鐵譜分析技術(shù)簡介

1、 目錄 一、鐵譜分析技術(shù)鐵譜分析技術(shù)簡介 1、鐵譜分析技術(shù)的基本原理和方法基本原理和方法 2、鐵譜分析的流程流程 二、鐵譜分析儀鐵譜分析儀簡介 1、分析式分析式鐵譜儀簡介 2、直讀式直讀式鐵譜儀簡介 直讀式鐵譜儀的特性特性 3、旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀簡介 4、在線式在線式鐵譜儀簡介 5、各種鐵譜儀總結(jié)總結(jié) 一、鐵譜分析技術(shù)簡介一、鐵譜分析技術(shù)簡介1. 鐵譜分析技術(shù)是20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代發(fā)明的一種新的機(jī)械磨損測試方法機(jī)械磨損測試方法。是一種借助磁力借助磁力將油液中的金屬顆粒金屬顆粒分離出來，并按照顆粒的大小按照顆粒的大小排列在基片上，既能讀出大小顆粒的相對濃度，也能對微粒的物理性能作出進(jìn)一步分析

2、。2. 鐵譜分析法測定的主要內(nèi)容：（1）磨粒濃度和大小濃度和大?。?）磨粒形貌（反應(yīng)磨粒產(chǎn)生原因和機(jī)理）形貌（反應(yīng)磨粒產(chǎn)生原因和機(jī)理）（3）磨粒成分（反應(yīng)產(chǎn)生的部位）成分（反應(yīng)產(chǎn)生的部位）3.鐵譜分析法的特點(diǎn)： 較寬的較寬的尺寸檢驗(yàn)范圍； 同時(shí)獲得同時(shí)獲得磨粒的多種信息多種信息。1、鐵譜分析技術(shù)的基本原理和方法、鐵譜分析技術(shù)的基本原理和方法鐵譜分析技術(shù)的基本原理和方法就是用鐵譜儀把混于潤滑油（或液壓油）中的磨屑和碎屑分離出來磨屑和碎屑分離出來，并按其尺寸大小按其尺寸大小依次、不重疊地沉淀到沉淀到一塊透明的基片上基片上（即制作譜片），在顯微鏡在顯微鏡下觀察下觀察，以進(jìn)行定性分析（指對磨粒的形態(tài)特

3、征、尺寸大小及其差異等表面形貌及成分進(jìn)行監(jiān)測和分析）。利用利用加裝在鐵譜顯微鏡上的光密度計(jì)光密度計(jì)，還可以對譜片上大小磨粒的相對含量進(jìn)進(jìn)行定量分析行定量分析，也可用計(jì)算機(jī)用計(jì)算機(jī)對磨屑進(jìn)行圖像處理進(jìn)行圖像處理，以獲取磨屑的有關(guān)參數(shù)。摩擦學(xué)的研究表明，磨粒的類別和數(shù)量的多少及增加的速度與摩擦面材料的磨損程度及磨損速度有直接的關(guān)系；而磨粒的形態(tài)、顏色及尺寸等則與磨損類型、磨損進(jìn)程有密切關(guān)系。因此鐵譜分鐵譜分析法在判斷磨損故障的部位、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨析法在判斷磨損故障的部位、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢及產(chǎn)生的原因勢及產(chǎn)生的原因等方面能發(fā)揮全面的作用。2、鐵譜分析的流程、鐵譜分析的流程鐵譜分析程序一般包括取樣

4、、制譜、觀察與分析、結(jié)論取樣、制譜、觀察與分析、結(jié)論4個(gè)基本環(huán)節(jié)。（1）取樣取樣就是用取油工具從管線上或油箱中抽取潤滑油（或液壓油）樣。取樣操作必須保證取樣操作必須保證所取的油樣含有油樣含有能反映機(jī)器工況變化的磨損顆粒磨損顆粒，只有這樣才能通過鐵譜分析做出正確的判斷。因此，取樣時(shí)應(yīng)遵循以下幾條原則：應(yīng)盡量選擇在潤滑油過濾之前在潤滑油過濾之前并避免從死角、底部取樣避免從死角、底部取樣；應(yīng)盡量選擇在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，或剛停機(jī)時(shí)取樣或剛停機(jī)時(shí)取樣；應(yīng)始終在同一位置、同一條件下在同一位置、同一條件下（如停機(jī)則應(yīng)在相同的時(shí)間后）和同一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)同一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速、載荷相同）下取樣；取樣周期應(yīng)根據(jù)機(jī)器

