Selecteer de juiste olie: een eenvoudige gids voor het begrijpen van de viscositeit van smeermiddelen

Bij smering is het van fundamenteel belang om de viscositeit van een smeermiddel te begrijpen, wat de kritische basis vormt voor het selecteren van de juiste smeermiddelen, ongeacht de precieze apparaten of zware apparatuur. Het is zo belangrijk om ervoor te zorgen dat uw machines soepel werken, een langere levensduur hebben en effectief werken.

 

 

Wat is de viscositeit van olie?

 

Viscositeit is de weerstand van een vloeistof tegen stroming. Simpel gezegd geeft de viscositeit van een smeermiddel de dikte van de olie aan. Een olie met een hogere viscositeit is dikker en vloeit langzamer, terwijl een olie met een lagere viscositeit dunner is en gemakkelijker vloeit.

e.g.,de viscositeit van water bij 20 graden is ongeveer 1 cSt, maar honing heeft een viscositeit van ongeveer 12.000 bij 20 graden.

De volgende tabel toont de viscositeit van gewone vloeistoffen.

Viscositeit van gewone vloeistoffen
Vloeistof	Ongeveer. Viscositeit @ 20 graden (cSt)	Ongeveer. Viscositeit @ 40 graden (cSt)
Benzine	0.7	0.5
Water	1	0.66
Melk	2.5	1.5
Olijfolie	80	40
Canola-olie	75	42
Hydraulische olie (ISO VG 46)	128	46
Motorolie (10W-30)	300	70
Shampoo	5000	1500
Honing	12000	2000

 

Voor smeermiddelen is viscositeit een super-belangrijke parameter. Het is zo belangrijk dat we de olie er vaak naar vernoemen. Een goed voorbeeld is hydraulische olie "ISO VG 46" – die "46" komt rechtstreeks voort uit de viscositeit gemeten bij 40 graden.

 

Hoe wordt de viscositeitsgraad van motorolie gedefinieerd?

 

De SAE J300-norm definieert de viscositeitsklasse van motoroliën. Neem "5W-40" als voorbeeld:

 

W:Het betekent Winter weerstaan, wat de prestaties van de olie bij koud weer weergeeft.

Nummer vóór "W" (5W):Het prestatieniveau bij lage-temperaturen. Een kleiner getal betekent dat de olie dunner is bij koud weer, waardoor een koude start minder moeilijk wordt.

Nummer na W (40):De prestatieklasse bij hoge- temperaturen. Een groter getal betekent dat de olie bij hoge temperaturen plakkeriger is, waardoor een sterkere oliefilm ontstaat.

 

De SAE J300-standaard

SAE-viscositeitsklasse	Lage-Temperatuur Startviscositeit (cP) Max	Lage-Temperatuurpompviscositeit (cP) Max (zonder vloeigrens)	Kinematische viscositeit (cSt) bij 100 graden Min	Kinematische viscositeit (cSt) bij 100 graden Max	Hoge afschuifviscositeit (cP) bij 150 graden Min
0W	6200@ -35	60000@ -40	3.8	-	-
5W	6600@ -30	60000@ -35	3.8	-	-
10W	7000@ -25	60000@ -30	4.1	-	-
15W	7000@ -20	60000@ -25	5.6	-	-
20W	9500@ -15	60000@ -20	5.6	-	-
25W	13000@ -10	60000@ -15	9.3	-	-
16	-	-	6.1	<8.2	2.3
20	-	-	6.9	<9.3	2.6
30	-	-	9.3	<12.5	2.9
40	-	-	12.5	<16.3	3.5* / 3.7**
50	-	-	16.3	<21.9	3.7
60	-	-	21.9	<26.1	3.7
*Voor 0W-40, 5W-40 en 10W-40 kwaliteiten ** Voor kwaliteiten 15W-40, 20W-40, 25W-40 en 40

 

Viscositeitsveranderingen (ΔV) zijn ook een belangrijke indicator of een olieverversing noodzakelijk is.

 

Over het algemeen geldt dat als de kinematische viscositeit van motorolie bij 100 graden met meer dan ±25% verandert (een toename of afname van de viscositeit met 25%), dit aangeeft dat het tijd is om de motorolie te verversen.

