液壓油的選擇和維護(hù)對(duì)精密注塑機(jī)的重要性

羅時(shí)輝

(洪氏(天津)國(guó)際貿(mào)易有限公司,天津 300457)

液壓油的選擇和維護(hù)對(duì)精密注塑機(jī)的重要性

羅時(shí)輝

(洪氏(天津)國(guó)際貿(mào)易有限公司,天津 300457)

文章著重介紹液壓油的選擇與維護(hù)對(duì)精密注塑機(jī)的重要性。精密注塑機(jī)不僅需要選擇性能優(yōu)異的液壓油，而且需要對(duì)運(yùn)行中液壓油進(jìn)行有效地維護(hù)。二者是相輔相成、缺一不可的。對(duì)液壓油的良好維護(hù)不僅可以確保精密注塑機(jī)的平穩(wěn)和無故障運(yùn)行，而且可以為企業(yè)降低維護(hù)費(fèi)用，減少有計(jì)劃和無計(jì)劃的停產(chǎn)時(shí)間，從而提升企業(yè)的生產(chǎn)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

瓶坯注塑機(jī)；液壓油；維護(hù)；污染；液壓系統(tǒng)；伺服閥；腐蝕；顆粒；清潔度

0 引言

我國(guó)每年消耗數(shù)以億計(jì)的瓶裝飲料、礦泉水，而這些裝礦泉水、飲料的PET瓶是由注塑機(jī)(又稱瓶坯機(jī))和吹瓶機(jī)制造出來的。目前國(guó)內(nèi)擁有大量的國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口瓶坯注塑機(jī)，要使用大量的高性能液壓油。

PET瓶注塑機(jī)是一種非常精密的機(jī)器，對(duì)液壓油的性能和質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。如果液壓油的選用和維護(hù)不好，會(huì)給瓶坯注塑機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，也會(huì)給企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來極大的困擾。一臺(tái)瓶坯注塑機(jī)的年維修費(fèi)用包括液壓油費(fèi)用在30～40萬元之間，而大型的飲料企業(yè)瓶坯注塑機(jī)可多達(dá)150多臺(tái)，因此選擇符合規(guī)定要求的液壓油至關(guān)重要。此外，性能優(yōu)良的液壓油除了可以有效地減少設(shè)備磨損，降低配件購買費(fèi)用和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用外，還可以減少企業(yè)有計(jì)劃和無計(jì)劃的停產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

按動(dòng)力系統(tǒng)來分，注塑機(jī)有三種類型：全液壓注塑機(jī)、液壓/電動(dòng)注塑機(jī)和全電動(dòng)注塑機(jī)，其中液壓或電動(dòng)是對(duì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來說的。三類注塑機(jī)設(shè)備在性能上各有優(yōu)缺點(diǎn)。本文著重介紹液壓油的選擇對(duì)第一、第二類注塑機(jī)的重要性和影響。

注塑機(jī)是一種重負(fù)荷設(shè)備，工作時(shí)間長(zhǎng)，在生產(chǎn)旺季是一天24 h運(yùn)轉(zhuǎn)的，這對(duì)所使用的液壓油來說是一種嚴(yán)峻考驗(yàn)。根據(jù)不同的設(shè)備制造商(OEM)和生產(chǎn)能力不同，注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的尺寸大小有較大的區(qū)別，因此液壓油箱的容量也不一樣。一般來說，純液壓注塑機(jī)液壓系統(tǒng)可容納2000多升液壓油(包括管線中液壓油)，電動(dòng)/液壓注塑機(jī)可以容納1000 L左右。不同品牌瓶坯注塑機(jī)所用液壓油的黏度等級(jí)也不一樣，常用的有ISO 32、ISO 46和ISO 68。

在實(shí)際生產(chǎn)中，瓶坯注塑機(jī)由于比較嬌貴容易產(chǎn)生故障，從而導(dǎo)致用戶和設(shè)備廠家之間產(chǎn)生糾紛，用戶指責(zé)注塑機(jī)廠家的設(shè)備性能不好。而設(shè)備廠家則指責(zé)用戶在液壓油的選用、維護(hù)方面工作沒有做好，因此各執(zhí)一詞。由此可見，液壓油對(duì)注塑機(jī)的重要性和影響可見一斑。排除注塑機(jī)制造、安裝和操作的因數(shù)外，液壓油的性能對(duì)注塑機(jī)至關(guān)重要，一種性能優(yōu)良的液壓油在使用過程中如果得到良好的維護(hù)，可以確保注塑機(jī)平穩(wěn)、無故障地運(yùn)行，從而可以確保企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。液壓油的選擇與維護(hù)是確保其高性能的有機(jī)組成部分，不可分割。下面就液壓油的選擇和維護(hù)作比較詳細(xì)的闡述。

