴中，用支架固定玻璃毛细黏度计。注意一定要让毛细管黏度计的扩张部分2位置浸入恒温水浴一半。

用另外的支架固定温度计，保证温度计水银球的位置接近毛细管中央点的水平面，并使温度计上实验用刻度位于恒温水浴的液面上 10 mm 处。

2.2 实验步骤

1)按照2.1操作夹持好毛细管后，从两个相互垂直的方向利用铅垂线将运动黏度计毛细管调整为垂直。

将恒温水浴调整到 40 ℃，使盛装淬火油试样的毛细管在 40 ℃ 恒温水浴中保持 30 min。注意恒温过程中一定要保证水浴温度波动处于±0.1 ℃ 之间。

2)用洗耳球插入毛细管黏度计管身1的橡皮管，缓慢将淬火油液体吸入扩张部分3。利用压力作用使待测淬火油液体液面进入扩张部分2之内，同时注意不能让管4内和扩张部分2、扩张部分3里面的淬火油试样有微小气泡或裂隙出现。

3)观察淬火油流动。在淬火油液体液面正好到达标线a时启动秒表，淬火油液面流出标线b的一瞬间同时停止秒表。整个实验过程保持恒温水浴中温度 40 ℃ 恒定不变，且扩张部分3淬火油液体无微气泡和毛细管4中淬火油液体连续无断流。

4)记录秒表上的读数就是淬火油的流动时间。每个淬火油试样重复测量5次，得到5个数据；5个数据得出的算术平均值与各个流动时间的差不应超过算术平均值的±0.5%。取不得少于3次实验流动时间的算术平均值，作为本次淬火油黏度实验的流动时间。

5)每月从现场热处理槽中取样一次，连续取样8次，重复2.2(1)～2.2(4)步骤，并记录数据。

3 实验结果

在 40 ℃ 实验条件下将同牌号淬火油根据使用槽号不同分别标注为3组得出实验数据。实验所测实际数据如表1。

表1 实验数据

表1(续)

根据上述数据可以做出图2。

图2 三组不同试样对比图

4 结论

1)随着使用时间增加，油品黏度也会随之增大，黏度增大影响流动性，使淬火冷却速度变缓，影响淬火后零件的硬度和金相组织，同时工件带出的淬火油变多，工件清洗难度增加。

2)同一个牌号的淬火油在不同黏度管里运动黏度也会有轻微浮动。

3)因生产用淬火油使用频繁，在使用过程中易造成杂质过多，因此在实验过程中应先静置试样使杂质自然沉淀，后选取试样。

4)建议每隔3个月加入新的淬火油，降低淬火油运动黏度，以防止因为使用时间过长，油品运动黏度太大，引发受热不均匀，造成安全隐患。