 

 

Naarmate een smeermiddel het einde van zijn levensduur nadert, zal de viscositeit eerst aanzienlijk afnemen en vervolgens snel stijgen. Om motorslijtage door defecte smering te voorkomen, is het onmiddellijk verversen van de olie voordat de viscositeit aanzienlijk afneemt essentieel voor het garanderen van goede voertuigprestaties

 

Motorolie blijkt dikker dan standaard.

Verdikking (viscositeitstoename van meer dan +25%) wordt vaak veroorzaakt door olieoxidatie, wat resulteert in een grote hoeveelheid sludge, wat leidt tot -startslijtage en een hoger brandstofverbruik.

Motorolie blijkt dunner dan standaard.

Verdunning (viscositeitsafname van meer dan -25%) wordt vaak veroorzaakt door brandstofverdunning of ineffectiviteit van additieven, wat leidt tot onvoldoende smering en ernstige slijtage.

 

Hoe worden de viscositeitsgraden van industriële oliën gedefinieerd?

 

De standaard ISO 3448-viscositeitsklasse is de meest universele en meest gebruikte classificatiestandaard voor de viscositeit van industriële smeermiddelen, die vaak wordt gebruikt voor hydraulische oliën, tandwieloliën en andere industriële oliën.

ISO VG (viscositeitsgraad), bijvoorbeeld ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.

Kerndefinitie: Het getal van elke graad vertegenwoordigt het middelpunt van de kinematische viscositeit van het olieproduct bij 40 graden. Het toegestane fluctuatiebereik bedraagt ​​±10%.

Bijvoorbeeld: Het viscositeitsbereik van ISO VG 46 is 41.4 - 50.6 cSt (omdat 46 ± 10%=41.4 ~ 50,6).

 

Op het gebied van industriële smering zijn viscositeitsveranderingen een belangrijke methode voor het onderhoud van apparatuur. Als de viscositeit van een smeermiddel na een gebruiksperiode aanzienlijk stijgt of daalt, moeten de onderhoudsmonteurs onmiddellijk opletten, omdat dit kan leiden tot een defect smeermiddel, wat ernstige schade aan de apparatuur kan veroorzaken.

 

Toename van olieviscositeit:

Een hoge olieviscositeit-duidt altijd op ernstige olieoxidatie, ophoping van slib of verontreiniging met incompatibele oliën met een hogere- viscositeit.

In hydraulische systemen die onder aanhoudend hoge temperaturen werken, oxideert de vloeistof bijvoorbeeld zeer snel, wat leidt tot een toename van de viscositeit. De operators moeten de nieuwe olie onmiddellijk verversen.

Als dat niet het geval is, zal de verouderde olie niet alleen het energieverbruik van het systeem verhogen en een trage reactie veroorzaken, maar kan het ook ernstige storingen veroorzaken, zoals filterverstopping.

Olieviscositeitsdaling:

Er zijn twee redenen waarom de viscositeit van het smeermiddel daalt: 1, verontreiniging door vloeistoffen met een lagere- viscositeit, zoals het binnendringen van water of oplosmiddelen als gevolg van onvoldoende afdichting van de apparatuur; 2 werden de moleculaire ketens van viscositeitsindexverbeteraars afgesneden door hoge mechanische afschuiving.

Een typisch voorbeeld hiervan zijn enkele goedkope-transmissieoliën op de markt: de fabrikant mengde basisoliën met een lage-viscositeit met goedkope polymere verdikkingsmiddelen. De uiterlijke-goede initiële viscositeit is niet bestand tegen de intense afschuiving tijdens de rotatie van het tandwiel. Hun viscositeit daalt snel binnen een korte periode, wat leidt tot onvoldoende sterkte van de oliefilm en het niet smeren ervan, wat slijtage van de apparatuur veroorzaakt. Deze 'kosten-besparende' aanpak verhoogt feitelijk aanzienlijk het risico op uitval van apparatuur, verhoogt de onderhoudskosten en verkort de levensduur ervan.

 

Viscositeits-, temperatuur- en viscositeitsindexverbeteraars (VII's).