1 液壓油的選擇

瓶坯注塑機(jī)是一種高精密機(jī)器，其液壓元件特別是伺服閥對(duì)液壓油的污染特別敏感，因此在油品的選用方面，除了要求具備常規(guī)HLP液壓油(DIN 51524 part 2)規(guī)定的性能外，還提出了下列額外的要求。

1.1 低鋅或無鋅液壓油

含鋅液壓油具有優(yōu)異的抗磨性能，但其也存在下列二個(gè)問題：第一、不能用于貴重金屬制成的零部件如銀、銅等，而一些液壓元件是由銅或銀制造的；第二、鋅會(huì)對(duì)水生物產(chǎn)生影響，對(duì)于環(huán)境敏感地區(qū)不適用。在美國(guó)含鋅油品是不允許通過水路或航空運(yùn)輸?shù)摹?/p>

國(guó)外著名品牌的瓶坯注塑機(jī)在產(chǎn)品手冊(cè)中，規(guī)定液壓系統(tǒng)必須使用無鋅液壓油，或建議使用無鋅或低鋅液壓油，否則一旦設(shè)備出了問題，設(shè)備生產(chǎn)廠家不納入保修范圍。瓶坯注塑機(jī)制造商為什么要選用低鋅或無鋅液壓油呢？這是因?yàn)槠湟簤合到y(tǒng)中的熱交換器管路是用銅制造的或是鍍銅的，或液壓元件是由銅或銀制造的。而高含鋅量的液壓油中的鋅會(huì)對(duì)銅或銀產(chǎn)生腐蝕。

當(dāng)液壓油中鋅含量大于400 μg/g時(shí)，鋅就會(huì)對(duì)銅產(chǎn)生腐蝕，隨著時(shí)間的推移，油中的銅含量會(huì)大幅增加。作為顆粒污染，油中的銅不會(huì)對(duì)機(jī)器造成威脅。但當(dāng)液壓油中銅含量大于100 μg/g時(shí)，會(huì)加速液壓油的氧化。一般來說，液壓油的換油周期是一年(或運(yùn)行8000 h)，油品的加速氧化會(huì)導(dǎo)致油品的性能下降，產(chǎn)生的酸性物質(zhì)、油泥及雜質(zhì)會(huì)堵塞伺服閥等液壓元件的微孔，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，故障頻繁產(chǎn)生，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

1.2 不宜選用抗燃液壓油和含重金屬液壓油

一般來說，瓶坯注塑機(jī)不推薦使用抗燃或燃點(diǎn)更高的液壓油，因?yàn)檫@些液壓油可能與密封件不相容，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)泄漏和液壓部件過度磨損；不使用含重金屬的液壓油是因?yàn)橹亟饘賹?duì)人體有毒有害，會(huì)對(duì)環(huán)境造成重大影響，增加廢液壓油的處理難度。

1.3 高清潔的液壓油

液壓系統(tǒng)的故障70%是由液壓油的顆粒污染(金屬磨屑、雜質(zhì)、灰塵顆粒、纖維等)引起的，顆粒污染會(huì)增加液壓系統(tǒng)磨損，導(dǎo)致污染物成幾何級(jí)數(shù)增加，形成惡性循環(huán)，是液壓系統(tǒng)故障的主要根源。有一家大型飲料生產(chǎn)企業(yè)，在對(duì)近150多臺(tái)瓶坯注塑機(jī)液壓系統(tǒng)取樣化驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)90%以上的液壓油清潔度不合格，注塑機(jī)經(jīng)常發(fā)生故障而停產(chǎn)維護(hù)，造成了很大的損失。所以控制液壓油的顆粒污染，對(duì)確保瓶坯注塑機(jī)平穩(wěn)、無故障運(yùn)行至關(guān)重要。

由于液壓系統(tǒng)壓力大、液壓油流速高，顆粒污染一方面會(huì)對(duì)液壓元件如泵、閥和管路造成沖蝕和磨損，另一方面會(huì)使伺服閥等閥門堵塞或卡住，導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程無法控制，因此要選用高清潔的液壓油。哈斯基(Husky)注塑機(jī)要求運(yùn)行中的液壓油的清潔度達(dá)到ISO 4406 14/12/10標(biāo)準(zhǔn)，最低不能低于17/14/11標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 優(yōu)異的油水分離性能

