中國石化潤滑油有限公司上海研究院

嚴(yán)謹(jǐn),是科研人員的基本素質(zhì)。油品研發(fā)工程師面對一項新的研發(fā)任務(wù)時,會根據(jù)項目的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)制定可行的研發(fā)方案,然后用科學(xué)的試驗方法開展配方研究,用標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)表征產(chǎn)品的性能。在此工作流程中,研發(fā)人員必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度開展工作才能得到可靠的實驗結(jié)果。然而這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼灣绦蛲粚δ切?biāo)準(zhǔn)性較強的潤滑油產(chǎn)品才是可靠的研發(fā)途徑,而在金屬加工液和防銹劑產(chǎn)品的研發(fā)過程中,產(chǎn)品研發(fā)工程師如果只會按照標(biāo)準(zhǔn)方法按部就班地開展試驗研究,便經(jīng)常會碰到“測試指標(biāo)是好的,但是產(chǎn)品在現(xiàn)場是不好用的”的尷尬局面。這時候,如果沒有靈動的思維方式,沒有積極的創(chuàng)新意識,往往就無法走出困局。

創(chuàng)新是走出困境的鑰匙

金屬加工液產(chǎn)品與其他潤滑油產(chǎn)品相比是標(biāo)準(zhǔn)性較差,往往越是高端產(chǎn)品,越是很難用標(biāo)準(zhǔn)方法和質(zhì)量指標(biāo)來表達(dá)產(chǎn)品的優(yōu)異性能。產(chǎn)品研發(fā)工程師在遇到用標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量指標(biāo)無法表征產(chǎn)品使用性能的時候,唯一出路就是創(chuàng)新,只有大膽地創(chuàng)新,才能夠找到解決問題的鑰匙。

某廠有一套蝸殼的清洗包裝生產(chǎn)線,產(chǎn)品蝸殼用于出口,曾經(jīng)幾度發(fā)生產(chǎn)品出口到境外后出現(xiàn)工件銹蝕,廠方為此花費很多精力選擇國內(nèi)外優(yōu)異的防銹油產(chǎn)品,可是由于出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象是偶發(fā),況且產(chǎn)品儲存時間較長,做一次封存試驗就需要幾個月的時間,因此幾年來該問題一直未能得到解決?？蒲腥藛T接到研發(fā)任務(wù)后,首先按照防銹油的試驗程序,根據(jù)工件和工藝要求,用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進(jìn)行嚴(yán)格的配方研究,篩選出一批性能優(yōu)異的防銹劑產(chǎn)品供廠方試用。遺憾的是幾個月后的封存試驗結(jié)果卻是以失敗告終。大家都知道封存防銹油的過硬指標(biāo)是濕熱試驗和鹽霧試驗數(shù)據(jù),那么為什么嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼灁?shù)據(jù)不能保證產(chǎn)品的防銹性能呢?仔細(xì)研究工藝和產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)蝸殼工件是非規(guī)則的,有凸凹面,也有深孔,而前道工序用的清洗劑是水溶性產(chǎn)品,雖然經(jīng)過后續(xù)的烘干過程,但是生產(chǎn)線是敞開式,隨著季節(jié)變化,就可能發(fā)生某些部位殘留水分的情況,因此該封存防銹油應(yīng)該具備一定的脫水性,但是由于脫水防銹油不具備太強的封存防銹效果,所以該產(chǎn)品的脫水性和防銹性能的平衡點在哪里就成為關(guān)鍵因素。因為沒有任何現(xiàn)成的試驗方法可以解決這個問題,產(chǎn)品研發(fā)者就只能依靠防銹油的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法去篩選防銹油的配方,所以就無法配制出滿足工廠實際需求的防銹產(chǎn)品,這也是多年來若干個國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品全部宣告失敗的原因。在這種困境中,即使翻遍了防銹理論書,研究透了腐蝕理論、電化學(xué)腐蝕理論,熟知了各種防銹油的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法,仍然不知道用什么辦法可以配制出合格的產(chǎn)品。此種情況下,油品研發(fā)工程師只有跳出標(biāo)準(zhǔn)試驗方法和標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)的局限,用靈動和創(chuàng)新的思維方式去探索,才有機會找到打開困局的鑰匙。

既然標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法都失效,科研人員就設(shè)計了一個脫水防銹測試包,簡單到用一塊紗布包上一點鐵屑就可以完成試驗。由于鐵屑的形狀是卷曲的,不規(guī)則的金屬表面對清洗劑有較強的吸附作用,所以把測試包分別浸入清洗劑和防銹油并記錄其瀝水速率和發(fā)生銹蝕的時間,就可以快速測試防銹油在復(fù)雜金屬表面的脫水性,同時又可以測試產(chǎn)品在快速脫水的前提下的銹蝕傾向。用這樣一個簡單的測試包來評價該工況下防銹油的性能,不僅大大加快了添加劑的篩選速度,而且實驗室測試結(jié)果與實際生產(chǎn)工藝的吻合度極高,研制的產(chǎn)品100天封存防銹試驗結(jié)果是工件100%無銹蝕!