5、的性質(zhì)和對狀態(tài)檢測要求來確定。機(jī)器在新投入運(yùn)行或剛經(jīng)解體檢修，其取樣間隔應(yīng)短機(jī)器在新投入運(yùn)行或剛經(jīng)解體檢修，其取樣間隔應(yīng)短，通常應(yīng)隔幾小時(shí)取樣一次，以監(jiān)測分析整個(gè)磨合過程；機(jī)器進(jìn)入正常運(yùn)行階段后，取樣間隔可加大；此后，當(dāng)當(dāng)發(fā)現(xiàn)磨損發(fā)展很快時(shí)，又應(yīng)縮短取樣時(shí)間間隔發(fā)現(xiàn)磨損發(fā)展很快時(shí)，又應(yīng)縮短取樣時(shí)間間隔。（2）制譜制譜就是用鐵譜儀分離油樣分離油樣，將其中的鐵磁性顆粒沉積鐵磁性顆粒沉積于玻璃基片上于玻璃基片上，經(jīng)固化和清洗后完成。為便于油液中磁性金屬顆粒的沉積，對所取油樣應(yīng)進(jìn)行稀釋對所取油樣應(yīng)進(jìn)行稀釋，即在油樣中加入一定比例有機(jī)溶劑加入一定比例有機(jī)溶劑（例如四氯乙烯），油樣與四氯乙烯的體積混合比通

6、常為3:1。（3）觀察與分析包括定性分析和定量分析定性分析 用顯微鏡觀察譜片上顆粒的尺寸大小、形觀察譜片上顆粒的尺寸大小、形狀、顏色狀、顏色，根據(jù)顆粒特征來定性分析設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)潤滑狀態(tài)，判斷磨損類型和磨損部位。直讀式鐵譜儀不宜做定性分直讀式鐵譜儀不宜做定性分析析，因?yàn)橹弊x式鐵譜儀不能提供關(guān)于磨屑形貌、磨屑來源的信息。定量分析 用光密度測量儀與顯微鏡配套使用光密度測量儀與顯微鏡配套使用，測出測出譜片上不同區(qū)域的磨屑顆粒覆蓋面積磨屑顆粒覆蓋面積，再通過公式算出磨損指數(shù)。對于旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀，其定量分析式為 IS=AL2-(AM+AS)2式中 IS磨損烈度；AL、AM、AS大、中、小磨粒濃度的光

7、密度讀數(shù)。對于直讀式鐵譜儀直讀式鐵譜儀，其定量分析式為ID=(DL+DS)(DL-DS)=DL2-DS2式中 ID磨損烈度； DL代表大于5m磨損顆粒的光密度值； DS代表12m磨損顆粒的光密度值。對于分析式鐵譜儀分析式鐵譜儀，其定量分析式為IS=(AL+AS)(AL-AS)=AL2-AS2式中 IS磨損烈度； AL、AS大、小磨粒覆蓋面積。 近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已研究出用計(jì)算機(jī)用計(jì)算機(jī)對鐵譜片磨粒圖像處理的定量分析方法定量分析方法。它使用掃描攝影機(jī)使用掃描攝影機(jī)將鐵譜顯微鏡里的圖像輸入圖像分析儀輸入圖像分析儀，按照給定的灰度反給定的灰度反差差對幾何圖形進(jìn)行定量分析。其測量的基本參數(shù)

8、有面積、面積、周長、弦長、方位、投影長度和計(jì)數(shù)周長、弦長、方位、投影長度和計(jì)數(shù)等。利用計(jì)算機(jī)軟件利用計(jì)算機(jī)軟件對這些基本參數(shù)按照一定的數(shù)字模型進(jìn)行處理，就可以再派生出一系列所需要的參數(shù)，這樣就為探索與磨損機(jī)理有關(guān)的磨損微粒幾何形態(tài)的內(nèi)在規(guī)律內(nèi)在規(guī)律，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)能反映磨損特征的參數(shù)提供充分的依據(jù)，目前已使用的數(shù)學(xué)模型有線性回歸法、中心取矩法和概率分布法線性回歸法、中心取矩法和概率分布法等。 （4）結(jié)論 根據(jù)分析結(jié)果作出狀態(tài)監(jiān)測或 故障診斷結(jié)論，為制定設(shè)備維 護(hù)措施提供依據(jù)。 鐵譜儀可廣泛用于各行業(yè)的內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、齒輪箱、軸承、液壓系統(tǒng)等大型機(jī)器和零部件進(jìn)行有效的磨損檢測進(jìn)行有效的磨損檢測，

