潤滑油膜是保護機械內部部件和減少磨損的重要功能之壹，而油膜的強度主要取決於潤滑油中使用的基礎油和添加劑。本文將帶您了解潤滑油膜強度的重要性以及影響膜效果的主要因素。
潤滑油膜
是保護機器內部部件，減少磨損。
的重要特性之壹，
油膜的強度主要取決於
潤滑油用基礎油和添加劑。
本文將帶您了解潤滑油膜強度的重要性以及影響膜效果的主要因素。
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油膜厚度
說到潤滑，妳會想到什麽？它應該先在兩個金屬表面產生壹層厚厚的膜把基礎油隔開，因為潤滑油的作用是避免金屬之間的表面接觸。因此，在這種需求下，油品必須能夠提供摩擦面分離的能力，這需要三個支撐因素——相對速度、基礎油粘度和負荷。這三個因素也會受到溫度、汙染等因素的影響。當油膜厚度平衡了這些因素，即相對速度產生的粘性流體膜將兩個摩擦面完全分開，外部載荷被流體膜產生的壓力平衡時，稱為流體動力潤滑。
在有滾動接觸(可忽略相對滑動運動)的應用中，即使有較大的局部壓力點，也可能影響金屬表面間的油膜厚度。其實這些壓力點也起著重要的作用。基礎油的壓力和粘度的關系，允許油的粘度由於壓力較高而暫時增加，這就是所謂的彈性流體動力潤滑。雖然油膜會很薄，但仍能產生完全的油膜分離。
在實踐中，機器表面的理想狀態是達到完全分離，膜厚是為減少摩擦磨損提供最好的保護。但是如果沒有滿足這些油膜厚度的條件，比如相對速度不夠、粘度不夠或者載荷過大，會怎麽樣呢？事實上，大多數機器的設計和操作參數允許速度不足，例如在啟動、停止或改變方向時。溫度過高時，粘度也會降低，過多的汙染也會使油膜間隙中的磨粒接觸。
當流體動力或彈性流體動力潤滑的前提條件不滿足時，基礎油會在所謂的邊界接觸條件下尋求支撐，這個支撐因子需要尋找具有摩擦磨損控制性能的添加劑。因此，基礎油和添加劑混合在壹起，生產出滿足特定要求的潤滑脂產品，從而降低預期的邊界潤滑，潤滑劑具有油膜強度和邊界潤滑性能。
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談談油膜的作用
除了油膜的厚度，油膜的強度也是減少摩擦和控制磨損的重要因素。如上所述，在流體動力學和彈性流體動力潤滑中，粘度是影響油膜厚度的關鍵。當基礎油的粘度不足以克服金屬間的表面摩擦時，就需要基礎油和添加劑產生化學協同效應，形成表面保護機制。在這些邊界條件下，邊界潤滑還會受到機械表面的化學和物理性質以及任何其他環境因素的影響，因此即使在負載重、溫度高或相對表面速度低的情況下，油膜強度也會得到提高。
三
無潤滑的表面相互作用
如果在顯微鏡下觀察分子級別的機械接觸面，會發現即使加工得非常光滑，也還是比較粗糙的。這就好比宇航員從遙遠的太空視角看到的地球是壹個完美光滑的球體，而站在地球表面的人看到的地球上到處都是高高低低的山脈和山谷。
這是因為當兩個金屬表面接觸時，實際接觸面積將明顯低於表觀接觸面積。從顯微鏡下的“顯微鏡山”來看，這些接觸面是凹凸不平的最高點，低粗糙面的接觸率低。由於金屬相應的剪切強度，這些粗糙表面將發生彈性變形。因此，初始接觸點首先產生彈性變形，然後會有更多的接觸點相連，實際接觸面積會隨著載荷強度的增加而增加。
四
什麽是摩擦力？
摩擦是壹個過程，其中相互作用的表面的滑動運動受到幾個影響參數的影響，從而產生阻力。大多數人認為表面粗糙度是引起摩擦的主要因素。然而，當考慮到實際接觸面積可能小於表觀接觸面積的1%時，實際粗糙度變得不那麽重要。摩擦的原因應該是粗糙接觸的分子水平的結合的結果。
