《金属加工润滑剂攻丝扭矩试验方法》（征求意见稿）

1T/GDLUB00X—202X金属加工润滑剂攻丝扭矩试验方法警示——使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。本文件描述了一种实验室技术，该技术使用测量和记录攻丝扭矩来对比金属加工液润滑性能。本文件适用于所有可制成试件的攻丝类型、加工速度和合金。可以在不同的操作条件或各种类型的油液之间进行比较，包括油基型和乳化油、半合成和全合成（见分类GB/T7631.5）。本文件使用国际单位制（SI）单位。例外-攻丝的螺纹单位M5采用公制螺纹单位2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T7631.5润滑剂和有关产品（L类）的分类第5部分：M组（金属加工）GB/T4016石油产品术语GB/T6379测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）GB/T6683.1石油及相关产品测量方法与结果精密度第1部分：试验方法精密度数据的确定T/CASME474金属加工液润滑性能测试装置ASTMD8288-19使用攻丝扭矩试验机比较金属加工液的标准试验方法ASTME1488用于开发和应用测试方法的统计程序指南3术语和定义GB/T4016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.13.2切削攻丝cuttingtap在金属加工中，一种通过切削并去除工件材料来形成螺纹的加工工艺。注：改工艺通过切削材料来切削攻丝形成螺3.33.4挤压攻丝formingtap在金属加工中，通过位移或变形试件材料而形成螺纹的加工工艺。注：加工金属延展性较好的材料，挤压攻丝最有效；不会有废料产生。4试验原理利用攻丝丝锥对试件进行加工，模拟攻丝螺纹工况，在试件的通孔或盲孔中加注试样，确保加工行程、攻丝转速一致,测量收集攻丝螺纹所需的扭矩。以评价金属加工润滑剂在特定工况下的润滑性能。5仪器设备5.1攻丝扭矩试验机2T/GDLUB00X—202X5.1.1总体要求攻丝扭矩试验机完整结构图如图2所示，攻丝扭矩试验机应有足够的功率及扭矩承载力，主轴转速范围:50r/min～2400r/min，扭矩大于等于5Nm，最大扭矩保护为10Nm，扭矩精度为0.01Nm。5.1.2试件支架试件的固定与移动机构，通过移动试件支架将试件的测试孔与攻丝丝锥对齐，在试验期间固定试件位置，可以为可移动的X-Y工作台或夹具。5.1.3丝锥夹头用于在试验期间牢固夹紧丝锥。5.1.4数据传感器试验期间记录攻丝扭矩值和垂直定位数据，并将其传输到分析程序（6.2.1）。5.2计算机5.2.1安装了控制和分析软件的程序。5.2.2计算机软件应能够记录攻丝扭矩试验机的运行情况，并分析和显示多次试运行的数据。①——外罩；②——触摸屏；③——归零键；④——正反转键；⑤——夹头；⑥——丝⑧——Y轴快速调动杆；⑨——Y轴微调动杆；⑩——X轴快速调动杆；⑪——X轴微调动杆；图1攻丝扭矩试验机结构示意图6试剂和材料6.1吹气管或洗耳球。6.2对准工具：6.2.1X、Y光栅尺。安装在攻丝卡盘中，检测攻丝丝锥与测试孔的对齐情况。6.3放大镜：3倍至5倍（手持式或台式）。6.4移液器：一次性塑料滴管或注射器。参考对比溶液（8.3）和每种被测样品（8.2）应使用干净或一次性的移液器。6.5清洗溶剂：95%酒精。6.6胶带：胶带不应与参考对比油液和样品产生反应。6.7试验丝锥：T/GDLUB00X—202X36.7.1丝锥类型由使用者根据试验目的选择，通常为切削丝锥或挤压丝锥，本文件精密度的丝锥尺寸为M5。