由此可知,嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)方法和產(chǎn)品指標(biāo)做配方篩選,只是油品研發(fā)工程師的基本功,在面對真正的難題時,科研人員的靈動和創(chuàng)新能力才是成功的關(guān)鍵。脫水防銹測試包看起來不如標(biāo)準(zhǔn)防銹性試驗方法那么嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范,但是它可以在較模糊的狀態(tài)下找到影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素?！安还馨棕埡谪?捉住老鼠就是好貓”,這種相對模糊的概念,在政治路線面前會受到一些質(zhì)疑,然而這種模糊理論在一定條件下卻是真正的大智慧。有些東西,如果影響了你前進(jìn)的步伐,不如就先模糊一些因素,捉到老鼠才是硬道理。金屬加工液,滿足使用需求才是硬道理。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摵蜆?biāo)準(zhǔn)都無能為力的時候,不妨先模糊一些要素,只有放棄了一些東西,才會有動力去創(chuàng)新另外一些東西。

有嚴(yán)謹(jǐn)才有正確的靈動

金屬加工液產(chǎn)品,如果按照產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)在實驗室研制配方,是一件相對簡單的事情,工程師們對待這樣的任務(wù)并不會感到棘手?？墒且ＷC產(chǎn)品在苛刻條件下的現(xiàn)場好用,則是一件具有挑戰(zhàn)意義的工作。如果只是像其他潤滑油產(chǎn)品那樣倚重產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),產(chǎn)品研發(fā)工程師就經(jīng)常會被現(xiàn)場莫名其妙的失敗打擊得暈頭轉(zhuǎn)向。通常解決現(xiàn)場使用問題的工作要比實驗室工作困難的多,因此產(chǎn)品研發(fā)工程師在解決現(xiàn)場使用缺陷的時候,必須嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)著,一絲不茍,甚至是錙銖必較。

曾有研發(fā)工程師在研制磨削液的時候,很快完成了實驗室配方研究,產(chǎn)品的潤滑、防銹等各項指標(biāo)都合格,但是現(xiàn)場試用后,工件的加工效果就是不能滿足要求。有人提醒說磨削液的鐵屑量很大,鐵屑的沉降性也會影響產(chǎn)品質(zhì)量。于是該工程師按照指點在實驗室用鐵屑沉降性來篩選添加劑。找到了問題所在,配方研究很快完成了,不僅各項指標(biāo)良好,產(chǎn)品的鐵屑沉降性也與目標(biāo)產(chǎn)品完全相同。工程師信心百倍的去工廠試驗,遺憾的是產(chǎn)品仍然不能滿足要求,使用自己產(chǎn)品的機床加工出來的工件表面很臟,加工液呈黑色,而使用目標(biāo)產(chǎn)品的機床加工的工件干凈,液體呈清澈狀。工程師非常疑惑,我的試驗工作很嚴(yán)格,我的產(chǎn)品不僅各項指標(biāo)都很好,鐵屑沉降性也與目標(biāo)產(chǎn)品一樣好,為什么我的產(chǎn)品就一夜之間就變成黑色?莫不是現(xiàn)場有什么意外情況發(fā)生?

懷疑現(xiàn)場有不合理情況的意外發(fā)生,這是金屬加工液競爭現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)出的疑惑。然而大多情況下,還是產(chǎn)品本身的技術(shù)問題,只不過這些技術(shù)細(xì)節(jié)還沒有被研發(fā)者所認(rèn)知而已。

于是有人問工程師：

做試驗的鐵屑是哪里來的?

回答是現(xiàn)場機床下面取來的。

是哪臺機床下取來的?

回答是目標(biāo)機床下取來的。

那你再去你的機床下取來鐵屑試試。

機床是一樣的,刀具是一樣的,加工材料是一樣的,工藝參數(shù)也是一樣的,難道鐵屑會不一樣?

自己試驗機床的鐵屑取來了,放在自己的產(chǎn)品中,液體立即變成黑色。把自己的鐵屑放到目標(biāo)產(chǎn)品里面,目標(biāo)產(chǎn)品也立即變黑。

由此可知,現(xiàn)場沒有發(fā)生人為的意外情況,而是自己的產(chǎn)品本來會變黑。

那么為什么實驗室測試過鐵屑沉降性完全相同的產(chǎn)品,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)完全不同的效果呢?

這是因為目標(biāo)產(chǎn)品磨下來的鐵屑顆粒與自己機床磨下來的鐵屑顆粒形狀和尺寸不同,所以盡管研制出了與目標(biāo)產(chǎn)品鐵屑沉降性相同的產(chǎn)品,可是自己的產(chǎn)品仍然無法滿足使用要求。

那么為什么同樣機床、同樣刀具、同樣材料、同樣加工工藝條件下,別人磨下來的細(xì)顆粒與自己產(chǎn)品磨下來的鐵屑顆粒有如此大的區(qū)別呢?