液壓油的油水分離性能對(duì)瓶坯注塑機(jī)來說十分重要。如果油品的油水分離性能差，液壓系統(tǒng)的冷凝水或泄漏的冷卻水會(huì)導(dǎo)致油品乳化，乳化后液壓油會(huì)加速變質(zhì)和水解，其所形成的油膜強(qiáng)度會(huì)顯著降低，導(dǎo)致液壓元件磨損加劇。另外，液壓油中水分會(huì)導(dǎo)致油品過濾困難。

1.5 良好的過濾性

液壓油的可過濾性對(duì)瓶坯注塑機(jī)來說至關(guān)重要，良好的過濾性可以極大地減少液壓油中顆粒污染物，有效降低液壓系統(tǒng)的故障率；還可以加速油品的循環(huán)，在一定程度上降低液壓系統(tǒng)的工作溫度。

瓶坯注塑機(jī)一般要求濾油小車濾芯和液壓系統(tǒng)濾芯對(duì)于3 μm的粒子過濾精度β3≥1000，其曲線如下圖。圖1顯示不同過濾等級(jí)的濾芯的過濾性能。X軸表示顆粒的大小(μm), y軸表示油品的過濾性能βX (0)( ISO 16889 )。

圖1 不同過濾等級(jí)濾芯的過濾性能

1.6 選擇高苯胺點(diǎn)的液壓油

由于瓶坯注塑機(jī)系統(tǒng)工作壓力很高，一般在18 MPa以上，因此要求液壓油與密封件有優(yōu)異的兼容性，否則會(huì)導(dǎo)致大量的油品泄漏，不但會(huì)污染工作場(chǎng)地、增加液壓油的用量，還會(huì)導(dǎo)致停工停產(chǎn)，甚至可能發(fā)生安全事故。油品苯胺點(diǎn)越高，與密封件的兼容性越好。

1.7 不同品牌的液壓油不能混用

不同品牌的液壓油所采用的添加劑包(系統(tǒng))有一定的差異，混合后很可能相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致油品性能下降，還會(huì)導(dǎo)致油品產(chǎn)生沉淀或渾濁或分層，從而加速液壓元件的磨損。

1.8 嚴(yán)格的液壓油報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)

由于瓶坯注塑機(jī)對(duì)液壓油的要求非常嚴(yán)格，因此對(duì)其報(bào)廢指標(biāo)要求也非常高。表1列出的是哈斯基瓶坯注塑機(jī)對(duì)液壓油的報(bào)廢要求。

表1 哈斯基瓶坯注塑機(jī)對(duì)液壓油的報(bào)廢要求

注：當(dāng)油品指標(biāo)達(dá)到任何警報(bào)極限時(shí)，液壓油即被視為已經(jīng)達(dá)到壽命極限。

2 液壓油的維護(hù)

使用高質(zhì)量的液壓油是機(jī)器獲得最佳性能和最高可靠性的關(guān)鍵。液壓油的換油周期一般長(zhǎng)達(dá)一年(或8000 h運(yùn)行時(shí)間)。在這個(gè)漫長(zhǎng)的過程中，日常維護(hù)是提升液壓油使用性能的重要措施。一般建議每半年(或機(jī)器每運(yùn)行4000 h)對(duì)液壓油的清潔度監(jiān)測(cè)一次。液壓油的維護(hù)工作包含以下幾個(gè)方面。

2.1 液壓油運(yùn)行溫度的控制

瓶坯注塑機(jī)對(duì)溫度比較敏感，理論上來說其液壓系統(tǒng)中液壓油運(yùn)行溫度越低越好，但溫度過低，油品黏度會(huì)增大，導(dǎo)致油品過濾困難。此外，也會(huì)使得油泵吸油困難，容易造成氣蝕、液壓系統(tǒng)工作壓力偏低，動(dòng)力損失增大。

