張澤楠，王雨時

(南京理工大學機械工程學院，江蘇 南京 210094)

0 引言

引信中零部件之間的摩擦多為干摩擦。引信須長時間儲存且免維護維修，工作時為一次性瞬時工作。目前，關于引信運動零部件間的摩擦和潤滑在國內未能得到應有重視，少有文獻披露這方面的研究工作。如在低速彈、非旋彈或低旋彈(如槍榴彈、迫擊炮彈、火箭彈)中的引信安全和解除保險機構，其潤滑與減摩技術對機構工作可靠性和動態(tài)性能會有較大影響。國內關于引信潤滑與減摩的研究主要借鑒于常用金屬材料、航空精密儀器的潤滑，而關于引信材料的減摩與潤滑沒有形成共識。潤滑與減摩問題是引信機構運動和動態(tài)性能研究中的重要內容。筆者在參考國內外學者研究的基礎上，從引信材料和減摩與潤滑方式的選用兩方面闡述了引信潤滑與減摩技術。

1 引信常用結構材料及其表面處理的減摩特性

1.1 引信常用結構材料及其摩擦特性

1.1.1鋁合金及其摩擦特性

鋁合金密度小、強度質量比大、耐腐蝕性強、加工性能好，而且鋁資源豐富，所以，鋁合金已廣泛應用于引信中。但作為機械零件材料的鋁合金本身也有硬度低、耐磨損性差、摩擦系數(shù)高、不容易潤滑等缺陷，這些都限制了鋁合金的應用[1]。鋁合金表面耐磨損性能差，會導致工件使用壽命縮短，但這對在引信這種短時工作的一次性產品中的應用影響不大。而鋁合金表面摩擦系數(shù)高，既加速了自身磨損，也增加了能量損耗，還會導致對偶材料磨損[2]，在引信機構中易出現(xiàn)運動卡滯、速度大幅度衰減等現(xiàn)象。

1.1.2鎂合金及其摩擦特性

鎂的密度較低(1.74 g/cm3)，其合金的比強度和比剛度均較高，具有良好的減震性、電磁屏蔽性、導熱性和導電性。已有約10%的鎂合金通過壓力加工方法制成板材、棒材、型材以及鍛件和模鍛件等，應用于航空航天、軍工等領域[3]。用更輕的鎂合金來制作零件，零件的輕量化可以因慣性正壓力的降低而降低摩擦力，但其較差的耐磨性卻嚴重阻礙了鎂合金的進一步應用[4]。鎂合金的耐熱性和抗腐蝕性也比較差，限制其大范圍應用，且目前對鎂合金摩擦磨損特性方面的研究明顯滯后[5]。

1.1.3銅合金及其摩擦特性

銅合金具有良好的導電性、導熱性，對大氣和水的抗腐蝕能力也很高，有良好的加工性能。銅合金塑性很好，容易冷、熱成型，具有優(yōu)良的減摩性和耐磨性(如青銅及部分黃銅)以及較高的彈性極限和疲勞極限(如鈹青銅等)[6]。銅及銅合金在引信中的應用，主要受限于成本和密度，目前主要用于制作一些微小零件。

1.1.4鋼及其摩擦特性

國內引信常用鋼材為優(yōu)質碳素結構鋼，國外不銹鋼應用較多。近年來鋼結硬質合金也有應用。

不銹鋼材料具有良好的耐腐蝕性、加工性能以及優(yōu)良的耐高溫性能和低溫韌性，且抗沖擊性能好。

鋼結硬質合金是以鋼為粘結劑、以硬質化合物作硬質相，通過粉末冶金方法制備而成的一種鋼基復合材料[7]。其組織特點是硬而耐磨的硬質相均勻分布于鋼基體中，鋼基體賦予合金廣泛的工藝特性，而硬質相則使得合金的硬度和耐磨性能大幅提高，這樣，鋼結硬質合金就兼有了硬質相和鋼的優(yōu)點，其綜合性能處于普通硬質合金與鋼之間，填補了其間的空白[8]。鋼結硬質合金有良好的物理性能、機械性能以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性。鋼結硬質合金在干摩擦時摩擦系數(shù)較小，抗粘附磨損性較高，且可以應用在短時無潤滑的摩擦場合[9]。

1.1.5工程塑料及其摩擦特性

工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，剛性大，蠕變小，機械強度高，耐熱性和電絕緣性好，可在較苛刻的化學、物理環(huán)境中長期使用，可替代金屬作為工程結構材料使用，重量輕，比強度高，并具有突出的減摩性和耐磨性[10]。