那是因為產(chǎn)品研發(fā)者只知道用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法和已知的質(zhì)量指標(biāo)去評價并配置磨削液產(chǎn)品,還沒有學(xué)會靈活機動地針對產(chǎn)品特殊需求來制定產(chǎn)品目標(biāo),他還需要學(xué)習(xí)表面化學(xué)知識,還需要學(xué)習(xí)摩擦化學(xué)知識,還需要深入了解抗磨劑和極壓劑的微觀行為?？鼓┖蜆O壓劑,不只是用來體現(xiàn)產(chǎn)品的摩擦系數(shù)和極壓性的,也不只是用來保障刀具壽命和工件的表面光潔度的,它們不同的組合,還會悄悄地影響鐵屑的形狀和尺寸,而鐵屑的形狀和尺寸很多時候又是磨削液產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵?？墒沁@一切的關(guān)鍵因素,在標(biāo)準(zhǔn)方法和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)中都找不到答案。

金屬加工液,一步一風(fēng)景,沒有嚴(yán)謹(jǐn),便掛一漏萬,沒有靈動,則寸步難行。

靈動源于扎實的理論基礎(chǔ)

金屬加工液的產(chǎn)品研發(fā)工程師在入職時,都會首先學(xué)習(xí)潤滑理論、腐蝕理論、化學(xué)理論、金屬加工知識以及油品和添加劑知識等?？墒怯捎跇?biāo)準(zhǔn)和理論在金屬加工液領(lǐng)域體現(xiàn)得有點委婉和深奧,因此不管你學(xué)習(xí)了多少知識,在開始參與產(chǎn)品研發(fā)的工作時,總是會感到步步艱辛,落入“看山不是山,看水不是水”的迷茫中。

某汽輪機廠生產(chǎn)低壓轉(zhuǎn)子,加工材質(zhì)為特殊合金鋼,單個工件的加工周期需要一個月左右的時間,由于加工條件苛刻,對切削液的潤滑性、冷卻性、防銹性、抗微生物性能等都要求很高。該廠油品管理工程師對一切來訪的油品供應(yīng)商宣稱：“本設(shè)備只用進(jìn)口油,國產(chǎn)品一概不考慮” ?？墒怯捎谥袊戏降臍夂虺睗?該生產(chǎn)線每年都會發(fā)生工件銹蝕的情況,在高溫潮濕的氣候下,一個工件后面還沒有加工完成,前面的就發(fā)生銹蝕了,該廠試用過多個國外名牌切削液產(chǎn)品,總有一些項目不能滿足要求。在廠方無計可施的前提下,中國技術(shù)才獲得了進(jìn)場試驗的契機。

切削液研發(fā)工程師在攻克一個個技術(shù)難關(guān)后,產(chǎn)品基本滿足了使用要求,唯一的不足是鐵屑的顏色較深。按照傳統(tǒng)理論,鐵屑顏色深,表明切削液的潤滑性不足,加工過程產(chǎn)生熱量較高,需要提高產(chǎn)品的潤滑性。于是工程師用多種方案調(diào)整了產(chǎn)品抗磨性和極壓性,產(chǎn)品的實驗室指標(biāo)都有明顯提高,可是現(xiàn)場的鐵屑顏色卻沒有明顯的改善。那么是散熱性不夠?于是工程師們又從產(chǎn)品的冷卻性著手開展研究,然而試驗結(jié)果仍然無解。改進(jìn)潤滑也不行,提高冷卻也無用,在循規(guī)蹈矩的研究無法突圍的時候,工程師決定改變產(chǎn)品的顆粒狀態(tài),結(jié)果一舉成功,鐵屑顏色立即變得光亮清潔。

試驗雖然成功了,可是工程師卻坦白地說,他仍然不知道在刀尖接觸工件的微觀一點上到底是怎樣的情形?各種添加劑相互間是怎樣作用的?切削液顆?？梢赃M(jìn)入到刀尖的什么部位?高溫高壓下切削液的液珠爆破的一瞬間,究竟發(fā)生了什么?這一切都說不清楚,就更無法回答什么樣的工況下需要什么樣切削液顆粒的尺寸了。盡管什么都說不清楚,但是有一點是肯定的：這種跳躍式思維的源泉,一定是來源于理論知識的啟迪。沒有足夠的理論知識,就沒有靈動的跳躍思維。

結(jié)束語

金屬加工液,簡單又復(fù)雜。說簡單,簡單到支起一個大缸,就可以生產(chǎn)出可以銷售的產(chǎn)品;說復(fù)雜,復(fù)雜到你熟讀各種理論,掌握各種標(biāo)準(zhǔn)方法,了解到設(shè)備和工件的所有參數(shù),還是經(jīng)常會遭到意外的失敗。這是因為金屬加工液原本就是一個精彩紛呈的世界,產(chǎn)品研發(fā)工程師不僅要熟知相關(guān)理論、知識和標(biāo)準(zhǔn),還有許許多多必須關(guān)注的細(xì)節(jié),如果你只知道按照成熟的理論和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)去評價產(chǎn)品的使用性能,就像一個笨漢非要扛著扁擔(dān)橫在城門外一樣,你是無緣進(jìn)入那個精彩紛呈的世界的。說精彩,是因為金屬加工液的每一個難題,都是一座學(xué)校,你只有智慧地走進(jìn)大門,才可以享受到那個精彩世界里的饕餮大餐。