一般來說，瓶坯注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的工作溫度在47～53 ℃比較適宜，最高不能超過55 ℃(不同品牌的注塑機(jī)有一定的差異)。工作溫度過高會(huì)引起一系列不良后果：(1)會(huì)導(dǎo)致液壓油的黏度下降，滲漏和滴漏增加，降低容積效率，影響工作機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)；(2)會(huì)加速液壓油氧化變質(zhì)。潤(rùn)滑油氧化速度與工作溫度成正比，氧化產(chǎn)生的氧化物油泥和雜質(zhì)會(huì)堵塞液壓元件中的微孔或縫隙，使之不能正常工作；(3)會(huì)引起熱膨脹系數(shù)不同材質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間的間隙變小，甚至卡死；(4)還會(huì)引起設(shè)備的熱變形，破壞原有精度，從而影響瓶坯的質(zhì)量。

對(duì)用戶來說，瓶坯注塑機(jī)液壓系統(tǒng)是無法改變的，所以油品的工作溫度是不能通過更改設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸或零部件來控制的。此外，設(shè)備制造商(OEM)通過大量的試驗(yàn)，已確定液壓系統(tǒng)油品的黏度等級(jí)，如果更改油品黏度會(huì)產(chǎn)生不利影響，所以也不能通過降低黏度間接地達(dá)到降低工作溫度的目的。

有一家飲料廠的瓶坯注塑機(jī)規(guī)定使用ISO 46黏度等級(jí)的液壓油，但使用后發(fā)現(xiàn)油品清潔度達(dá)不到規(guī)定要求。于是該廠嘗試使用ISG VG 32液壓油，由于黏度小，過濾相對(duì)容易，清潔度達(dá)到了OEM的規(guī)格要求，雖然故障率明顯減少，但液壓系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生泄漏，導(dǎo)致管接頭處產(chǎn)生漏油和滲油現(xiàn)象。

要控制液壓系統(tǒng)的工作溫度只能從三個(gè)方面著手：一、通過加大或減少冷卻水的流量，控制液壓油的溫度；二、控制環(huán)境溫度，比如在夏季通過空調(diào)系統(tǒng)控制瓶坯車間的溫度；三、減少瓶坯注塑機(jī)的連續(xù)工作時(shí)間，使液壓系統(tǒng)有一個(gè)自然冷卻的間隔時(shí)間。因?yàn)槠颗髯⑺軝C(jī)都十分昂貴，加上車間場(chǎng)地的限制，企業(yè)不可能通過購置多臺(tái)設(shè)備來達(dá)到上述目的。因此，控制液壓系統(tǒng)工作溫度主要依靠前面二個(gè)方法，尤其是第一個(gè)方法。

2.2 污染物的控制

前文提到液壓系統(tǒng)故障70%是由液壓油污染造成的，因此油中污染物的控制是確保系統(tǒng)平穩(wěn)工作的重中之重。油品清潔度一般是檢測(cè)幾微米到十幾微米的顆粒，而裸眼可以看到的最小顆粒為80 μm，所以在日常維護(hù)中，表觀上看設(shè)備很干凈，但實(shí)際仍然會(huì)造成顆粒污染。那么如何控制液壓油中的污染物呢？

(1)液壓油的儲(chǔ)存：液壓油應(yīng)存放在室內(nèi)，防止受到室外雨雪、灰塵的污染，有條件的企業(yè)可將油桶平放在貨架上。

(2)加油和換油：加油前要用不掉棉屑的清潔干布擦拭油桶表面，將濾油小車與油桶口及加油口迅速連接，濾油小車濾芯的精度為β3≥1000。加油到規(guī)定的刻度后，使用濾油小車對(duì)液壓系統(tǒng)中新加的液壓油進(jìn)行循環(huán)過濾，直至過濾車上的顆粒計(jì)數(shù)器顯示達(dá)到 14/12/10為止。見圖2。

圖2

(3)按照規(guī)定定期更換液壓系統(tǒng)的濾芯。濾芯要使用設(shè)備制造商規(guī)定的原廠產(chǎn)品，不能使用過濾精度低的濾芯。

(4)拆開任何液壓系統(tǒng)端口前，必須先將周邊清理干凈，采取保護(hù)措施，防止污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng)。

(5)禁止戴面線手套操作，如需使用抹布，應(yīng)使用專用不掉毛的抹布，使用工具和工作臺(tái)面要保證清潔。

(6)拆開的端口要盡快恢復(fù)，盡量避免長(zhǎng)時(shí)間敞開端口。

(7)液壓油箱呼吸閥過濾器每半年需要更換一次。

(8)濾油小車和液壓系統(tǒng)濾芯出現(xiàn)壓差報(bào)警時(shí)也應(yīng)立即更換。

2.3 液壓系統(tǒng)的清洗

液壓系統(tǒng)在制造、試驗(yàn)、使用、儲(chǔ)存和使用中都會(huì)受到污染，而最主要的污染是使用過程中產(chǎn)生的，清洗是清除系統(tǒng)污染，保持液壓油、液壓元件和管道等清潔的重要方法。實(shí)際生產(chǎn)中，液壓系統(tǒng)的清洗通常有主系統(tǒng)清洗和全系統(tǒng)清洗，全系統(tǒng)清洗是指對(duì)液壓裝置的整個(gè)回路進(jìn)行清洗，是主要采用的方法。

