铁谱分析

在用润滑油的磨损颗粒分析---铁谱分析法方法测量范围测量尺寸监测阶段不足清洁度金属、非金属及其它颗粒粒度分布状态1-80μm不能识别磨粒的形状和元素磁塞分析法铁磁性物质的浓度、形状25-400μm磨损后期不能检测非磁性颗粒机械杂质分析所有颗粒物（磨粒）浓度、形状大于4-10μm不能识别磨粒尺寸分布ICP元素分析分析油中所含化学元素0.1-10μm故障的早期检测与预防不能识别单个磨粒的化学组成、不能识别磨粒形状和大小铁谱分析法油中磨粒的尺寸、形状、磨损种类，材质成分大于1μm正常到故障状态的整个过程不能识别磨粒的化学成分油液检测中磨粒分析的相关方法诊断结果可靠性分析铁谱分析技术的缺点：①对于润滑油中非铁磁性颗粒检测能力低，对于柴油机等含有多种材质摩擦副的故障诊断时不准确；②分析的规范化不够，分析结果对于操作人员的经验有较大的依赖性，若缺乏经验容易造成误诊和漏诊。铁谱技术的发展铁谱技术的产生---1970年,美国麻省理工学院（MIT）的W.W.Setfert和超音公司(Tran-sonicInc)的V.C.Weatcott开始合作探索一种新的机械磨损观测方法,并在1972年取得成功。这项成果发表在《Wear》上“Amethodforthestudyofwearparticlesinlubricatingoil”。铁谱分析设备的分类---根据分离磨粒、检测磨粒的不同，主要分为直读铁谱仪、分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪，在线式铁谱仪，还有收集干粉中铁磁性颗粒的气动式铁谱仪。铁谱分析的流程铁谱分析一般包括取样、制谱、观察与分析、结论4个步骤。取样操作必须保证所取的油样含有能反应及其工况变化的磨损颗粒，使铁谱分析做出正确的判断。取样的原则：①尽量选择在润滑油过滤之前、避免从死角和底部取样；②尽量选择在机器运转时，或刚停机时取样；③始终在同一位置、同一条件下（如停机则应在相同的时间后）和同一运转状态（载荷、转速）下取样④取样周期根据机器的性质和对状态监测的要求确定，仪器新投入运行和刚经过检修后，其取样间隔应该短，通常几小时取样一次，监测分析磨合过程，机器进入正常运行阶段后，取样间隔可加大，当磨损发展很快时应缩短取样时间间隔。直读式铁谱仪在直读式铁谱仪中，磨粒的沉积原理与分析式铁谱仪相似，只是用一根玻璃沉淀管来代替玻璃基片。制备在试管中的分析油样在重力和虹吸作用下，经过毛细管而进人沉淀管。磨粒在强磁场作用下，有序地沉积在玻璃管底部，大于5μm的大磨粒首先沉积，一般沉积在沉积管的入口区为1～2μm的磨粒沉积层上覆盖着大于5μm的大磨粒；1～2μm的小磨粒沉积在较远处。沉积位置设有光束发射装置，光束穿过沉积管，被设置在沉积管另一侧的光电传感器所接收，可以直接测定磨粒浓度的读数。沉淀管直读式铁谱仪直读式铁谱仪检测结果用磨损烈度指数IA来表示：IA=（AL+AS)×(AL-AS)=AL2-AS2使用直读式铁谱仪分析润滑油样的步骤：1.制备分析油样；2.油样在洗虹作用下经毛细管流过铁谱沉淀管；3.油样中的磨粒在高梯度磁场的作用下进行沉积；4.用光电转换系统测定磨粒的光密度读数，并以AL、AS数码直接显示，其中AL读数表示油样中大、小磨粒量的总浓度值，AS为小磨粒量的浓度值。直读式铁谱仪可以测量两种不同粒度范围的磨粒（大于5μm，1-2μm）。直读式铁谱仪主要用来直接测定油样中磨屑浓度和尺寸分布,只能作定量分析,但是比分析式铁谱仪的定量分析更准确,检测过程更简单、迅速，不能对磨粒形貌和磨粒产生原因进行分析。磁性颗粒尺寸逐渐减小，磁性逐渐减弱分析式铁谱仪经稀释处理的油样，经微量泵输送到安放在磁场装置上方的玻璃基片的上端，基片的安装与水平面成一定倾斜角，便于沿油流动方向形成逐步增强的磁场，同时又便于油液的流动。可磁化金属磨粒在高梯度磁力、液体黏性阻力和重力联合作用下，按磨粒尺寸大小有序地沉积在玻璃基片上，并沿垂直于油样流动方向形成链状排列。在用润滑油磨损颗粒试验法（分析式铁谱法）标准号：SH/T0573-1993(2006)试验步骤：①样品混合将油样瓶中的样品(不超过瓶容量的3/4)在65℃士5℃的干燥箱中保持30min，再充分摇动，使样品混合均匀。