单层磨粒沉积铁谱片制作条件的优化研究

　　分析式铁谱仪是一种常用的铁谱仪器,主要由制谱仪、双色显微镜和读数器组成,其工作原理是利用高梯度强磁场将润滑油中铁磁性磨粒分离出来,并依其粒度大小顺序地沉积在玻璃片上,制成铁谱基片,然后通过对沉积出的磨粒之大小、形态、成分及粒度分布的定性观察和定量测量,可以获得有关摩擦副磨损状态的重要信息,而单层磨粒沉积铁谱片的制作是有效提取磨粒特征的前提和保证,如磨粒沉积参数选择不合适,易发生磨粒在铁谱片上的堆积和重叠现象,影响磨粒的观察和分析。本文采用正交设计方法对影响磨粒沉积状态的因素进行了研究,所用铁谱仪为北京华谱监测技术有限公司生产的FTP-X2型分析式铁谱仪。

　　1　铁谱片制作优化条件的正交试验设计

　　影响铁谱片上磨粒沉积的因素较多,一般可分为内部因素和外部因素。如磨粒本身的尺寸、形状、密度和磁化率等因素为影响磨粒沉积的内部因素[1-3]。而油样的粘度、密度和磁化率、铁谱仪的磁场强度、磁场强度分量梯度、油样输送流量、输油导管的尺寸、铁谱基片的规格以及油样体积等因素为影响磨粒沉积的外部因素。针对航空发动机监测的实际油样,根据制谱仪的结构特点及技术参数,决定把加样速度(A)、试样配比(B)、谱片倾斜角(C)和冲洗速度(D)这4个因素作为磨粒单层沉积铁谱片制作试验的考察指标,确定航空发动机油样铁谱分析中磨粒单层沉积的最佳参数。

　　可用来观测和分析的铁谱基片应满足以下条件:

　　磨粒按粒度大小顺序沉积(见图1),在入口处主要沉积大于5μm的磨粒,在50 mm处是1~2μm的磨粒, 50 mm以下为亚微米级磨粒;磨粒在铁谱基片上的沉积量在规定范围内(10%≤AL(AS)≤50%;AL为基片入口处铁谱仪光密度读数,AS为距油样出口端50 mm处铁谱仪光密度读数)。

　　根据正交试验法的原则[4],加样速度、试样配比、谱片倾斜角和冲洗速度这4个因素分别选取4个水平(见表1)。以此4因素4水平进行正交试验设计,取L16(45),本文认为4个因素中的任意二个都没有交互作用。本试验共有16个条件(见表2),每个试验条件下都做平行试验。利用采集的航空滑油油样,共制作了128张铁谱片。

　　2　铁谱片制作优化条件的正交试验操作

　　试验仪器为全自动滤膜式制谱仪,先制取铁谱片,再在显微镜下利用光密度计测定铁谱片上沉积磨粒的光密度值。

　　铁谱基片与磁铁上表面呈一定角度放置,用微量泵将制备好的分析油样抽送到铁谱基片上,微量泵出油管对准基片中线,前后位置距基片下端55~56 mm处,管口距基片表面1 mm左右,恰使油流出时不成滴状。在油样全部流完以后,立即抽送一定量的清洗剂,洗掉遗留在铁谱基片上的残油。待基片上的液体全部挥发后,垂直向上取离磁场便得到铁谱基片。制取完铁谱片后,在铁谱显微镜下利用光密度计测定AL和AS值,然后取平均,兼顾大、小磨粒的沉积效率。正交试验光密度值计算结果如表3所示。