Vai trò và ý nghĩa của từng đặc tính kỹ thuật của dầu bôi trơn? Đặc tính nào quan trọng? Đặc tính nào là đặc tính làm việc? Đặc tính nào cho biết chất lượng của dầu?

1. Nhiệt độ làm việc, thông số kỹ thuật rất rất quan trọng

Khoảng nhiệt độ làm việc là thông số kỹ thuật bắt buộc Nhà xuất phải đưa ra cho mỗi sản phẩm của mình. Khoảng nhiệt độ làm việc là khoảng nhiệt độ tại đó dầu có thể làm việc hiệu quả và bền. Nếu nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngưỡng dưới, dầu không còn làm việc được hoặc hiệu quả làm việc thấp. Nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ngưỡng trên, dầu không còn tác dụng hoặc hiệu quả làm việc rất thấp, và đặc biệt sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu 1 cách nghiêm trọng.

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn tới độ nhớt, độ bền nhiệt và độ bền oxy hóa của dầu. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt sẽ giảm, tốc độ phản ứng oxy hóa và tốc độ phân hủy nhiệt, tạo cốc tăng. Như vậy, nếu sử dụng dầu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ làm việc khuyến cáo của Nhà sản xuất, chúng ta sẽ phải thay dầu thường xuyên.

Dầu có khoảng nhiệt độ làm việc cao hơn 120 ^oC (250 ^oF) thường được coi là dầu chịu nhiệt.

Nhiệt độ làm việc phụ thuộc vào loại dầu gốc và phụ gia.

(1): số liệu mang tính minh họa và để tham khảo. Số liệu chính xác của từng loại dầu còn phụ thuộc vào công thức sản xuất, bí quyết, quy trình quản lý chất lượng của mỗi Nhà sản xuất

2. Độ nhớt

Độ nhớt là sức cản của chất lỏng (hoặc khí) đối với dòng chảy khi nó bị ứng suất trượt, còn gọi là flow resistance hoặc internal friction (ma sát trong).

Độ nhớt là đặc tính quyết định trực tiếp chức năng bôi trơn của dầu nhớt, quyết định độ dày màng bôi trơn, độ bền màng bôi trơn và do đó quyết định đến hiệu quả bôi trơn. Nếu độ nhớt quá thấp sẽ không tạo được lớp màng bôi trơn cần thiết, nếu quá cao sẽ sinh ra lực cản chuyển động.

Độ nhớt phải phù hợp với tải trọng, tốc độ làm việc của bộ phận mà nó bôi trơn, khi đó dầu bôi trơn sẽ tạo lớp màng bôi trơn (lubrication film) thích hợp để ngăn cách không cho 2 bề mặt kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau.

Độ nhớt có Độ nhớt tuyệt đối và Độ nhớt động học

Đơn vị đo độ nhớt có rất nhiều đơn vị như: N s/m2, Pa s hoặc kg/(m s), 1 dyne s/cm2, m2/s, cSt, ...

Độ nhớt lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ

Như vậy, độ nhớt là 1 đại lượng khá phức tạp, dễ gây hiểu nhầm đặc biệt là giữa Nhà sản xuất thiết bị/máy móc, Bên sử dụng thiết bị, và Nhà sản xuất dầu bôi trơn. Để thuận tiện hơn cho việc lựa chọn độ nhớt và tránh nhầm lẫn, người ta đã xây dựng cấp độ nhớt. Tuy nhiên, cấp độ nhớt cũng có nhiều loại như:

+ SAE (Society of Automotive Engineers)

+ AGMA (American Gear Manufacturers Association)

+ ISO (International Standards Organization), thường được viết là ISO VG (ISO VG là viết tắt cho International Standards Organization Viscosity Grade)

ISO VG được thành lập năm 1975 dựa trên sự thống nhất của American Society for Testing and Materials (ASTM), Society for Tribologists and Lubrication Engineers (STLE), British Standards Institute (BSI), and Deutsches Institute for Normung (DIN). ISO VG là loại phổ biến được sử dụng rộng rãi.

ISO VG được lập trên các nguyên tắc cơ bản sau:

+ Bước cấp độ nhớt: cấp sau bằng (100% + 50%) cấp trước (làm tròn)

+ Số của cấp độ nhớt là độ nhớt động học của dầu, đơn vị cSt ở 40 ^oC

+ Biên độ dao động của độ nhớt của mỗi cấp là +/-10% của độ nhớt “midpoint”

Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, bản chất của dầu gốc và phụ gia.

3. Chỉ số độ nhớt (VI)

Như chúng ta đã biết, độ nhớt là đại lượng rất quan trọng của dầu bôi trơn, cần phù hợp với từng ứng dụng và thay đổi theo nhiệt độ. Chỉ số độ nhớt là đại lượng cho biết độ lớn của các biến thiên độ nhớt của dầu bôi trơn theo các biến thiên nhiệt độ, thường viết tắt là VI. Nói cách khác, dầu có VI cao, độ nhớt sẽ ổn định hơn, ít thay đổi theo nhiệt độ.

Chỉ số độ nhớt phụ thuộc vào bản chất của dầu gốc và phụ gia.