9、有統(tǒng)計(jì)表明，應(yīng)用鐵譜技術(shù)所帶來的保證重大設(shè)備安全運(yùn)行，減少故障發(fā)生，降低維修費(fèi)用以及在摩擦學(xué)和潤滑油品質(zhì)評定研究領(lǐng)域中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 根據(jù)分離磨粒、檢測磨粒的不同方法根據(jù)分離磨粒、檢測磨粒的不同方法，研制了不同的鐵譜儀。目前鐵譜分析儀主要有三種類型：直讀鐵譜儀、分析鐵直讀鐵譜儀、分析鐵譜儀譜儀和旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀。近年來，又成功研究了在線式鐵譜儀在線式鐵譜儀。此外，還有用于收集干粉中鐵磁性顆粒的氣動式鐵譜儀氣動式鐵譜儀。1、分析式鐵譜儀簡介、分析式鐵譜儀簡介分析式鐵譜儀是最先研制出來的鐵譜儀器，由制制譜儀、鐵譜顯微鏡和譜儀、鐵譜顯微鏡和加裝在鐵譜顯微鏡上的光密光密度測

10、定儀度測定儀三部分組成。分析式鐵譜儀的工作原理圖如圖1所示。取自機(jī)械潤滑系統(tǒng)的油樣油樣，用微量泵微量泵輸送到放置在強(qiáng)磁場裝置上方且呈一定傾斜度呈一定傾斜度（約13o）的玻璃基片玻璃基片上（也稱鐵譜基片）。油樣流過高磁場區(qū)時(shí)，由于高梯度磁場高梯度磁場的作用，磨粒將按一定的規(guī)律排列沉積在基片上。經(jīng)清洗殘油和固定顆粒的處理之后（用四氯乙烯），制成鐵譜片。 制作好的譜片可拿到雙色顯微鏡雙色顯微鏡或掃描電子顯微掃描電子顯微鏡鏡上進(jìn)行形貌和成分形貌和成分的觀察，還可將光密度讀數(shù)器與雙色顯微鏡相連，進(jìn)行光密度測量，以判斷判斷磨損程度磨損程度。傳統(tǒng)的光密度測試方法是測離出口50mm和55mm兩處的光密度讀數(shù)，

11、并以AL和AS做各種定量計(jì)算。分析鐵譜主要是借助高倍顯微鏡借助高倍顯微鏡來觀察磨損顆粒的材料（顏色不同）、尺寸、特征和數(shù)量材料（顏色不同）、尺寸、特征和數(shù)量，從而分析零件的磨損狀態(tài)。分析鐵譜也是一種強(qiáng)烈依賴個(gè)人強(qiáng)烈依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)，結(jié)論的正確與否與分析者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)分析者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)關(guān)系極大，這也是這項(xiàng)技術(shù)仍在推廣之中的原因之一。 利用分析鐵譜技術(shù)，可將磨損顆粒分為以下幾種： 1.粘著擦傷粘著擦傷磨損顆粒 2.疲勞疲勞磨損顆粒 3.切削切削磨損顆粒 4.有色金屬有色金屬顆粒 5.污染雜質(zhì)污染雜質(zhì)顆粒 6.腐蝕腐蝕磨損顆粒 由于不同的磨損顆粒代表不同的磨損類型，因此很容易從從磨損顆粒的特征看出

12、設(shè)備的主要磨損類磨損顆粒的特征看出設(shè)備的主要磨損類 型型。除了要分析磨損顆粒的特征外， 還必須分析磨損顆粒的尺寸和數(shù)量還必須分析磨損顆粒的尺寸和數(shù)量， 只有這樣，才能正確的判斷設(shè)備的磨 損狀態(tài)。2、直讀式鐵譜儀簡介、直讀式鐵譜儀簡介直讀式鐵譜儀主要用來直接測定油樣中磨屑濃度和尺寸分布磨屑濃度和尺寸分布，只能做定量分析只能做定量分析，但是比分析式鐵譜儀的定量分析更準(zhǔn)確更準(zhǔn)確，檢測過程更簡單、迅速，儀器成本更低廉更簡單、迅速，儀器成本更低廉。目前在工廠、基地、港口船舶等方面得到廣泛應(yīng)用。直讀式鐵譜儀的工作原理如圖2所示。取自機(jī)器的油樣油樣，稀釋后，在虹吸作用虹吸作用下流經(jīng)位于磁場上方的玻璃沉積管沉