 

De viscositeit wordt doorgaans gemeten bij een specifieke temperatuur. Deviscositeitsindex (VI)meet hoeveel de viscositeit van een smeermiddel verandert met de temperatuur. Hoe hoger de waarde, hoe minder de waarde van de viscositeit verandert met de temperatuur.

e.g.:

De VI van minerale olie (op paraffinische basis-) is ongeveer 96-110, terwijl die van poly-alfaolefinen (PAO) wel 120-180 kan bereiken. De VI van PAG-olie (polyalkyleenglycol) kan meer dan 190 bereiken.

 

Omdat apparatuur en omgevingstemperaturen voortdurend fluctueren, wordt bij de meeste smeertoepassingen de voorkeur gegeven aan smeermiddelen met een hoge VI vanwege het brede temperatuuraanpassingsvermogen en een stabielere smeerbescherming. Hoogwaardige motoroliën voor auto's op basis van PAO's hebben bijvoorbeeld doorgaans een hogere VI en zijn beter geschikt voor koude start- en intensief rijden bij hoge temperaturen.

 

Hoe kan de VI van een basisolie worden verbeterd?

 

Naast het optimaliseren van de basisolie zelf (fysische raffinage en chemische conversie) kunnen ook smeermiddelen met hogere VI’s worden verkregen door viscositeitsverbeteraars toe te voegen. Deze smeermiddeladditieven zijn normaal gesproken polymeren met lange- ketens die uitzetten bij hitte, waardoor het natuurlijke dunner worden van de olie wordt tegengegaan.

 

Viscositeitsindexverbeteraar (VII)

​

Viscositeitsindexverbeteraar (VII) is een additief dat wordt gebruikt voor het formuleren van multigrade oliën voor interne verbrandingsmotoren en andere industriële smeermiddelen met een hoge VI. Het verhoogt de VI en vermindert de verandering in viscositeit met de temperatuur in de smeermiddelformuleringen.

De meest gebruikte viscositeitsindexverbeteraar is olefinecopolymeer (OCP), doorgaans verwijzend naar ethyleenpropyleencopolymeer (EPM). OCP is een van de meest gebruikte en mainstream VII's ter wereld, vooral in motoroliën. Er zijn ook andere VII, zoals PMA, HSD. Klik hier voor meer informatie over de viscositeitsindexverbeteraars.

 

Algemene inleiding tot viscositeitsindexverbeteraars voor smeermiddelen

 

2-kant van viscositeit: te hoog of te laag

 

We moeten altijd het smeermiddel met de juiste viscositeitsklasse selecteren, volgens de instructies in de handleiding.

 

Motorolie voor auto's

 

• Viscositeit te laag

Een te lage viscositeit resulteert voornamelijk in onvoldoende smering en defecte afdichtingsringen, wat direct leidt tot motorslijtage en lekkages.

• Viscositeit te hoog

Een te hoge viscositeit betekent een overmatige weerstand en een slechte vloeibaarheid, wat kan resulteren in een moeilijke start van de motor, een hoog brandstofverbruik en een slechte warmteafvoer.

 

Industriële oliën

 

Laten we een voorbeeld maken met hydraulische olie; het kan onnodige problemen veroorzaken als de hydraulische vloeistoffen te hoog of te laag zijn boven de norm.

• Viscositeit te laag

Als de hydraulische vloeistoffen te dik zijn, kan dit de pompweerstand verhogen, de stroming belemmeren en mogelijk pompcavitatie veroorzaken, waardoor de pomp beschadigd raakt. Bovendien verhoogt hydraulische olie met een te hoge viscositeit de stromingsweerstand in het hydraulische systeem, waardoor het energieverbruik toeneemt, de reactie van actuatoren wordt vertraagd en de nauwkeurigheid wordt verminderd.

• Viscositeit te hoog

Als de hydraulische vloeistoffen te dun zijn, wordt de oliefilm dunner, wat resulteert in onvoldoende smering en toenemende slijtage. Olie met een lage viscositeit heeft ook een negatieve invloed op de afdichtingsprestaties, waardoor het risico op lekkage toeneemt.

 

Welke viscositeiten worden getest voor smeermiddelen?

 

Voor motoroliën

 

• Kinematische viscositeit van 100 graden - onder normale bedrijfsomstandigheden van de motor.

KV100 bepaalt de dikte en sterkte van de oliefilm tijdens normaal motorbedrijf. Voor elke viscositeitsklasse definieert SAE J300 een minimale en optionele maximale kinematische viscositeit bij 100 graden.