(2): số liệu mang tính minh họa và để tham khảo. Số liệu chính xác của từng loại dầu còn phụ thuộc vào công thức sản xuất, bí quyết, quy trình quản lý chất lượng của mỗi Nhà sản xuất

4. Điểm chớp cháy (Flash Point)

Là nhiệt độ thấp nhất tại đó hơi của chất lỏng bắt cháy chốc lát khi có nguồn lửa nhỏ ở các điều kiện quy định. Điều kiện thí nghiệm có thể là kín (nhiệt độ chớp cháy cốc kín) hoặc hở (nhiệt độ chớp cháy cốc hở).

Dầu bắt cháy do khi bị gia nhiệt, dầu sẽ bốc hơi, hơi dầu trộn với oxy trong không khí tạo hỗn hợp có thể bắt cháy (lúc đó áp xuất hơi dầu vào khoảng 2-3 mm Hg). Nếu không tiếp tục tăng nhiệt, hơi dầu chỉ bắt cháy chốc lát rồi tắt.

Lúc đầu người ta xác định điểm chớp cháy để xác định nguy cơ bắt cháy của dầu, để có biện pháp an toàn phòng chống cháy nổ khi sử dụng, lưu trữ và vận chuyển. Tuy nhiên, khi kết hợp với 1 số các thí nghiệm khác như độ nhớt, chỉ số độ nhớt, tỉ trọng, người ta có thể xác định được chất lượng của dầu thô (crude oil) và chất lượng của quá trình lọc hóa dầu đã sản xuất ra dầu gốc để sản xuất ra dầu bôi trơn đó.

Ví dụ: trong khi dầu khoáng sẽ bắt đầu bay hơi từ rất xa điểm chớp cháy thì đa số dầu tổng hợp lại chỉ bay hơi khi bắt đầu bị phân hủy. Do đó, nếu cùng độ nhớt, dầu tổng hợp sẽ có điểm chớp cháy cao hơn nhiều so với dầu khoáng.

5. Điểm bắt cháy (Fire Point)

Là nhiệt độ thấp nhất tại đó hơi của chất lỏng bắt cháy và cháy liên tục ít nhất 5 giây. Điểm bắt cháy thường cao hơn điểm chớp cháy 50-75 oF (10-24 oC).

Xác định điểm bắt cháy để biết nguy cơ bắt cháy của dầu để có biện pháp an toàn phòng chống cháy nổ khi sử dụng, lưu trữ và vận chuyển.

6. Tỉ trọng (Specific Gravity)

Tỉ trọng là đại lượng quan trọng và thay đổi theo nhiệt độ.

Một số giá trị thông số kỹ thuật của dầu phụ thuộc vào tỉ trọng, ví dụ như độ nhớt động học sẽ bằng độ nhớt tuyệt đối/tỉ trọng.

Đa số dầu nhớt có tỉ trọng nhỏ hơn nước. Nếu tỉ trọng nhỏ hơn nước, khi dầu bị nhiễm nước, nhiễm ẩm, nếu dầu tách nước thì nước sẽ đọng và được tháo ra bên dưới. Ngược lại, đa số dầu phosphate-ester lại nặng hơn nước nên nước sẽ nổi và được tháo tách ra bên trên.

Tỉ trọng liên quan tới chức năng làm sạch của dầu. Với dầu có tỉ trọng lớn, cặn bẩn/tạp chất sẽ lơ lửng lâu hơn, lâu bị lắng hơn. Cặn bẩn lâu lắng sẽ được vận chuyển ra ngoài dễ dàng hơn nhưng cũng gây khó khăn khi cần lắng cặn để lọc dầu.

Tỉ trọng cao sẽ tiêu hao nhiều năng lượng để bơm, tăng hiện tượng xâm thực, tăng xói mòn thiết bị.

Dầu bị oxy hóa sẽ làm tỉ trọng tăng.

7. Khả năng bay hơi (Volatility)

Độ bay hơi cho biết khả năng bay hơi của dầu, dầu có độ bay hơi cao sẽ tiêu hao nhiều trong quá trình sử dụng, đặc biệt khi nhiệt độ làm việc, nhiệt độ môi trường cao. Bay hơi làm tiêu hao dầu và làm bay hơi các phần từ nhẹ trước, do đó sẽ làm thay đổi thành phần dầu, và sẽ làm  giảm độ nhớt.

Dầu có độ bay hơi càng nhỏ càng tốt.

8. Độ bền ăn mòn (Corrosion stability)

Đo bởi độ mòn tấm đồng. Dầu có độ mòn tấm đồng càng thấp càng tốt. Thang đo độ mòn tấm đồng là: 1a, 1b, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c .

9. Độ bền nhiệt (Thermal Stability)

Là khả năng chống lại sự phá hủy dưới tác động của nhiệt

Ngoài ra còn có các tính chất: Tính khử nhũ tương (Demulsibility), nhiệt độ rót chảy, tính tạo cốc, độ bền oxy hóa, khả năng tương thích với các phụ kiện như nhựa, cao su...

Các bài viết tham khảo thêm:

Dầu bôi trơn (lubricating oil), tác dụng và cơ chế hoạt động

Chỉ số độ nhớt VI, đặc tính quan trọng khi lựa chọn dầu bôi trơn

Có phải dầu gốc tổng hợp luôn luôn tốt hơn?