13、積管，油樣中可磁化的磨屑在高高梯度磁場梯度磁場作用下，依其粒度順序排列在沉積管內(nèi)壁不同位置上。在管入口區(qū)，在12m的磨屑沉積上層覆蓋著大于5m的大磨屑；而5mm之后的位置上沉積的只有12m的小磨屑。光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維將光引至與這兩個(gè)區(qū)域相對應(yīng)的固定測點(diǎn)上，并由兩只光敏探光敏探頭頭接收穿過磨屑層的光信號，經(jīng)電子線路電子線路放大，A/D轉(zhuǎn)換處理最終在AL和AS兩個(gè)數(shù)顯屏數(shù)顯屏上直接顯示出磨粒沉積的覆蓋值。直讀式鐵譜儀特征信息的提取用磨損烈度指數(shù)磨損烈度指數(shù)I IA A來指示： IA=(AL+AS)(AL-AS)=AL2-AS2 使用直讀式鐵譜儀分析機(jī)器潤滑油樣的步驟:1.制備制備分析油樣油樣2.油樣

14、油樣在吸虹作用下經(jīng)毛細(xì)管流過鐵譜沉淀管流過鐵譜沉淀管3.油樣中的磨粒磨粒在高梯度磁場的作用下進(jìn)行沉積沉積4.用光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)測定磨粒的光密度讀數(shù)測定磨粒的光密度讀數(shù)，并以DL、DS數(shù)碼直接顯示。直讀式鐵譜儀的特性 1.設(shè)有自動調(diào)零系統(tǒng)設(shè)有自動調(diào)零系統(tǒng)，使用方便可靠加快了分析速度； 2.LCDLCD顯示屏顯示屏，可同時(shí)顯示出Dl和Ds大 小磨粒濃度值； 3.儀器配備32k的EEROM（Electrically Erasable Read-Only Memory,電可擦只讀存儲器）存儲器，可儲存數(shù)百個(gè)油樣讀數(shù)，并且掉電不會丟失數(shù)據(jù)掉電不會丟失數(shù)據(jù)； 4.儀器有配套軟件有配套軟件，方便用戶做數(shù) 據(jù)處理

15、、趨勢分析、曲線打印和分 析報(bào)告。3、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀簡介、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀簡介分析式鐵譜儀操作分析式鐵譜儀操作極為復(fù)雜復(fù)雜，而且微量泵在泵油過程中，磨粒磨?？赡苁艿侥雺汉蛼伖庑?yīng)，改變了其原始形改變了其原始形貌貌，另外，當(dāng)大磨粒較多時(shí)，制譜中譜片入口處已產(chǎn)譜片入口處已產(chǎn)生重疊現(xiàn)象生重疊現(xiàn)象，從而影響了鐵譜的定量分析。為了克服分析式鐵譜儀的上述缺點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀應(yīng)運(yùn)而生了。旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀的基本原理是把從機(jī)械設(shè)備中采集到的油樣一滴一滴地滴到旋轉(zhuǎn)磁臺旋轉(zhuǎn)磁臺中心處，由于離心力作離心力作用用，油滴向四周流散，油樣中的磨粒磨粒在環(huán)形的高梯度磁場作用下以同心同環(huán)的形式以同心同環(huán)的形式沉積在玻璃基片上，制成鐵譜儀。4、在線式鐵譜儀簡介、在線式鐵譜儀簡介在線式鐵譜儀實(shí)際上就是直流式鐵譜儀用于在線測量的一種改進(jìn)變形。由于在線鐵譜儀直接裝在直接裝在被檢測的機(jī)械設(shè)備機(jī)械設(shè)備潤滑系統(tǒng)中潤滑系統(tǒng)中，能自動連續(xù)監(jiān)測設(shè)備磨粒情況，既保證了監(jiān)保證了監(jiān)測的及時(shí)性測的及時(shí)性，對設(shè)備的早期磨損及時(shí)發(fā)出預(yù)報(bào)，同時(shí)又避避免了采取油樣的麻煩免了采取油樣的麻煩，提高了提高了監(jiān)測的可靠性和工作效率可靠性和工作效率。為了提高為了提高在線監(jiān)測的準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度，在線鐵譜儀應(yīng)安裝在應(yīng)安裝在被監(jiān)測潤滑系統(tǒng)最能收集到主要磨損零部件信息的部位最能收集到主要磨損零部件信息的部位，這樣就可以比較可靠地對設(shè)備的磨損故障給出早期預(yù)報(bào)。