建议使用无涂层丝锥进行试验。注：本试验精密度试验采用采用直刃的M5*8HSS-PMRH6-C挤压丝锥，符合执行标准GB/T28253-2025。6.7.2根据试件（5.2）合金材料的不同，可以使用切削攻丝或挤压攻丝。切削或挤压攻丝的使用是针对特定不同合金、不同加工方式来选择的。挤压攻丝比切削攻丝需要更大的扭力。切削攻丝通常用于坚硬或难以变形的合金，例如不锈钢、钛或镍基合金。具体规格见附录A。6.7.3新丝锥验证6.7.3.1在适当的试件（5.2）上滴注参考对比溶液（8.3）并攻丝（10）三到六个孔（5.2）。6.7.3.2确定攻丝扭矩值是否符合（5.2）规定的试验条件的预期值。6.7.3.3如果攻丝扭矩值不符合期望，请重复5.1.3.1和5.1.3.2或更换新丝锥重新攻丝。6.8试件6.8.1基本要求：见附录A；尺寸合适并可以安装和固定在试件支架上，试件应预先钻孔并铰孔，并带有适合所用攻丝丝锥的孔。6.8.2材料：可用316钢或7075铝制造试件。根据试验需要，也可扩展到其它实验材料。注：本试验精密度试验采用材料为：7075-T6合金铝，符合执行标准EN485-2016；S31603不锈钢，符合执行标准执行标准GB/T713.7-2023；45#碳素钢，符合执行标准GB/T6.8.3孔间距：测试孔之间的距离应足以防止孔之间的相互作用。注：对于M5试件，最多5排适当尺寸的孔，从一个孔的中心到下一个孔的中心之间的间距（孔距）不小于12mm。6.8.4孔径：对于M5切削攻丝宜使用4.20mm孔，M5挤压攻丝宜使用4.65mm孔。6.8.5孔深：最小深度应为6mm。6.8.6每个测试孔，在孔的顶部用倒角铰孔，如图1所示。6.8.7标识：每个试件的长侧面应有材料代号、攻丝方式、孔位孔径、生产批号等信息。图2M5挤压攻丝盲孔试件视图T/GDLUB00X—202X47试验条件7.1攻丝转速7.1.1攻丝转速设置攻丝转速根据现场使用工况或拟模拟环境确定。对于不同试件材料宜采用的攻丝转速，根据现场使用工况或拟使用环境确定。7.2试验环境温度试验环境温度根据现场使用工况或拟使用环境确定。8试样8.1一般要求：8.1.1样品的体积应足以进行所有试验操作。样品外观，应为无分层、无沉淀、呈均匀液体。8.1.2取样过程中，为避免挥发性组分损失，应先轻轻地摇动混匀样品并快速小心取样。8.2试样制备8.2.1对于纯油性润滑剂，应以样品原液试验，不应稀释。8.2.2对于水基润滑剂浓缩液，试样应按10%浓度配制，称量精确到0.01g。8.2.3对于特殊处理情况根据实际情况协商确定8.3参考对比油液：见附录A；参考对比油液具有已知的攻丝扭矩测试性能特性。应选用与被测样品类型相似的参考对比油液，例如，油基型或乳化油、半合成或全合成被测样品（根据分类GB/T7631.5）。用于试样（8.2）性能的试验条件下使用的参考对比溶液，应知道攻丝扭矩试验的可重复性和精度。注：参考对比油液不宜含活性极压剂，如硫、氯或磷，因为这些试剂9准备工作9.1清洁9.1.1试件测试孔清洁9.1.1.1使用清洗溶剂（7.5）清洁测试孔，并使用干净的吹气管或洗耳球（7.1）吹干。9.1.1.2对于通孔试件，请使用胶带（7.6）覆盖通孔试件的底部。9.1.1.3用刀或刀片在孔之间划开胶带，避免攻丝过程污染其它孔位。9.1.2丝锥清洁9.1.2.1使用清洗溶剂（7.5）清洁丝锥，使用清洁的吹气管或洗耳球（7.1）吹干。9.1.2.2如有必要，可在放大镜（7.3）下，仔细检查丝锥。9.1.2.3如果污染明显，应按照（9.1.2）方式重新清洁。注：所有被测样品均使用相同的丝锥，评估前应检查是否损坏。