Välj rätt olja: En enkel guide till att förstå smörjmedlets viskositet

Vid smörjning är det grundläggande att förstå viskositeten hos ett smörjmedel, vilket utgör den kritiska grunden för att välja rätt smörjmedel, oavsett exakta enheter eller tung utrustning. Det är så viktigt att se till att din maskin fungerar smidigt för en längre livslängd och fungerar effektivt.

 

 

Vad är oljans viskositet?

 

Viskositet är motståndet hos en vätska att strömma. Enkelt sagt, ett smörjmedels viskositet indikerar oljans tjockleksnivå. En olja med högre viskositet är tjockare och flyter långsammare, medan en olja med lägre viskositet är tunnare och flyter lättare.

e.g.,Viskositeten för vatten vid 20 grader är ca 1 cSt, men honung har en viskositet på ca 12000 vid 20 grader.

Följande tabell visar viskositeten för vanliga vätskor.

Viskositet för vanliga vätskor
Flytande	Ca. Viskositet @ 20 grader (cSt)	Ca. Viskositet @ 40 grader (cSt)
Bensin	0.7	0.5
Vatten	1	0.66
Mjölk	2.5	1.5
Olivolja	80	40
Canolaolja	75	42
Hydraulolja (ISO VG 46)	128	46
Motorolja (10W-30)	300	70
Schampo	5000	1500
Honung	12000	2000

 

För smörjmedel är viskositet en super-viktig parameter. Det är så viktigt att vi ofta döper oljan efter den. Ett bra exempel är hydrauloljan "ISO VG 46" – att "46" kommer direkt från dess viskositet mätt vid 40 grader.

 

Hur definieras motoroljans viskositetsgrad?

 

SAE J300-standarden definierar viskositetsgraden för motoroljor. Med "5W-40" som ett exempel:

 

W:Det betyder Motstå vintern, som representerar oljans prestanda i kallt väder.

Siffra före "W" (5W):Prestandagraden för låg-temperatur. Ett mindre antal betyder att oljan är tunnare i kallt väder, vilket gör kallstart mindre svår.

Nummer efter W (40):Prestandagraden för hög-temperatur. Ett större antal betyder att oljan är klibbigare vid höga temperaturer, vilket ger en starkare oljefilm.

 

SAE J300-standarden

SAE viskositetsgrad	Låg-temp vevviskositet (cP) Max	Låg-temp pumpningsviskositet (cP) Max (utan sträckgräns)	Kinematisk viskositet (cSt) vid 100 grader Min	Kinematisk viskositet (cSt) vid 100 grader Max	Hög skjuvningsviskositet (cP) vid 150 grader 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
*För klasserna 0W-40, 5W-40 och 10W-40 ** För klasserna 15W-40, 20W-40, 25W-40 och 40

 

Viskositetsförändringar (ΔV) är också en viktig indikator på om ett oljebyte är nödvändigt.

 

Generellt sett, om den kinematiska viskositeten för motorolja vid 100 grader ändras med mer än ±25 % (en 25 % ökning eller minskning av viskositeten), indikerar det att det är dags att byta motorolja.

 

 

När ett smörjmedel närmar sig slutet av sin livslängd kommer dess viskositet först att minska markant och sedan uppleva en snabb ökning. För att undvika motorslitage från smörjhaveri är det viktigt att snabbt byta olja innan viskositeten minskar avsevärt för att säkerställa korrekt fordonsprestanda

 

Motorolja visar sig vara tjockare än standard.

Förtjockning (viskositetsökning med mer än +25%) orsakas ofta av oljeoxidation, vilket resulterar i en stor mängd slam, vilket leder till start-slitage och ökad bränsleförbrukning.

Motorolja visar sig vara tunnare än standard.

Förtunning (viskositetsminskning med mer än -25%) orsakas ofta av bränsleutspädning eller ineffektivitet av tillsatser, vilket leder till otillräcklig smörjning och kraftigt slitage.

 

Hur definieras viskositetsgrader för industrioljor?

 

Standard ISO 3448 viskositetsklass är den mest universella och allmänt använda klassificeringsstandarden för industriell smörjmedelsviskositet, vanligen använd för hydrauloljor, växellådsoljor och andra industriella oljor.

ISO VG (viskositetsgrad), till exempel ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.

Kärndefinition: Antalet för varje kvalitet representerar mittpunkten för oljeproduktens kinematiska viskositet vid 40 grader. Dess tillåtna fluktuationsintervall är ±10 %.