五
磨損是如何發生的？
在金屬表面潤滑膜厚度不足的情況下，粗糙的接觸點可能導致冷焊，這是粘著磨損的前提條件。這些粗糙點上的粘附經歷了強化和硬化的過程，所以剪切點壹般發生在未強化金屬的粗糙接觸點以下。在金屬剪切時，粗糙的刀尖要麽被轉移到另壹個表面，要麽分解成磨粒。
粘附通常被認為是機械磨損的最初形式。因為除了磨粒磨損本身，還有外部的磨損源，磨粒磨損變得更具破壞性，這就是所謂的三體磨損。然而，兩個主體的磨損是由切削或刨削引起的尖銳表面接觸點引起的。
滾動接觸時會產生表面疲勞，疲勞機理來自工作表面或表層裂紋的形成和擴展。表面滾動條件下的高應力將導致疲勞磨損。
六
如何控制摩擦磨損？
摩擦磨損控制添加劑以少量調合的方式加入基礎油中，具有促進金屬表面吸附的極性。由於相互作用的條件，這些吸附力與表面發生化學反應，與產生足夠油膜厚度的條件成反比:更高的壓力和更高的溫度。
當機器表面與更高的壓力和溫度相互作用時，添加劑可以通過在機器表面上產生更易延展的初始分子層來減少金屬對金屬接觸(磨損)的影響。這些摩擦控制層直接降低了接觸時的剪切強度，成為“受害者”。初始層通過使潤滑劑的弱分子鍵與金屬間粗糙的邊界條件發生反應，釋放強鍵的作用力，從而降低摩擦。低剪切強度膜的形成也受基本原材料的類型和機械表面冶金的影響。
有三種類型的潤滑油添加劑有助於減少摩擦和控制磨損。它們是摩擦改進劑、抗磨添加劑和極壓添加劑。
摩擦改進劑
極性化合物，如添加到基礎油中的脂肪酸，通過形成肥皂膜來降低低滑動速度下的摩擦。它們通常用於需要燃油經濟性的部件，以減少低速時的摩擦和粘滑，如發動機或變速器。它們具有抗磨添加劑的作用，但在輕負荷下比抗磨劑更有效，不需要高溫條件。但當金屬表面與脂肪酸反應更強烈形成金屬皂時，分解溫度會更高。
抗磨添加劑
這些極性化合物通常是基於硫或磷的添加劑，如二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)，它們僅在邊界條件下與金屬表面反應。抗磨添加劑在較高的溫度下更有效，在此溫度下它們變得更活躍並產生屏障膜。ZDDP添加劑已廣泛用於磨損保護，也可用作油中的抗氧化劑。
極壓添加劑(抗磨添加劑)
當表面溫度過高時，摩擦改進劑甚至抗磨添加劑的作用開始減弱。極壓添加劑主要是硫和磷，是高溫條件下的最佳選擇。這些添加劑可以形成具有低剪切強度的皂狀膜，並與金屬表面反應，並且可以承受相當高的溫度。這種反應雖然有利於油膜的形成，但也可能導致更活潑金屬的化學腐蝕，因此需要謹慎操作。
寫在文章的最後
當潤滑不良或潤滑不良的機器表面處於滑動接觸時，需要註意實際接觸壓力點處的物理分子相互作用。在這個分子對機器表面的作用下，邊界條件會受到很多物理和化學原理的約束。當選擇添加劑化合物用於油膜強度保護時，必須註意機器表面的氧化、腐蝕、化學吸收和其他化學反應的平衡。
金屬表面上的這些摩擦和磨損控制添加劑膜降低了接觸點的剪切強度。低剪切強度膜在物理相互作用中被犧牲，以保護表面免受粘附、磨粒和疲勞磨損。這些亞微米薄膜隨著接近金屬表面，具有從液體到固體的特性。雖然基礎油是流體力學和彈性流體動力潤滑中保護機器表面的首選，但邊界條件仍然存在。因此，為了不受邊界條件的限制，應采用合適的具有摩擦磨損控制性能的添加劑配方來調和潤滑劑，以保證油膜強度在合理的限度內與機械相互作用成正比。