1.2 引信常用結構材料表面處理減摩

1.2.1化學鍍鎳

無電解鍍鎳俗稱化學鍍鎳。它是以次磷酸鈉為還原劑,在不通電的情況下，經過自催化還原反應而沉積出鎳-磷合金鍍層的工藝過程。化學鍍鎳幾乎適用于所有金屬表面，如普通碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等，它同樣適用于非金屬表面鍍鎳，如陶瓷、玻璃、金剛石、碳片、塑料、樹脂等，使用范圍廣泛。

化學鍍鎳層性能高,結合力是電鍍鎳的5～10倍，防腐能力是電鍍鎳的5倍，耐磨是電鍍鎳的2倍以上，經硬化處理后相當于電鍍鉻，在200 ℃使用時其耐磨性還超過電鍍鉻?；瘜W鍍鎳均勻,且不受表面形狀影響，精度可達±0.3 μm。

化學鍍鎳層厚約10～15 μm，延伸率大于1.3%，鍍層硬度HV達500以上，化學鍍鎳層光亮，無須精磨就可達到使用要求[11]。

1.2.2電鍍鎳

電鍍鎳是一種電化學過程，也是一種氧化還原過程。電鍍鎳是將零件浸入鎳鹽的溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源后，在零件上沉積出金屬鎳鍍層。

電鍍鎳的優(yōu)點是鍍層結晶細致，平滑光亮，內應力較小，與陶瓷金屬化層結合力強。在對陶瓷進行一次金屬化后，一般難以直接用常用焊料焊接，需對其進行二次金屬化(電鍍鎳或涂敷鎳和燒結鎳)，大多選用電鍍鎳。

電鍍鎳的缺點是：

1)受金屬化瓷件表面的清潔和鍍鎳純凈程度的影響較大，造成電鍍后金屬化瓷件的缺陷較多，例如起皮、起泡、麻點、黑點等；

2)極易受電鍍掛具和在鍍缸中位置的影響，造成均鍍能力差，此外金屬化瓷件之間的相互遮擋也會造成瓷件表面有陰陽面的現(xiàn)象；

3)對于形狀復雜或有細小深孔或盲孔的瓷件不能獲得較好的電鍍表面；

4)需要用鎳絲捆綁金屬化瓷件，在形狀復雜、尺寸較小、數(shù)量較多的情況下，需耗費大量人力[12]。

1.2.3金屬磷化技術

將金屬零件在含有磷酸鹽的溶液中處理，在其表面形成磷酸鹽的化學轉化膜，就是磷化膜，其主要用途是防銹、耐磨、減摩、潤滑、作為涂漆底層等[13]。

1.2.4電鍍鉻

電鍍鉻是一種傳統(tǒng)的表面改性技術，在電鍍工業(yè)中占有極其重要的地位[14]。金屬制品表面鍍鉻可以有效保護金屬表面避免進一步的磨損和腐蝕[15-16]。由于鍍鉻層硬度高、耐磨性以及耐蝕性能優(yōu)良，同時也考慮到其制備工藝簡單以及價格低廉，所以除了被用于裝飾涂層外，電鍍鉻技術還被廣泛應用于各種機械零配件的表面強化[17]。

1.3 引信常用結構材料表面改性減摩

表面改性技術是采用化學的、物理的方法改變材料或工件表面的化學成分或組織結構以提高機械零件或材料性能的一類熱處理技術，包括化學熱處理(滲氮、滲碳、滲金屬等)；表面涂層(低壓等離子噴涂、低壓電弧噴涂、激光重熔復合等)、薄膜鍍層(物理氣相沉積、化學氣相沉積等)和非金屬涂層技術等。

這些用以強化零件或材料表面的技術，賦予零件耐高溫、防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、防輻射、導電、導磁等各種新特性。使原來在高速、高溫、高壓、重載、腐蝕介質環(huán)境下工作的零件，提高了可靠性、延長了使用壽命。