Till exempel: Viskositetsintervallet för ISO VG 46 är 41.4 - 50.6 cSt (eftersom 46 ± 10 %=41.4 ~ 50,6).

 

Inom det industriella smörjområdet är viskositetsförändringar en viktig metod för underhåll av utrustning. Om ett smörjmedels viskositet visar avsevärt upp eller ner efter en tids användning, bör underhållsingenjörerna vara omedelbara uppmärksamma, eftersom det kan innebära smörjmedelsfel, vilket kan orsaka allvarliga skador på utrustningen.

 

Ökning av oljeviskositet:

Oljeviskositeten går-hög indikerar alltid allvarlig oljeoxidation, ansamling av slam eller kontaminering med inkompatibla oljor med högre-viskositet.

t.ex. I hydrauliska system som arbetar under ihållande höga temperaturer, oxiderar vätskan mycket snabbt, vilket leder till ökad viskositet. Operatörerna bör byta ny olja omgående.

Om inte, kommer den åldrade oljan inte bara att öka systemets energiförbrukning och orsaka trög respons, utan kan också utlösa allvarliga fel som filterblockering.

Oljeviskositetsminskning:

Det finns två anledningar till att smörjmedlets viskositet sjunker: 1, kontaminering av vätskor med lägre-viskositet, såsom vatten eller lösningsmedel som tränger in på grund av otillräcklig tätning av utrustningen; 2 skars molekylkedjorna av viskositetsindexförbättrare av genom hög mekanisk skjuvning.

Vissa låg-växellådsoljor på marknaden fungerar som ett typiskt fall: tillverkaren blandade basoljor med låg-viskositet med billiga polymera förtjockningsmedel. Utseendet-bra initialviskositet tål inte den intensiva klippningen i kugghjulsrotationen. Deras viskositet sjunker snabbt inom en kort period, vilket leder till otillräcklig oljefilmstyrka och misslyckas med att smörja, vilket orsakar slitage på utrustningen. Denna "kostnads-besparande" metod ökar faktiskt avsevärt risken för utrustningsfel, ökar underhållskostnaderna och förkortar dess livslängd.

 

Viskositets-, temperatur- och viskositetsindexförbättrare (VIIs).

 

Viskositeten mäts generellt vid en specifik temperatur. Deviskositetsindex (VI)mäter hur mycket ett smörjmedels viskositet förändras med temperaturen. Ju högre värde, desto mindre ändras värdet på viskositeten med temperaturen.

e.g.:

VI för mineralolja (paraffinbaserad-) är ungefär 96-110, medan den för polyalfaolefiner (PAO) kan nå så högt som 120-180. VI av PAG (polyalkylenglykol) olja kan nå över 190.

 

Eftersom utrustning och omgivningstemperaturer fluktuerar konstant, föredras i de flesta smörjapplikationer smörjmedel med hög VI för bred temperaturanpassning och mer stabilt smörjskydd. Till exempel har high-motoroljor för bilar baserade på PAO vanligtvis en högre VI, bättre lämpade för kallstarter-och intensiv körning i varma temperaturer.

 

Hur kan VI för en basolja förbättras?

 

Förutom att optimera själva basoljan (fysikalisk raffinering och kemisk omvandling) kan smörjmedel med högre VIs även erhållas genom att tillsätta viskositetsförbättrare. Dessa smörjmedelstillsatser är normalt långkedjiga-polymerer som expanderar med värme, vilket motverkar den naturliga uttunningen av oljan.

 

Viskositetsindexförbättrare (VII)

​

Viskositetsindexförbättrare (VII) är en tillsats som används för att formulera multigrade förbränningsmotoroljor och andra hög VI industriella smörjmedel. Det ökar VI och minskar förändringen i viskositet med temperaturen i smörjmedelsformuleringarna.

Den vanligast använda viskositetsindexförbättraren är olefinsampolymer (OCP), som i allmänhet hänvisar till etenpropensampolymer (EPM). OCP är en av de mest använda och vanliga VII i världen, särskilt i motoroljor. Det finns också andra VII, som PMA, HSD, klicka här för att veta mer om viskositetsindexförbättrarna.

 

Allmän introduktion till viskositetsindexförbättrare för smörjmedel

 

2-sida av viskositet: för hög eller för låg

 

Vi bör alltid välja smörjmedel med rätt viskositetsklass enligt manualens instruktioner.