目前很多企業(yè)使用沖洗油在線清洗，所謂在線清洗是指不停產(chǎn)、不拆開設(shè)備的清洗。在設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，放出15%～25%的舊油，然后加入15%～25%的沖洗油，沖洗油的用量根據(jù)液壓系統(tǒng)的污染程度和使用年限來定，液壓系統(tǒng)臟或多年未清洗，沖洗油的比例必須增加。清洗效果以液壓系統(tǒng)內(nèi)部過濾器的濾網(wǎng)上無雜質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)。

清洗介質(zhì)可使用沖洗油或本液壓系統(tǒng)指定的液壓油，不能用柴油、煤油、汽油、酒精、水、蒸汽或其他化學(xué)液體。這是因?yàn)椋?1)溶劑型液體或化學(xué)液體與密封件不兼容，會(huì)造成密封件的損壞；(2)有一部分溶劑是無法排出來的，這樣液壓油就會(huì)被稀釋，黏度就會(huì)降低，容易導(dǎo)致液壓系統(tǒng)泄漏；(3)采用化學(xué)液體清洗會(huì)導(dǎo)致液壓元件、管路、油箱等受到腐蝕；(4)使用水或水蒸氣清洗，會(huì)使液壓系統(tǒng)元件產(chǎn)生銹蝕，還會(huì)導(dǎo)致液壓油乳化和內(nèi)部過濾系統(tǒng)過濾困難，甚至導(dǎo)致液壓泵磨損。

在清洗前應(yīng)將系統(tǒng)恢復(fù)到實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，液壓泵保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行清洗，時(shí)間一般為8～24 h為宜。清洗結(jié)束后，要趁熱將帶有沖洗油的液壓油排放干凈，然后用小半桶新的液壓油再次沖洗一次，然后才能按照規(guī)定程序加入新油。

2.4 液壓系統(tǒng)空氣的排出

空氣進(jìn)入到液壓系統(tǒng)后，會(huì)使液壓油具有一定的壓縮性，致使系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)，破壞工作的平穩(wěn)性。此外，空氣的進(jìn)入會(huì)加速液壓油的氧化變質(zhì)，降低使用壽命。因此需要將液壓系統(tǒng)中的空氣全部排出。

綜合上述，瓶坯機(jī)液壓油的選擇和維護(hù)是相輔相成的，是確保瓶坯注塑機(jī)平穩(wěn)、無故障運(yùn)行的關(guān)鍵。

The Importance of Hydraulic Oil Selection and Maintenance to Precise Injection Molding Machine

LUO Shi-hui

(Hung' s (Tianjin) International Trading Co., Ltd., Tianjin 300457, China)

This article emphatically introduces the importance of hydraulic oil selection and maintenance to a precise injection molding machine. A precise injection molding machine not only needs to select a high performance hydraulic oil, but also needs to effectively maintain the hydraulic oil in the operation process. Both of them are complementary and integral with each other. Well maintained hydraulic oil not only can ensure the precise injection molding machine with smooth and trouble free operation, but also can reduce maintenance cost and the scheduled and unscheduled downtime, resulting in productivity improvement and market competitiveness for enterprises.

preform injection molding machine; hydraulic oil; maintenance; contamination; hydraulic system; servo valve; corrosion; particle; cleanliness

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.04.005

1002- 3119(2017)04- 0024- 05

TE626.38

A

2017-03-14。

羅時(shí)輝，工程師，1986年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院化工系廢潤(rùn)滑油再生專業(yè)， 2005年畢業(yè)于南昌大學(xué)經(jīng)濟(jì)系工商管理專業(yè)，長(zhǎng)期從事潤(rùn)滑油專業(yè)技術(shù)服務(wù)工作，與人合作、共同研制的潤(rùn)滑油黏度指數(shù)改進(jìn)劑獲得南昌市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，與人合著《廢潤(rùn)滑油再生》，已發(fā)表論文13篇。E-mail:lsh@lubriplate.com.cn