1.4 自潤滑金屬基材料

按照潤滑機理分類，金屬基自潤滑材料可分為兩種，即添加固體潤滑劑的金屬基自潤滑材料和浸油的多孔自潤滑材料[18]。

金屬基自潤滑材料是以金屬材料作為基體材料并添加一定量固體潤滑劑構成的，因而該材料既具備金屬基體材料的優(yōu)良性能，同時又具有潤滑劑優(yōu)良的減摩潤滑特性，可以適應不同的特殊環(huán)境，如電氣環(huán)境、大氣環(huán)境、高真空環(huán)境、化學環(huán)境以及高溫環(huán)境等。按照金屬基體的不同，一般可分為鐵基、銅基、鈷基[19-20]、鋁基[21]以及鎳基自潤滑復合材料[22-23]。在不同的工作條件下，宜選擇不同類型的金屬基自潤滑材料，一般在500 ℃以上的工作條件下，可選擇具有耐高溫性能的鈷基、鎳合金基復合材料；而鋁基、鐵基、銅基等復合材料可用于500 ℃以下的工作條件；鋁作為基體自潤滑復合材料的應用受工作溫度所限，一般工作溫度不超過100 ℃；鐵基自潤滑材料常應用于由強度較高的、由鋼鐵材料制作而成的軸類零件場合，但其與鋼具有較強的親和性易發(fā)生粘著咬合，特殊工作條件下需用銅基材料替代鐵基材料[24]。

1.4.1鋁合金部件表面自潤滑減摩復合涂膜

美國等工業(yè)發(fā)達國家結合鋁合金材料的表面處理特點及聚四氟乙烯的潤滑特性，開發(fā)出了專門的復合涂膜技術，即塔夫拉姆(TUFRAM)處理技術。

其工藝過程概括如下：鋁合金零件—前處理—硬質陽極氧化—聚四氟乙烯多級涂覆復合處理—特殊熱處理—特殊后處理—交付使用。

適合于塔夫拉姆處理的鋁合金材料有1050A、3A21、5052、6061及ZL302等。但應用效果最好的是Al-Mg系防銹鋁合金以及含Cu≤5%、Si≤7%、Zn≤6%的高強度鋁合金。塔夫拉姆處理技術適應性較好，可對任何形狀、重量及尺寸的鋁合金零部件進行處理。復合膜厚25～50 μm，其膜厚及其公差不僅能準確控制，而且非常均勻。與無電解Ni-P-PTFE復合鍍膜一樣，克服了電鍍復合鍍膜因電流密度不均而導致的膜厚不均的缺陷，且與復合鍍膜相比，尺寸增加很小。

雖然塔夫拉姆膜硬度不是很高(HV350)，但由于具有潤滑作用，起到了減摩效果，所以磨耗量大大降低。一般情況下塔夫拉姆膜摩擦系數(shù)都很低(因鋁合金材料不同稍有差別)，具有良好的自潤滑特性。其特點是負載越大靜摩擦系數(shù)越小,因而可防止摩擦部件的粘滯現(xiàn)象，避免因克服這種粘滯而產生的振動。其使用溫度范圍較寬(-200～+260 ℃)，耐擊穿電壓也很高(1 000～2 000 V)，而一般陽極氧化膜在340 V就可能被擊穿。此外,還具有很高的耐蝕性，比硬質氧化膜高出許多倍[25]。

鋁合金硬質氧化表面的聚四氟乙烯固體潤滑膜技術指標如下：膜厚不小于25 μm，硬度不小于350 HV，涂覆量不小于60 mg/dm2，摩擦系數(shù)小于0.2，該復合涂膜外觀光滑，具有蠟光灰黑色表面,既有自潤滑減摩性能又有較高的耐腐蝕性[26]。

1.4.2銅基自潤滑復合材料

在400～500 ℃的工作條件下，由于銅基自潤滑復合材料具有良好的耐高溫性能及優(yōu)良的摩擦磨損性能，所以是該溫度條件下首選的摩擦材料[27]。銅基復合材料一般不以純銅作為基體材料。為了改善基體的機械性能和摩擦學性能，可在銅基體中添加一些合金元素，如鋅、鎳、錫、鋁等元素，從而以固溶強化的機制提高基體材料性能。

選擇銅基合金作為銅基自潤滑材料的基體，可使復合材料具有與該合金基體相同的良好的摩擦磨損性能以及機械性能，另外選擇合適的固體潤滑劑作為添加相也十分重要。常用于銅基自潤滑復合材料中的固體潤滑劑包括二硫化鋁、石墨、鉛或氧化鉛等。合適的銅合金基體及潤滑劑可以使復合材料除了擁有優(yōu)良的機械性能和摩擦磨損性能之外，還具有良好的耐蝕性、抗咬合性及優(yōu)良的導電性、導熱性，性能優(yōu)良的銅基自潤滑材料已經在航空航天、汽車等工業(yè)領域得到廣泛應用[28-29]。