 

Motorolja för bilar

 

• Viskositeten för låg

För låg viskositet leder främst till otillräcklig smörjning och tätningsringar inaktiverade, vilket direkt leder till motorslitage och läckage.

• Viskositeten för hög

För hög viskositet innebär överdrivet motstånd och dålig flytbarhet, vilket kan resultera i motorns svåra start, hög bränsleförbrukning och dålig värmeavledning.

 

Industriella oljor

 

Låt oss göra ett exempel med hydraulolja; det kan orsaka onödiga problem om hydraulvätskorna är för höga eller för låga utöver standarden.

• Viskositeten för låg

Om hydraulvätskorna är för tjocka kan detta öka pumpmotståndet, hindra flödet och potentiellt orsaka pumpkavitation, vilket skadar pumpen. Vidare ökar hydrauloljan med alltför hög viskositet flödesmotståndet i hydraulsystemet, vilket ökar energiförbrukningen, saktar ner ställdonens reaktion och minskar noggrannheten.

• Viskositeten för hög

Om hydraulvätskorna är för tunna blir oljefilmen tunnare, vilket resulterar i otillräcklig smörjning och ökat slitage. Lågviskös olja försämrar också tätningsprestandan, vilket ökar risken för läckage.

 

Vilka viskositeter testas för smörjmedel?

 

För motoroljor

 

• 100 graders kinematisk viskositet - under normala motordriftsförhållanden.

KV100 bestämmer tjockleken och styrkan på oljefilmen under normal motordrift. För varje viskositetsklass definierar SAE J300 en lägsta och valfri maximal kinematisk viskositet vid 100 grader.

 

• Hög temperatur hög skjuvning (HTHS)viskositet - vid 150 grader - under svåra motordriftsförhållanden.

SAE J300 specificerar lägsta HTHS-värden för olika viskositetsgrader. HTHS-testet kompletterar 100 graders viskositetstestet, som specifikt mäter oljefilmens styrka under de mest krävande momenten av motorn, när skyddet behövs som mest.

För låg HTHS-viskositet kan resultera i otillräcklig smörjning och ökat slitage.

 

• Cold Crank Simulator (CCS)viskositet - mäter kallstartsprestandan för en motor vid låga temperaturer.

CCS-viskositet är en nyckelparameter för att definiera "W" (vinter)-graden. Detta simulerar motståndet mot oljeflöde under motorstart vid extremt låga temperaturer. Ju lägre värde, desto mindre belastning på batteri och motor vid kallstart, vilket ger en mjukare start.

 

• Mikrorotationsviskosimeter (MRV) / pumpningsviskositet - Kan oljan pumpas vid låga temperaturer?

MRV-viskositet är en annan nyckelparameter för att definiera "W"-motorolja.

Den simulerar om oljan kan tas upp av oljepumpen och cirkuleras effektivt till alla motorkomponenter vid låga temperaturer. Om MRV är för högt blir pumpningen svår, vilket kan leda till oljesvält och allvarligt motorslitage direkt efter start.

 

• 40 graders kinematisk viskositet - Används för att beräkna viskositetsindex

Även om 40 graders kinematisk viskositet inte används direkt i SAE J300-klassificeringar, är det fortfarande en mycket viktig fysisk egenskap. Det är avgörande vid utveckling av oljeformuleringar och kvalitetskontroll . 40 graden kinematisk viskositet används främst för att beräkna viskositetsindex.

 

Viskositetsförändring och viskositetsindex förbättrar - SSI

 

Smörjolja som innehåller viskositetsindexförbättrare (VIIs) visar avsevärt förbättrad viskositet och ett högre viskositetsindex. Men efter en viss period av motordrift kan dess viskositet sjunka märkbart. Varför händer detta?

 

Viskositetsindexförbättrare är huvudsakligen oljelösliga- polymerer. När smörjoljan utsätts för extrema skärningar-som i hög-växlar och oljepumpar-kan dessa polymerkedjor skäras av mekaniskt. Denna process minskar permanent polymerernas molekylvikt, vilket resulterar i en betydande minskning av motoroljans viskositet. Detta fenomen kallas professionelltPermanent skjuvstabilitetsförlust. Detta leder till förtunning av oljefilmen, otillräcklig smörjning och minskad tätningsprestanda, vilket i sin tur påskyndar komponentslitaget.