使用毛刷清除丝锥上的碎屑并清洗丝锥。9.2安装9.2.1将试件用试件支架（6.1.2）固定，建议将试件上的标识（5.2.7）朝向操作人员。9.2.2设置合适的丝锥夹具高度。9.2.3将丝锥安装在丝锥夹头（6.1.3）中，安装时应尽量减小切削部分径向圆跳动，并设定合适的丝锥固定高度。9.2.4移动平台，使用光栅尺XY轴确认测试孔对齐，直至第一个测试孔与丝锥轴线对齐。如有必要，调整工作台转动轴移动位置。如果没有适当的对齐工具，可以缓慢拉动操作杆，下压丝锥通过观察确认对齐，对齐过程中应避免丝锥与测试孔碰撞。9.3滴注试样T/GDLUB00X—202X59.3.1如果观察到测试孔有凸出或划痕，不应使用该测试孔。9.3.2用移液器取适量试样，移液器的前端沿试件测试孔内壁或底部滴注试样，直至试样充满测试孔。检查无泄漏、无气泡后，方可进行下一步骤。9.3.3如果有泄漏，应检查试件，如果有气泡，需重新清洁测试孔后（9.1.2），重新滴注试样。10试验步骤10.1基本要求测试一种试样需要平行进行5次攻丝操作10.2操作步骤10.2.1打开攻丝扭矩试验机（6.1）及计算机（6.2）的电源。按照第6章要求检查仪器状态。10.2.2设置攻丝扭矩试验机（6.1）的试验参数，包括转速、扭矩保护、攻丝深度等，并进行记录。10.2.3按第9章进行试验前准备。并记录试验参数，填写试验报告。10.2.4根据试验机说明书设置进行攻丝试验操作。10.2.5下拉操作杆，按压攻丝按钮。10.2.6在自动攻丝过程中a)攻丝丝锥开始旋转，向下移动，攻丝，然后在达到中设定的深度后退丝。b)当丝锥通过孔时，扭矩先增加，然后随着丝锥与试件完全啮合而趋于平稳，c)对于盲孔随着攻丝的引线部分离开材料，扭矩会减小，最后退丝扭矩曲线呈抛物线型下降。d)数据采集系统将数据传输到计算机软件进行记录分析。10.2.7根据测试孔的设计间隔，用光栅尺XY轴数据移动平台±12.00mm的分度，可对准下一个攻丝孔。10.3比对试验10.3.1选用合适的参考对比油液（8.3）滴注到5个孔中；10.3.2根据第10.2节对测试孔进行攻丝操作；10.3.3确定攻丝扭矩试验机是否符合8.3规定的试验条件的预期值；10.3.4如果不符合预期，请重复以上操作。10.4正式实验10.4.1进行第10.2.3节操作。10.4.2将试样（8.2）滴注到至少5个孔中。10.4.3按照10.2.4～10.2.7进行攻丝操作，每次攻丝后，清洁丝锥和测试孔周边，确保接下来要运行的测试不受污染（9.1）。10.4.4重复10.2.4，直至攻完5个孔，必要时增加平行试验孔数。10.4.5如果测试液运行后，参考对比油液扭矩值超过预期值，则应调查原因。10.4.6如果确定这种差异是由于丝锥损坏造成的，请更换丝锥，并参考之前使用的试验参数重新试验。注1：攻丝扭矩值结果具有重复性的（典型CV为%≤5），但除润滑剂的润滑性能外，还取决于许多因素。变化的主要来源包括：试件的硬度、丝锥磨损、pH值、密度、加工方式或由于环境温度变化或多次测试产生的温度积聚而导致的丝锥、试件和测试液温度变化。这些参数的任何变化都会影响测试结果，从而增加区分被测样品性能与不可控变化性、被测样品特性或两者相互作用的难度。因此，宜使用相同的丝锥、试件、同一测试软注2：不同试验地点的参考对比溶液变化可能导致测试结果不同，从而导10.4.7将每次攻孔测量的综合平均扭矩记录到试验记录表中，详见附录B。11试验数据处理可以使用制表或电子表格软件来分析数据。该程序是计算测试样品的所有运行的平均扭矩的平均值，并将其与其他被测样品进行比较。