銅基石墨復合材料屬于金屬基復合材料，主要由純銅或銅合金作為基體添加石墨構成。石墨在復合材料中的作用主要是潤滑作用。隨著摩擦磨損過程的進行，石墨會不斷在磨損表面出現(xiàn)，并逐漸形成完整、均勻的潤滑層，起到潤滑減摩的作用。而銅合金在復合材料中的作用主要是為復合材料提供支撐。銅合金具有較高的強度，耐磨性也較好。銅基石墨復合材料既具備銅合金基體導熱性能好、強度較高、耐電弧燒蝕、導電性能優(yōu)良等特點，同時又具備石墨良好的潤滑性能以及在高溫下潤滑良好的特點，廣泛應用于無油或少油的工況[30-32]。

2 常用潤滑材料及其在引信中的應用或應用可行性

潤滑材料是用來減少摩擦表面間的摩擦、磨損或表面損傷的材料。常用的潤滑材料按種類分為固體、半固體、液體和氣體等。

2.1 固體潤滑劑

固體潤滑是指在摩擦表面間用粉狀或薄膜狀固體進行潤滑。固體潤滑劑有：層狀晶格結構物質，如石墨、二硫化鉬、云母、氮化硼、氟化石墨等；非層狀無機物，如氧化鉛等；金屬薄膜，可將鉛、錫、鋅等低熔點軟金屬制成薄膜潤滑，雖然銅和青銅不是低熔點金屬，但有時也用于這一目的；塑料，如聚四氟乙烯、聚酰亞胺、尼龍；合成膜或化合膜。

2.1.1固體潤滑劑的優(yōu)缺點

航天技術、原子能工業(yè)的發(fā)展，要求能夠在超高溫、超低溫、高真空、強輻射、超高壓等條件下工作的潤滑劑。

固體潤滑劑的優(yōu)點：使用溫度范圍寬；承載能力強；低速防爬性能好；適于有塵土不易密封的場合；在真空中能發(fā)揮良好的潤滑效果；耐輻射；電導率良好；能夠在腐蝕氣氛中不加保護地使用；簡化潤滑系統(tǒng)。

固體潤滑劑的缺點：摩擦系數(shù)比油、脂都大；沒有冷卻作用；制成表面覆蓋膜的成膜工藝復雜，使用壽命有限；塑料固體潤滑劑結構強度低，耐熱性、導熱性差。

2.1.2常用固體潤滑劑

1)石墨

石墨具有穩(wěn)定明顯的層狀六方晶體結構，同層內碳原子結合力強，不易破壞；層與層之間以弱的分子力相連接，受剪切力后，極易滑動；在有水汽的條件下，層與層間的結合力大幅度下降。通常石墨的摩擦系數(shù)在0.05～0.19之間。在干燥或真空的條件下時，其摩擦系數(shù)會增大2倍左右。

2)二硫化鉬

二硫化鉬是從輝鉬礦提純得到的一種礦物質，外觀、顏色類似于鉛粉和石墨，被譽為“高級固體潤滑油王”，晶體結構也類似于石墨，由硫-鉬-硫三個子面層組成的單元層。二硫化鉬在有水蒸氣時摩擦系數(shù)增大，這是由于硫原子與水形成的氫氧化物對材料有腐蝕作用。當滑動速度、載荷增大時，二硫化鉬的摩擦系數(shù)有降低的趨勢。由超音速氣流粉碎加工而成的二硫化鉬粒度達到325～2 500目，微顆粒硬度1～1.5，摩擦系數(shù)0.05～0.1。二硫化鉬有微毒。

3)氟化石墨

氟化石墨潤滑性能優(yōu)于通用的石墨和二硫化鉬，在干燥或潮濕高溫時(400～500 ℃)摩擦系數(shù)更小，使用壽命更長。

由于氟化石墨的表面能低，所以經常與潤滑油、潤滑脂或樹脂混合使用，還可把氟化石墨粉末懸浮在潤滑油中或加到汽油中。

4)聚四氟乙烯(PTFE)

聚四氟乙烯摩擦系數(shù)只有0.04，化學穩(wěn)定性很高，用在-180～250 ℃溫度范圍內。

5)氮化硼

氮化硼可用在900 ℃左右的高溫下，其在潤滑性、抗腐蝕性、熱傳導性、加工性等方面均較石墨為佳。

2.1.3固體潤滑劑的選用原則及制膜方法

固體潤滑劑用于不能或不宜使用油、脂潤滑的場合；不同工況選用不同的固體潤滑劑；基材硬度選大些可使膜的摩擦系數(shù)減小。制作固體潤滑劑膜可以采用粘結、涂覆、燒結、電鍍、離子注入、等離子噴鍍、濺射、電泳沉積、鑲嵌、化學反應等方法。

