‘Problematic’ tests pull handbrake on grease specifications
美国国家润滑脂协会的润滑脂“分级”或者称为“稠度等级”,是润滑脂配方中使用增稠剂量的函数。配方中使用的增稠剂越多,润滑剂的硬度就越大。美国国家润滑脂协会将润滑脂共分为九个等级,从液体状的000等级一直到“非常硬”的6级。

美国国家润滑脂协会稠度等级是业内广泛采用的分级方式。如果这是确定润滑剂最佳品级所需的唯一信息,不是很方便吗?但事实上,还有许多其他的属性会影响润滑脂在某些应用条件下的适用性,因此,需要进行相应的测试,这也是问题所在。

美国国家润滑脂协会稠度等级与《ASTM D4950 机动车设备用润滑油的分类和规范》等润滑脂规范形成互补,ASTM D4950的应用范围已超过100多个国家。当然,还有ASTM以外的许多其他润滑脂属性测试,比如德国标准化协会的DIN方法、国际标准化组织的方法、法国的法国标准化协会推出的方法,以及瑞典和中国实施的各类方法。这些方法之间存在诸多重叠,但是似乎也没有整合的举措。

ASTM D4950最早由美国材料与试验协会在1989年发布,目的是进行工艺标准化,在无法有效评估车辆润滑油性能,以及原始设备制造商规范相互不统一时,方便消费者做出选择。D4950标准依据性能要求,将适用于底盘部件的润滑脂和适用于汽车轴承的润滑脂进行了区分。ASTM D02石油产品和润滑剂技术委员会规定了相应的技术标准。

Dave Turner
Dave Turner


CITGO石油公司润滑液技术组的产品技术专家Dave Turner说,锂基润滑脂一直占据市场主力,并将在全球润滑脂市场中继续占据“约75%”的份额。受性能提升需求的影响,锂皂复合基润滑脂的用量出现了小幅下滑,高温润滑脂—复合锂基脂的产量开始上升。过去,锂供应量充足,而且价格相对较低。

Turner住在美国德克萨斯州的波士顿,从位于德克萨斯州博蒙特市的拉玛尔大学毕业后一直从事润滑脂行业,拥有30多年的从业经验,他认为润滑脂市场“变化相当慢”。

锂的全球需求量暴涨,在这一大背景下,Turner建议各公司目前应考虑使用聚脲等高温增稠剂和“新型”增稠剂磺酸钙替换锂元素。他说:“磺酸钙从20世纪八十年代进入市场,但目前仍然是“这个领域的新生事物”。”或许,这也是这个行业变化速度的一个缩影。

Turner是一名资深化学工程师,担任ASTM D02 G0润滑剂技术委员会的主席,在Texaco(雪佛龙下属公司)拥有17年的工作经历,之后在壳牌工作了16年,然后加入了CITGO。他说,需要对现行润滑脂规范进行变更,这一点是显而易见的,另外还要“注意多种问题测试”。他还说道,路博润公司的ASTM成员Gareth Fish正在带领一个美国国家润滑脂协会的汽车润滑脂工作组着力解决存在问题的润滑脂规范。

20世纪60年度中期编制形成了ASTM D2265润滑脂滴点标准试验方法,该标准通过在润滑脂从半固体逐渐变成液态时进行测量,得出润滑脂的耐温能力。针对润滑脂滴点测量的重要性存在诸多争议,尤其是对于无法确定滴点的高温润滑脂。

D2265标准的核心问题是玻璃温度计中使用了汞元素,这是美国环境保护署正在竭力禁止的做法,而且加利福尼亚州已经明令禁止了这一做法。由于测试的动态特性,很难找到一个不含汞的玻璃温度测量仪表能够达到D2265标准规定的温度计的性能。

对于需要多个滴点或测量点的企业来说,使用电子仪器的成本太高。使用汞仪器的成本为75美元,Turner预计使用电子仪器的成本将在此基础上增加4,000美元。Galinstan是一种液体金属,其危害性要比汞低,可以替代这一测试方法中使用的汞元素,不过目前仍在研究阶段。

Turner 说,ASTM D566规定的滴点试验方法已经有很多年头了,因此ASTM D02技术委员会“希望其能够退出使用”。不过,许多规范仍然在采用这一试验方法,尤其是一些美国军用规范。

ASTM D3527的问题最大。高温圆锥滚子轴承寿命测试通常称为“轮轴轴承寿命测试”,是以20世纪70年代的轮毂轴承设计为依据的。目前汽车和轻型汽车使用的轮轴轴承设计已经发生了变化,但是测试却没有发生变化。此外,该测试的精度较差。ASTM D3527规范还存在一些其他问题,包括测试方法中缺少与现代电动机、轴承多样性,以及近年来生产的测试设备的各种制造方式的冷热特点相匹配的最新发动机规范。

近年来,原始设备制造商代表在各次会议上提供的支持已经消耗殆尽了,这更加剧了规范编制中存在的各种困难。Turner说:“缺少原始设备制造商的直接输入使测试方法的开发陷入了更加困难的境地。”

尽管ASTM D3527存在上述诸多问题,该技术委员会近期通过表决确定同意该规范的有效期再延长五年。不过,该委员会已经成立了一个工作组,负责使用各类轴承设计中的现代轴承开发新的轴承生命周期测试。Turner说,他们计划用十年的时间完成这一测试的更新替换,不过他希望能在12个月内有一台测试设备开展评估工作。轮毂轴承润滑脂漏失量测试是检测润滑脂能否留在轴承中的测试,采用了D3527使用的测试装置,同时还需进一步考虑设计D3527规范的替换装置。

Turner还说D4170震荡微动磨损实验是“一种过渡”,不过该方法在精度方面存在问题,已经推出了更新的方法,能够使用SRV设备测量相关属性。但是由于新SRV设备的采用率较低,这个试验仍然是个“问题”试验。

Photo courtesy of CITGO Petroleum.
Photo courtesy of CITGO Petroleum.


ASTM D4289润滑脂及润滑液弹性体相容性的标准试验方法仍需要进行更新,使其操作变得“相对简单”。该试验方法目前采用航空弹性体,当时选用这种材料是因为其易得性和高度可控性。但是,他们在汽车行业不具有代表性。

所有汽车公司为了通过圆锥滚子轴承试验的ASTM D4693低温扭矩试验,都需要使用润滑脂。如果润滑脂太硬,汽车无法转动。Turner说,低温转矩是否是低温性能的重要指标仍存在诸多争议。

Turner理论推断未来需要与设备制造商合作建立研发中心,开发使用现代试验方法测量润滑脂属性的试验装置。

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