②样品稀释用移液管取样1mL，在干净试管中进行稀释（稀释油为与样品同品种的新油，并预先用微孔薄膜进行过滤）按稀释油与样品体积比9:1,19:1,29:1……进行，稀释后的油样加热摇匀，移至另一试管中，并用四氯乙烯溶剂再次稀释，摇匀后作为试样，其中溶剂用量为溶剂与试样体积比1:3。③谱片制备把装有稀释过的试样的试管放在分析式铁谱仪的样品架上，将输油导管插至试管内试样底部，放置基片，接上导流管，把输油导管的出口置于基片人口区上方。打开铁谱仪的电源开关，使试样流动，流速为25mL/h。试样流完后，待基片上的溶剂完全挥发后，关掉电源开关垂直向上取出铁谱片。④磨损颗粒分析---铁谱显微镜把谱片放置在铁谱显微镜的载物台上，打开反射及透射光源开关，并调节至适当亮度，缓慢调节物距直至谱片上的颗粒清晰可见，观察磨损颗粒的尺寸分布和形态。⑤谱片加热分析调节谱片加热器，使温度达到330℃土10℃，将谱片置于谱片加热器上，加热90s，在铁谱显微镜下观察磨损颗粒表面生成的氧化层的特征回火色，通常在白色反射光下，铸铁磨损颗粒呈草黄色，低合金钢磨损颗粒呈蓝色。①谱片覆盖面积百分数测定装上光密度计采用10×物镜，移动载物台，用光密度计测定谱片的AL,,As值。（注:如所测定结果AL,值大于30%或小于10%，应重新制备谱片）结果报告磨粒的特征及分类►正常磨损颗粒形状：薄片状、具有高度抛光的表面，颗粒细小均匀，沿磁力线呈线状分布，在机械磨合阶段，还产生一些长条状、扁平状的颗粒也属于正常的磨损颗粒。尺寸：长度小于15μm，厚度约为0.15-1μm形成机制：由小于1μm厚的切混层疲劳剥落形成，在正常的磨损期内，切混层边剥落形成，达到动态平衡状态，稳定地、不断地产生正常磨粒。正常磨损颗粒正常磨损颗粒非正常磨损颗粒磨粒的特征及分类►切削磨损颗粒形状：线状、卷曲状、弧状、车屑状、长条状尺寸：大磨粒---长度为25-100μm，宽度为2-5μm；小磨粒---长度小于10μm，宽度小于1μm形成机制：大磨粒---硬表面的锐边、凸起、裂纹插入软表面，切削软表面而形成；小磨粒---润滑系统中的磨粒微粒嵌入较软表面，切削软表面而形成其尺寸与磨粒微粒尺寸成正比。磨粒的特征及分类►滚动疲劳磨损颗粒①疲劳剥片---扁平的片状磨粒，具有光滑的表面和不规则的轮廓线，尺寸最大可达100μm，长厚比约10/1，主要是表面疲劳裂纹与表面成很小夹角扩展，随后向表面平行方向延伸，裂纹相连后剥落形成。②球形磨粒---直径1-5μm，裂纹内表面的切混层剥落及随油进入的片状磨粒，经内表面相对运动反复揉搓形成。③层状磨粒---表面有空穴和空洞，尺寸20-50μm或更大，长厚比约30/1，主要是剥落的磨粒附于滚动件表面，在滚动摩擦副中进一步受碾压形成。磨粒的特征及分类►严重滑动磨损颗粒形状：表面有明显的划痕和开裂迹象，棱角平直尺寸：长度大于20μm，长厚比约10/1，小于30/1形成机制：相对滑动表面载荷和速度过大产生过高剪切力，切混层不稳定出现局部的粘附和严重塑性流动，产生大量的游离金属磨粒，表面造成很深的犁沟。磨粒的特征及分类►有色金属的磨损颗粒①白色有色金属磨粒---具有非铁磁性沉积特征，沉积方向随机，长轴不一定与磁力方向一致，可能沉积在铁磁性磨粒沉积链之间，不服从铁磁性沉积尺寸的分布规律，主要有Al、Ag、Cr、Cd、Mo、Ti和Zn；②铜合金磨粒---在白色反光下呈微红的黄色；③铅锡合金磨粒---低倍镜下呈黑色，400或1000倍镜下可见蓝色或桔黄色的氧化斑，没有清晰的轮廓。铜颗粒铜锡片状物►氧化铁磨损颗粒铁的氧化物多为高温工作环境下获得，红色氧化物颗粒在白色偏振光下呈红棕色多晶体团状，主要成分是αFe2O3，而黑色氧化物颗粒在白色反射光下呈黑色,表面有蓝色和桔黄色的小斑点，主要成分是不成固定比例的Fe304,αFe2O3和FeO的混和物。磨粒的特征及分类αFe2O3Fe304磨粒的特征及分类►腐蚀磨损颗粒颗粒很小，为亚微米级，显微镜最高的放大倍数也难以将其分辨出来，造成出口端10mm处覆盖面积读数高于50mm处的读数值。主要是油中的碱性添加剂耗竭，酸性产物是易腐蚀的Fe、Pb等金属腐蚀而成。磨粒的特征及分类►摩擦聚合物在双色光下可以观察到无定形的胶体中嵌有金属磨损颗粒，金属磨损颗粒呈红色，而胶体呈透明的绿色。这主要是在聚合物接触的高应力区，润滑油中的例子发生聚合而生成的凝聚的团粒组织，金属微粒对聚合反应起催化作用。外来纤维状物黑色块状物为聚合物