2.2 潤滑油

潤滑油是主要的液體潤滑材料，除了起潤滑作用外，還有保護金屬表面、防止腐蝕以及密封、冷卻、帶走磨屑等作用。

合成潤滑油是新型潤滑材料，其性能優(yōu)越，發(fā)展迅速，用于航空航天、軍工、原子能等部門。

合成烴潤滑油包括聚α-烯烴油、烷基苯、聚丁烯、環(huán)烷烴等；黏度隨溫度的變化??；低溫流動性好，便于-40 ℃以下冷啟動；可在高溫230 ℃下工作；可用作抗燃液壓油；熱穩(wěn)定性、抗氧化性及化學穩(wěn)定性均好；使用壽命長。

有機酯類合成潤滑油包括雙酯和多元醇酯。其中雙酯是二元酸酯的簡稱，具有最好的黏溫性(黏度會隨著溫度的變化而變化)、極好的低溫流動性和良好的高溫性，主要用作渦輪噴氣發(fā)動機潤滑。多元醇酯的分解溫度比雙酯高50 ℃左右，適用于M<2.2的航空噴氣發(fā)動機的潤滑要求。

硅油的缺點是潤滑性差，主要用以調制儀表油、液壓油，或作為制作潤滑脂的基礎油。

磷酸酯的抗燃性很好，而且著火后也能自熄。

聚苯醚的優(yōu)點是抗輻射性好，其熱分解溫度較硅油、磷酸酯等高。

全氟碳油可用在原子能、導彈、制氧、化學等工業(yè)中作為抗化學性潤滑材料。

2.3 潤滑脂

潤滑脂由潤滑液體經稠化制成，采用脂肪酸鈣皂稠化石油潤滑油制成的鈣基潤滑脂(黃油)是最早的潤滑脂，以后出現(xiàn)了鈉基、鋰基潤滑脂以及不含皂基的無機化合物和有機化合物的潤滑脂。

2.3.1主要性能指標

滴點表示潤滑脂由膠態(tài)變液態(tài)的溫度，是潤滑脂的耐熱性指標。潤滑脂的滴點主要取決于稠化劑的種類和含量。

潤滑脂的稠度相當于潤滑油的黏度，反映潤滑脂在外力作用下變形的程度。變形程度大則脂軟，反之則硬。稠度由稠化劑的含量決定，含量多則稠度大，稠度用針入度值衡量。載荷大、轉矩低應選用稠度大的潤滑脂，夏季應選用稠度較大的潤滑脂。

機械安定性是指潤滑脂在使用中抵抗機械破壞的能力。機械安定性是指潤滑脂在機械剪切力作用下，其骨架結構體系抵抗從變形到流動的能力。

2.4 氣體潤滑劑

常用的氣體潤滑劑有空氣、氦氣、氮氣、氫氣等，主要用于醫(yī)用牙鉆、精密磨床主軸、慣性導航陀螺等。

氣體潤滑劑的優(yōu)點：摩擦系數(shù)??；在高速下產生摩擦熱少，溫升低；運轉靈活，工作溫度范圍廣；形成的潤滑膜比液體薄，回轉精度較高；在放射性和其他特殊環(huán)境中能保持正常工作；能在潤滑表面普遍分布，不會產生局部熱斑；不存在密封、堵塞和污染問題。

氣體潤滑劑的缺點：承載能力低；軸承設計加工難度大；噪聲高。

3 引信產品潤滑與減摩技術應用實例

3.1 引信中液體潤滑劑的應用

3.1.1機械引信所用潤滑油的性能

機械引信所用潤滑油應具有如下性能：良好的高低溫性能，凝點低，粘度小，以滿足高寒地區(qū)和高空使用要求；低的蒸發(fā)損失，以保證油膜長期存在；良好的氧化安定性，以保證潤滑油長貯存條件下不易氧化變質；良好的潤滑性能，以滿足機械時間引信機構靈敏、可靠和精確度，保證武器發(fā)射的成功率；良好的抗腐蝕性能和材料適應性；良好的防銹性能和貯存安定性，以滿足長期貯存要求。

3.1.24128號油的應用

4128號油以合成油為基礎，系添加抗氧、防銹、防腐蝕和潤滑等多種添加劑而成，其性能指標達到了美國MIL-L-11734C規(guī)范的要求，適用于機械時間引信的潤滑。