 

• Hoge temperatuur en hoge afschuiving (HTHS)viscositeit - bij 150 graden - onder zware bedrijfsomstandigheden van de motor.

SAE J300 specificeert minimale HTHS-waarden voor verschillende viscositeitsklassen. De HTHS-test is een aanvulling op de 100 graden viscositeitstest, waarbij specifiek de oliefilmsterkte wordt gemeten tijdens de meest veeleisende momenten van de motor, wanneer bescherming het meest nodig is.

Een te lage HTHS-viscositeit kan leiden tot onvoldoende smering en verhoogde slijtage.

 

• Koude cranksimulator (CCS)viscositeit - meet de koudestartprestaties van een motor bij lage temperaturen.

CCS-viscositeit is een belangrijke parameter bij het definiëren van de "W"-kwaliteit (winter). Dit simuleert de weerstand tegen oliestroming tijdens het starten van de motor bij extreem lage temperaturen. Hoe lager de waarde, hoe minder belasting van de accu en de motor tijdens een koude start, wat resulteert in een soepelere start.

 

• Micro-rotatieviscositeitsmeter (MRV) / pompviscositeit - Kan de olie bij lage temperaturen worden gepompt?

MRV-viscositeit is een andere belangrijke parameter bij het definiëren van motorolie van "W"-kwaliteit.

Het simuleert of de olie door de oliepomp kan worden opgezogen en bij lage temperaturen effectief naar alle motoronderdelen kan worden gecirculeerd. Als de MRV te hoog is, wordt het pompen moeilijk, wat mogelijk kan leiden tot oliegebrek en ernstige motorslijtage onmiddellijk na het starten.

 

• Kinematische viscositeit van 40 graden - Wordt gebruikt om de viscositeitsindex te berekenen

Hoewel de kinematische viscositeit van 40 graden niet direct wordt gebruikt in de SAE J300-classificaties, blijft het een zeer belangrijke fysieke eigenschap. Het is van cruciaal belang bij de ontwikkeling en kwaliteitscontrole van olieformuleringen. De kinematische viscositeit van de olie wordt voornamelijk gebruikt om de viscositeitsindex te berekenen.

 

Viscositeitsverandering en viscositeitsindexverbeteraars - SSI

 

Smeerolie die viscositeitsindexverbeteraars (VII's) bevat, vertoont een aanzienlijk verbeterde viscositeit en een hogere viscositeitsindex. Na een bepaalde periode van motorgebruik kan de viscositeit echter merkbaar dalen. Waarom gebeurt dit?

 

Viscositeitsindexverbeteraars zijn hoofdzakelijk in olie-oplosbare polymeren. Wanneer de smeerolie wordt blootgesteld aan extreme schuifkrachten-zoals in hoge-versnellingsbakken en oliepompen-kunnen deze polymeerketens mechanisch worden afgesneden. Dit proces verlaagt permanent het molecuulgewicht van de polymeren, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de viscositeit van de motorolie. Dit fenomeen wordt professioneel genoemdPermanent verlies van afschuifstabiliteit. Dit leidt tot dunner worden van de oliefilm, onvoldoende smering en verminderde afdichtingsprestaties, wat op zijn beurt de slijtage van componenten versnelt.

 

Premium smeermiddelen geven prioriteit aan polymeren met een uitzonderlijk hoge afschuifstabiliteitsindex (SSI) om ervoor te zorgen dat de viscositeit gedurende het gehele olieverversingsinterval binnen het ontworpen bereik blijft, waardoor een consistente en langdurige bescherming voor de motor wordt geboden.

 

In de industriële olie variëren de vereisten voor viscositeit sterk bij verschillende toepassingen.

 

Als we hydraulische olie als voorbeeld nemen,Chinese normen definiëren specificaties voor L-HM (Anti-slijtage), L-HV (Lage-temperatuur) en L-HS (Ultra-lage-temperatuur). We kunnen zien dat hoewel hun viscositeitsvereisten bij 40 graden hetzelfde zijn, hun vereisten voor viscositeit bij lage- temperatuur, vloeipunt en viscositeitsindex totaal verschillend zijn.