T/GDLUB00X—202X611.1试样综合平均扭矩X样本寿命均值X的计算按式(1)：Xi…………(1)式中：X——综合平均扭矩；n——攻孔个数；Xi——攻一个孔的平均扭矩。11.2变异系数Sx变异系数Sx的计算按式(2)、式(3)：S…………(2)式中：S——标准差。Sx…………(3)式中：Sx——变异系数。式中：Sx——变异系数。11.3第12章表1显示了多种被测样品的典型数据。该表包括用于检查数据可靠性的其他计算。12试验报告试验报告中应说明如下内容：——润滑剂样品名称、类型和试样浓度；——试验方法标准的编号；——试验机型号——丝锥类型和尺寸、攻丝转速；——试件编号和材质；——环境温度；——孔类型、孔径、孔深和流体效率；——丝锥螺纹；——扭矩值包括（开始、平均、最高）。——观察到的特殊情况——试验日期13精密度判断结果可接受性时应采用以下标准（置信度为95%）：13.1重复性T/GDLUB00X—202X7在测试方法和操作正确下，同一操作员使用同一设备在相同试件上测试同一样品获得的连续测试结果之间的差异仅在20分之一的情况下不超过以下值：平均值的3.5%。13.1.1根据GB/T6683.1和实践D6300，进行了重复性研究，以确定测本文件的初步重复性r。表2总结了附录A中的重复精度统计数据。13.1.2当使用其他测试参数（如金属切削液、测试材料、攻丝丝锥或其任意组合）时，本文件确定的重复性不适用。13.1.3总体上，重复性r为：r=0.014X+0.016…………(4)式中X——平均扭矩测试结果。13.1.4按合金类型分列的重复性统计结果见表213.2再现性目前暂不提供该测试方法的再现性验证，因目前没有其它实验室大量数据作参考，待以后再进行确定。在同一实验室，由同一操作者使用相同设备，按相同测试方法，并在短时间内对同一被测对象相互独立进行正常且正确操作，得到两次独立测试结果之差的绝对值不超过各等级上限的5%为前提。表1参考比对油液和试样在不同试件中的攻丝扭矩数据ACD数XXX注：使用铂索攻丝扭矩机，M5挤压攻丝，具有4.65mm肓孔和表2表1中数据的初步可靠性统计T/GDLUB00X—202X813.3偏差没有公认的参考标准比对溶液（8.3）或测试试件（5.2）。因此无法就该测试方法的偏差发表声明。注：横轴显示攻丝穿过试件的行程；纵轴显示扭矩。图3攻丝扭矩曲线T/GDLUB00X—202X9（资料性）试件、丝锥与参考油液的要求本附录列举了本文件试验推荐采用的试件、丝锥与参考油液的材料种类、标准依据及核心要求，确保试件性能一致性，保障试验结果的可比性。A.1基本要求试验中对于不同牌号的试件类型，丝锥更换频率不一致，不应混用。A.1.1试件要求表A.1给列出了本文件使用的试件要求表A.1试件要求钢A.1.2丝锥要求表A.2列出本文件使用的丝锥要求，表A.3列出不同试件的试验条件。扩展到其它试验材料，攻丝转速可以参考A.1.4进行调整或根据实际情况协商确定。表A.2丝锥要求号号6表A.3试验条件号度8钢88A.1.3参比油液要求表A.4列出参比油液在不同试验条件下的试验结果参考值，应选择不加极压剂的润滑油液作为参比液。可以扩展到其它试验材料。T/GDLUB00X—202X表A.4参比油液性能参数估计ABCDA.1.4新测试条件的最佳攻丝转速测试A.1.4.1按照试验步骤准备（见6～9章），根据需求设置适当的攻丝转速。按照第10.2要求进行攻丝操作。记录平均扭矩数据。A.1.4.2如果扭矩高于所需扭矩，可将速度降低20%并攻丝另一个孔。A.1.4.3如果扭矩低于预期，可将速度提高20%并攻丝另一个孔。A.1.4.4如有必要，重复A.1.3.2和A.1.3.3，直到扭矩值在所需范围内。T/GDLUB