適用溫度范圍：-54～100 ℃。

性能特點：良好的高低溫性能，蒸發(fā)損失小，凝點低，粘度小，能滿足全天候使用要求；良好的氧化安定性、潤滑性、防銹性和貯存安定性能，使用壽命長。

經過多批次靶場實際射擊證明，4128號油的各種性能均能滿足XX工程1-A產品和6-B產品的使用性能，可以取代國外同類油品。

4128油經過工藝放大和試生產研究，工藝條件成熟，可保障批量供給[33]。表1為4128號油的理化性能。

表1 4128號油的理化性能[33]Tab.1 Physical and chemical properties of No. 4128 oil

3.2 引信中潤滑脂的應用

潤滑脂是具有膠體或近似膠體結構的半固體塑性潤滑材料[34]，以基礎油為主體加入稠化劑和添加劑制成，可以在寬廣的溫度范圍內保持膠體結構。其主要作用是在相對運動的摩擦接觸面之間形成隔離的潤滑膜，變摩擦副之間的干摩擦為潤滑劑分子間的內摩擦，從而減小摩擦降低磨損；同時還兼有填隙修復作用。潤滑脂的粘附性好，與潤滑油相比不易流失，承載能力很高，易于長期儲存，且涂敷操作簡便。因此，潤滑脂被廣泛用于各種軍械的日常維護保養(yǎng)，尤其是在低溫的戶外機場，當采用加熱、光照等固化手段難以成膜，而化學反應成膜或溶劑揮發(fā)成膜的防護涂料因溫度太低而難以快速固化時，采用潤滑防護脂的優(yōu)越性更加顯而易見[35]。

3.2.17114高低溫儀表潤滑脂

7114號高低溫儀表潤滑脂系采用氟碳稠化劑稠化合成油制備而成，該潤滑脂摩擦系數(shù)較低，并具有良好的高低溫性能、潤滑性能、化學穩(wěn)定性和低溫起動力矩。用于兵器引信的計時、擊發(fā)和隔離機構，使用溫度范圍為-54～149 ℃。

7114號高低溫儀表潤滑脂研制成功后，產品的性能滿足了兵器引信的使用要求。經復驗合格后進行了引信裝配試驗，各種性能指標均能滿足型號要求。

7114高低溫潤滑脂以新戊基多元醇酯為基礎油，以氟碳稠化劑為主稠化劑，添加抗氧化添加劑、抗腐蝕添加劑和減摩劑以及稀釋溶劑F113。表2為7114潤滑脂理化性能。

表2 7114潤滑脂理化性能[36]Tab.2 Physical and chemical properties of No. 7114 grease

7114高低溫儀表潤滑脂對接觸的金屬部件無腐蝕，用于某型號引信的隔離機構等部位能起到良好的潤滑作用，能滿足該型號引信的使用要求；7114高低溫儀表潤滑脂的工藝和配方穩(wěn)定, 產品質量穩(wěn)定[36]。

3.2.2鋰基潤滑脂

激光成像引信具有較高的目標方位及部位識別能力，能獲取豐富的目標圖像信息，對目標的區(qū)分能力突出，易于判別目標類型特別是目標的易損部位，且具有強的抗干擾能力和抗隱身能力，在武器系統(tǒng)改裝以及新武器系統(tǒng)裝備上，具有巨大的潛力。而高速激光掃描系統(tǒng)的設計是成像引信能否實現(xiàn)性能指標要求的一項關鍵技術。

這種特殊鋰基潤滑脂用于高速掃描成像型激光近炸引信高速永磁無刷直流微型電動機?？紤]該電動機的應用場合，必須至少能在-40～+55 ℃的環(huán)境溫度條件下正常工作，滿足環(huán)境適應性要求，就必須選擇合適的高速軸承，并采用一種能耐低溫的特殊鋰基潤滑脂作為潤滑劑。該特殊鋰基潤滑脂采用稠度等級為2號的二硫化鉬極壓鋰基潤滑脂作為基礎脂，添加少許無灰抗磨劑、抗氧劑和防銹劑，其滴點不低于175 ℃，工作錐入度為265～295(1/10 mm)，能耐高低溫，可在極端溫度條件下高可靠運行，且具有良好的抗水性、機械安定性、防腐蝕性和氧化安定性，適合于引信中有沖擊的高載荷軸承潤滑[37]。

3.2.3全合成高低溫潤滑脂

根據(jù)手榴彈延期引信的使用特點，所選潤滑脂應能保證低溫(-45 ℃)不變硬、高溫(50 ℃)不流失、長貯后不變質。按照這些要求，經廣泛調研和對比測試，選用了全合成高低溫潤滑脂，它是以有機稠化劑稠化合成潤滑油，并添加抗氧、防銹等添加劑制成的具有優(yōu)良高低溫性能的全合成潤滑脂，使用溫度范圍為-60～+250 ℃，執(zhí)行標準為SH/T 0431-1992《7017-1號高低溫潤滑脂》。表3為全合成高低溫脂技術指標。