 

Eigendom	L-HM (Anti-slijtage)	L-HV (lage temperatuur)	L-HS (Ultra-lage temperatuur)
Kinematische viscositeit bij 40 graden (mm²/s)	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2
Startvermogen bij lage-temperaturen (Temperatuur voor 1500 mm²/s viscositeit)	Niet gespecificeerd	Minder dan of gelijk aan -18 graden	Minder dan of gelijk aan -24 graden
Viscositeitsindex VI	Groter dan of gelijk aan 95	Groter dan of gelijk aan 140	Groter dan of gelijk aan 150
Vloeibaarheid bij lage- temperatuur (Stroompunt)	Minder dan of gelijk aan -15 graden	Minder dan of gelijk aan -33 graden	Minder dan of gelijk aan -45 graden
Aanbevolen toepassing	Gematigde/stabiele omgevingstemperaturen	Groot temperatuurbereik, koude gebieden	Ernstige koude, arctische omstandigheden

 

Anti-slijtage hydraulische olie - L-HM:Deze basiskwaliteit geeft prioriteit aan viscositeit bij kamertemperatuur (40 graden) en 0 graden. Het heeft de laagste vereisten voor de viscositeitsindex en prestaties bij lage- temperaturen.

Hydraulische olie bij lage-temperatuur - L-HV:Deze kwaliteit bouwt voort op L-HM en verbetert de viscositeitsindex en de prestaties bij lage- temperaturen aanzienlijk, waardoor het geschikt is voor koude klimaten.

Hydraulische olie met ultra-lage- temperatuur - L-HS:deze kwaliteitsolie verbetert de startbaarheid bij ultra-lage-temperaturen en de viscositeitsindex verder dan L-HV. Het is de hoogste kwaliteit, ontworpen voor extreem koude klimaten.

 

 

Welke componenten in smeermiddelformuleringen beïnvloeden de viscositeit?

 

CF-4 15W-40 Voorbeeld van smeerolieformulering
Onderdeel	Percentage	Primaire functie en impact op viscositeit
Basisolie-150SN	53.0	Biedt de formuleringsbasis en de referentieviscositeit.
Basisolie- 500SN	29.0	Als zware basisoliecomponent verhoogt het de referentieviscositeit.
Pakket met smeermiddeladditieven	8.0	Biedt reinigende, dispergerende, anti-slijtage-eigenschappen, enz., terwijl het ook een licht verdikkend effect heeft.
Viscositeitsindexverbeteraar (OCP)	9.6	Verhoogt de viscositeit bij hoge- temperaturen dramatisch om ervoor te zorgen dat aan de "40"-klasse wordt voldaan en verbetert de viscositeitsindex om de prestaties bij lage- "15W" lage temperaturen te bereiken.
Gietpuntverlagend middel	0.4	Verbetert de vloeibaarheid bij lage- temperaturen: optimaliseert de viscositeit bij lage- temperaturen (bijvoorbeeld CCS), maar met een zeer lage impact op de viscositeit bij hoge- temperaturen.
Antischuimmiddel	10 ppm	Onderdrukt schuim: heeft in wezen geen invloed op de algehele viscositeit van de olie.

 

In de bovenstaande formulering wordt de viscositeit van de uiteindelijke smeerolie voornamelijk beïnvloed door drie belangrijke aspecten.

Basisoliën

Het is het hoofdbestanddeel van de smeerolieformulering; de viscositeit ervan bepaalt rechtstreeks de referentieviscositeit van het eindproduct.

Als basisvloeistof van een smeermiddel worden één of twee basisoliën gekozen. Het is bijvoorbeeld een gebruikelijke methode om een ​​mengsel van 150N en 500N in een bepaalde verhouding te gebruiken om een ​​20W-50 motorolie te mengen.

Viscositeitsindexverbeteraar (VII)

VII maakt de olie aanzienlijk dikker en verbetert de viscositeitsindex. Het is het belangrijkste onderdeel dat multi-oliën mogelijk maakt.

Andere additieven

Het additievenpakket (VII's zijn niet inbegrepen) draagt ​​doorgaans ook bij aan een klein verdikkend effect. Bovendien verhogen additieven zoals vloeipuntverlagers (bijv. PMA PPD) de viscositeit ook enigszins.

Om smeerolie van hoge-kwaliteit te krijgen, moeten de olieblenderingenieurs nauwkeurig berekenen op basis van de gegevensbladen van de grondstoffen, en de relatie tussen deze drie elementen in evenwicht brengen.