 

Premiumsmörjmedel prioriterar polymerer med exceptionellt högt skjuvstabilitetsindex (SSI) för att säkerställa att viskositeten förblir inom det designade intervallet under hela oljeavtappningsintervallet, vilket ger konsekvent och varaktigt skydd för motorn.

 

I industrioljan varierar kraven på viskositet kraftigt mellan olika applikationer.

 

Med hydraulolja som exempel,Kinesiska standarder definierar specifikationer för L-HM (Anti-slitage), L-HV (Låg-temperatur) och L-HS (Ultra-låg-temperatur) kvaliteter. Vi kan se att även om deras viskositetskrav vid 40 grader är desamma, är deras krav på låg-temperaturviskositet, flytpunkt och viskositetsindex helt olika.

 

Egendom	L-HM (anti-slitage)	L-HV (låg temperatur)	L-HS (Ultra-låg temperatur)
Kinematisk viskositet vid 40 grader (mm²/s)	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2
Startbarhet med låg-temperatur (Temperatur för 1500 mm²/s viskositet)	Ej specificerat	Mindre än eller lika med -18 grader	Mindre än eller lika med -24 grader
Viskositetsindex VI	Större än eller lika med 95	Större än eller lika med 140	Större än eller lika med 150
Låg-temperaturfluiditet (Pour Point)	Mindre än eller lika med -15 grader	Mindre än eller lika med -33 grader	Mindre än eller lika med -45 grader
Rekommenderad applikation	Måttliga/stabila omgivningstemperaturer	Brett temperaturområde, kalla regioner	Svår kyla, arktiska förhållanden

 

Anti-hydraulolja - L-HM:Denna grundkvalitet prioriterar viskositet vid rumstemperatur (40 grader) och 0 grader. Den har de lägsta kraven på viskositetsindex och prestanda vid låg-temperatur.

Hydraulolja med låg-temperatur - L-HV:Denna kvalitet bygger på L-HM och förbättrar viskositetsindex och prestanda vid låga-temperaturer, vilket gör den lämplig för kalla klimat.

Ultra-låg-hydraulolja - L-HS:den här oljan förbättrar ytterligare-låg-temperaturstartbarhet och viskositetsindex bortom L-HV. Det är av högsta kvalitet, designat för extremt kalla klimat.

 

 

Vilka komponenter i smörjmedelsformuleringar påverkar viskositeten?

 

Exempel på formulering av CF-4 15W-40 smörjolje
Komponent	Procentsats	Primär funktion och inverkan på viskositet
Basolja-150SN	53.0	Ger formuleringsbasen och datumviskositeten.
Basolja- 500SN	29.0	Som en tung basoljekomponent ökar den referensviskositeten.
Smörjtillsatspaket	8.0	Ger rengöringsförmåga, dispergering, anti-nötningsegenskaper, etc., samtidigt som det bidrar till en lätt förtjockningseffekt.
Viskositetsindexförbättrare (OCP)	9.6	Ökar dramatiskt hög-temperaturviskositet för att säkerställa att "40"-graden uppnås och förbättrar viskositetsindex för att uppnå "15W" låg-temperaturprestanda.
Flytpunktsdämpande	0.4	Förbättrar låg-temperaturfluiditet: Optimerar låg-temperaturviskositet (t.ex. CCS), men med en mycket låg inverkan på hög-temperaturviskositet.
Antiskummedel	10 ppm	Dämpar skum: Påverkar i huvudsak inte den totala oljeviskositeten.

 

I ovanstående formulering påverkas viskositeten hos den färdiga smörjoljan i första hand av tre nyckelaspekter.

Basoljor

Det är huvudkomponenten i smörjoljans formulering; dess viskositet bestämmer direkt referensviskositeten för den färdiga produkten.

En eller två basoljor väljs som basvätska i ett smörjmedel. Det är en vanlig metod att använda en blandning av 150N och 500N vid ett visst förhållande för att blanda en 20W-50 motorolja.

Viskositetsindexförbättrare (VII)

VII förtjockar oljan avsevärt och förbättrar dess viskositetsindex. Det är nyckelkomponenten som möjliggör fler-oljor.

Andra tillsatser

Tillsatspaketet (VIIs ingår inte) bidrar i allmänhet också med en liten förtjockningseffekt. Dessutom ökar tillsatser som hällpunktssänkare (t.ex. PMA PPD) viskositeten något.

För att få en-smörjolja av hög kvalitet bör oljeblandarens ingenjörer beräkna exakt enligt råvarans datablad och balansera förhållandet mellan dessa tre element.