表3 全合成高低溫脂技術指標Tab.3 Total synthetic high and low temperature grease technical index

選定全合成高低溫潤滑脂后，對該潤滑脂及涂潤滑脂的延期引信進行了大量的高溫、低溫、鹽霧、溫度沖擊、浸水、長貯等試驗，結果表明該潤滑脂滿足延期引信的使用要求。

根據(jù)延期引信的使用情況及特點，分析認為全合成高低溫潤滑脂在潤滑性、防腐性、粘附性、耐高溫性、耐低溫性、塑膠相容性等方面滿足要求，重點對長貯性進行了分析。

與軸承、齒輪等處于經常性運動狀態(tài)的情況不同，引信涂抹的全合成高低溫潤滑脂長期處于穩(wěn)定的靜置狀態(tài)。此外，延期引信大部分時間貯存于包裝袋及包裝箱內，涂于延期引信內的全合成高低溫潤滑脂工況和使用環(huán)境較好。

影響潤滑脂長貯性的因素主要包括皂份、潤滑油和添加劑。全合成高低溫潤滑脂的皂結構為復合鋰皂，其突出特點是化學性能極為穩(wěn)定，不易與空氣中的水分發(fā)生水解反應，也不易與空氣發(fā)生氧化反應。

潤滑油的化學安定性和揮發(fā)性是影響潤滑脂長貯性能的關鍵。全合成高低溫潤滑脂的潤滑油采用聚α烯烴合成油和酯類合成油，這兩類油的各項指標均優(yōu)于礦物油，合成油在化合過程中反應充分，化學性質非常穩(wěn)定。同時，這兩種油具有優(yōu)秀的低揮發(fā)性，在自然氣候環(huán)境溫度下，揮發(fā)性極低。

全合成高低溫潤滑脂的添加劑主要是二苯胺和石油磺酸鈣等抗氧化劑、防腐劑，在很大程度上延緩了全合成高低溫潤滑脂的化學變化和物理變化，延長了貯存期。

哈爾濱中日油化實業(yè)有限公司對全合成高低溫潤滑脂的樣本進行了三年前后測試對比，各項性能幾乎沒有變化。該公司選用類似潤滑脂進行十年前后的測試對比試驗，主要性能沒有發(fā)生明顯變化。通過類似產品十年后性能變化速度來看，延期引信所用合成高低溫潤滑脂貯存十六年后性能基本不會變化，滿足延期引信的使用要求。

3.3 引信中新型氟潤滑涂料的應用

Emralon330潤滑示溫涂料(簡稱L330涂料)是應844廠的要求，由北方涂料工業(yè)研究設計院于1989年開始研制的主要用于M739觸發(fā)引信選擇涂飾零件的涂料。L330涂料要求用顏色變化來衡量漆膜的固化程度：140 ℃，1 h涂膜呈藍色(表明固化不足)；150 ℃，1 h涂膜呈綠色(表明固化完全)；160 ℃，1 h涂膜呈棕色(表明固化過度)。

原料：熱固性酚醛樹脂(PFR)、氟樹脂(PTFE)、穩(wěn)定劑、表面活性劑(SN)、 乙二醇乙醚醋酸酯(試劑級)、丁醇、甲苯、堿性綠。

表4為L330涂料技術指標。

表4 L330涂料技術指標[38]Tab.4 Technical index of L330 coating

L330-D潤滑示溫涂料，達到美國艾奇遜膠體公司同類產品的性能指標，經國營東方機械廠復驗后，認為完全可以替代進口產品投入使用。

L330-D涂料采用聚四氟乙烯樹脂液作潤滑劑，既克服了粉狀聚四氟乙烯作潤滑劑加工性能差、不易施工、附著力差的缺點，又降低了涂膜固化溫度(由380 ℃降至150 ℃)，在節(jié)能的同時，還有效地防止了有毒氣體對人體的危害。

L330-D涂料具有潤滑、防粘、防腐性能優(yōu)異的特點，其成品可以廣泛用于無油潤滑領域[38]。

3.4 引信中固體潤滑劑的應用

引信在潤滑部位涂覆石墨和二硫化鉬以減小摩擦已較為普遍，但見諸公開文獻的較少。

如圖1所示該結構是在M505A3基礎上增加了自毀性能的發(fā)明，美軍通過在球轉子表面上涂聚四氟乙烯來改善其解除保險性能。布朗德博士指出，在某些許可解除保險時間稍短或者能夠采用較大的球轉子場合下，通過薄膜潤滑材料如聚四氟乙烯、二硫化鉬或石墨可降低摩擦。固體薄膜潤滑劑涂覆在球轉子及其腔室表面上，涂層厚度至少應達0.000 1 in(約合2.54×10-3mm)。

同時布朗德博士發(fā)明的一種新的球轉子機構，通過添加高密度、低黏度的液體(如二溴甲烷)來減小球轉子與其腔室間的摩擦系數(shù)。在彈丸旋轉過程中，高密度液體的浮力將使球轉子向彈丸的旋轉軸線自動找正，所選用液體為低粘度的，所以它對球轉子的粘滯力是可以忽略不計的，在所選用液體中加入少量的特殊脂肪酸，可改善邊界摩擦特性，從而通過降低干摩擦系數(shù)而進一步減少球轉子上的摩擦力。

球轉子與其腔室間液體的存在，由于球轉子與其腔室間的相對運動產生了液體流動承載力，也會延遲球轉子進動角速度上升到與彈丸同轉速的時間，會使球轉子的轉速上升時間的延遲效果達到最佳。

圖1 美國20 mm引信布朗德改進結構Fig.1 Improved structure of the American 20mm fuze by Brande

布朗德公司對上述方法的可行性做了大量試驗，如在配用于M383型40 mm彈丸、采用了M533引信卵形體的條件下，采用液體懸浮直徑為12.67 mm的球轉子(球轉子比重3.70)，解除保險距離為8.84～14.63 m[39]。

4 分析與討論

1)在引信常用材料中，鋁合金耐磨損性差、摩擦系數(shù)高、不易實現(xiàn)潤滑和減摩；鎂合金耐磨性較差；銅合金減摩性和耐磨性優(yōu)良；鋼結硬質合金摩擦系數(shù)較低；某些工程塑料有較好的減摩性和耐磨性。

2)化學鍍鎳幾乎適用于所有金屬表面，同時也適用于大多數(shù)非金屬表面，鍍層結合力強,減摩耐磨性好；金屬磷化可實現(xiàn)優(yōu)異的潤滑、減摩、耐磨特性；電鍍鉻層硬度高，耐磨和減摩性能優(yōu)良。

3)金屬基自潤滑材料的選擇與工作條件密切相關。由于其免維護特性，所以在引信中具有一定的應用前景。一般在500 ℃以上的工作條件下，可選擇具有耐高溫性能的鈷基、鎳合金基復合材料；而鋁基、鐵基、銅基等復合材料可用于500 ℃以下的工作條件；鋁作為基體自潤滑復合材料的應用受工作溫度所限，一般工作溫度不超過100 ℃；鐵基自潤滑材料常用于由強度較高的、由鋼鐵材料制作而成的軸類零件場合，但其與鋼具有較強的親和性易發(fā)生粘著咬合，特殊工作條件下需用銅基材料替代鐵基材料。

4)目前引信型號產品中使用的潤滑材料有潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑。如中石化重慶一坪潤滑油分公司應844廠要求，按MIL-L-11734C仿研的機械引信潤滑油(4128號潤滑油)，已用于炮彈機械引信鐘表機構等的潤滑，摩擦系數(shù)可達0.1以下。還是中石化重慶一坪潤滑油分公司為844廠研制的7114高低溫儀表潤滑脂，已用于某引信隔離機構等部位。西安機電信息技術研究所在某激光近炸引信探測部件軸承中采用了鋰基潤滑脂潤滑。某手榴彈延期引信為解決鹽霧試驗后鹽沉積影響機構靈活性問題，采用了全合成高低溫潤滑脂填充縫隙來防止鹽霧進入和鹽沉積。引信固體潤滑劑如石墨和二硫化鉬在引信減摩中的應用已較為普遍。

5 結束語

近年來，材料的潤滑與減摩技術無論在理論、工藝方法還是在應用方面都取得了很大的進展，在引信中的應用已有開端，效果較好。引信潤滑與減摩技術是目前機械引信和引信機械結構發(fā)展亟待推廣和深入、系統(tǒng)研究的問題，關系到引信材料的優(yōu)選、引信機構動作可靠性、引信動態(tài)性能穩(wěn)定性和引信的長期貯存性等，可借鑒其他產品與行業(yè)成熟經驗，以較低的投入獲得較高的收益。