روغن های چند درجه ای یا مولتی گرید

1400/07/01  |بازدید 1571

روغن موتور وظایف زیادی انجام می دهد و خرابی در هر نوع آن ممکن است فاجعه بار باشد. روغن موتور خوب باید بتواند آلاینده های معلق مانند ذرات کربن(دوده) و محصولات جانبی احتراق سوخت را در خود نگه دارد و اسیدهای آلی را خنثی و در برابر زنگ زدگی و خوردگی محافظت کرده  گرمای تولید شده از چرخه احتراق را دفع کند. و باید همه این کارها را بدون گرما و فشار فوق­العاده انجام دهد. با اینحال مهمترین کارایی روان کننده، روان کردن و کاهش اصطکاک است.

این عملکرد با غشای روغن تشکیل شده بین دو قسمت متحرک و قابلیت حمل بار آن انجام شده و ویسکوزیته روغن توصیف می شود. در مفهوم معمول مهندسی، ویسکوزیته به معنی مقاومت در برابر شناور بودن یا غلظت مایع است. ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می یابد، بنابراین دمایی که ویسکوزیته در آن اندازه گیری می شود باید همیشه تعیین شده باشد. چندین واحد ویسکوزیته  وجود دارد اما یکی از آنها که بیشتر استفاده می شود Centistoke(cSt) است که واحد مشتق شده از ویسکوزیته­ ی جنبشی 1cSt= 1 mm²/s می باشد.

طبقه بندی روغن موتور

پرکاربردترین سیستم برای طبقه بندی روغن موتور آن است که توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE) در ایالات متحده­ی آمریکا ایجاد شد.

 در این سیستم دو سری درجه­ی ویسکوزیته تعریف می شود. آنهایی که دارای حرف W هستند و آن هایی که فاقد این حرف اند. دسته های با حرف W برای استفاده در دماهای پایین تر در نظر گرفته شده است و بر اساس حداکثر ویسکوزیته دمای پایین و حداکثر دمای پمپاژ مرزی،  همچنین حداقل ویسکوزیته در دمای 100 درجه­ی سانتیگراد است. ویسکوزیته­ی دمای پایین با استفاده از نسخه ی چند درجه حرارت ASTM D2602  اندازه گیری می شود. این آزمایش روش ویسکوزیته­ی ظاهری روغن های موتور را در دمای پایین یا استفاده از شبیه ساز خنک کننده سرد توصیف می کند. مشخص شده است که ویسکوزیته های اندازه گیری شده با این روش با دور موتور ایجاد شده در هنگام خم شدن در دمای پایین ارتباط دارد.  دمای پمپاژ مرزی مطابق ASTM D3829  اندازه گیری می شود. این میزان توانایی روغن را برای پمپاژ روغن و ایجاد فشار مناسب در مراحل اولیه کار ارائه می دهد. روغنهای بدون حرف W، برای استفاده در دماهای بالاتر ، فقط بر اساس ویسکوزیته در دمای 100 درجه سانتیگراد است با ASTM D445  اندازه گیری می­شوند. شکل 1 طبقه بندی SAE J300 برای روغن موتور را نشان می دهد.

روغن های یک­درجه ای (Monograde)

روغنهای تک درجه، همانطور که توسط سیستم طبقه بندی SAE J300 تعریف شده است ، یک نیاز واحد را پوشش می دهد و نمی تواند از یک شاخص بهبود دهنده ویسکوزیته پلیمری (که به عنوان اصلاح کننده ویسکوزیته نیز نامیده می شود) استفاده کند. SAE J300،  یازده درجه ویسکوزیته را همانطور که در شکل 1 می بینید، ایجاد کرده است که 6 تای آنها درجه­های زمستان هستند و با علامت W معرفی می شوند. برای روغنهای درجه زمستان ، ویسکوزیته پویا در دماهای مختلف سرد ، بسته به درجه ویسکوزیته در J300 ، در واحد mPa/s اندازه گیری می شود. بر اساس سردترین دمایی که روغن در آن عبور می کند ، این روغن به عنوان درجه­ی ویسکوزیته­ی SAE 0W ، 5W ، 10W ، 15W ، 20W یا 25W طبقه بندی می شود. هرچه درجه ویسکوزیته کمتر باشد ، دمای روغن نیز کمتر می شود. به عنوان مثال ، اگر یک روغن با مشخصات 10W و 5W عبور کند ، اما برای 0W عبور نکند ، آن روغن باید به عنوان SAE 5W برچسب گذاری شود. نمی توان آن را به عنوان 0W یا 10W برچسب گذاری کرد.

برای روغن های غیر زمستانی ، گرانروی سینماتیکی در دمای 100 درجه سانتی گراد در واحد میلی متر بر ثانیه یا معادل Centistoke اندازه گیری می شود. بر اساس محدوده ویسکوزیته روغن در آن دما سقوط می کند و به عنوان ویسکوزیته­ی SAE با درجه­های 20 ، 30 ، 40 ، 50 یا 60 درجه بندی می شود. علاوه بر این برای اندازه گیری SAE درجه های 20، 30 و 40 ، حداقل ویسکوزیته در دمای 150 درجه سانتی گراد و سرعت برش بالا نیز مورد نیاز است. هرچه ویسکوزیته بیشتر باشد ، درجه SAE بالاتر است.

به یاد داشته باشید که برای هر روغن ، اگر دما افزایش یابد ، ویسکوزیته کاهش می یابد. شکل 2 را ببینید.

ویسکوزیته در دماهای پایین زیاد و در دمای بالا کم است. با این حال ، همه روغنها به یک شکل رفتار نمی کنند. هنگامی که دما افزایش می یابد ، برخی از روغن ها کمتر از دیگران رقیق می شوند. این تفاوت بین روغن تک درجه و روغن چند درجه است.

روغن های چند­درجه ای (Multi Grade)

برخلاف روغنهای یک­درجه ای که طبق سیستم طبقه بندی SAE J300 یک نیاز واحد را پوشش می دهند ، روغنهای چند درجه ای، الزامات بیش از یک درجه SAE را برآورده می کنند و بنابراین ممکن است برای استفاده در محدوده دمایی وسیع تر از روغن تک درجه مناسب باشند. روغنهای چند درجه ای با ترکیب ویسکوزیته کم و با افزودنیهای ویژه ای به نام Vll که خلاصه عبارت Viscosity Index Improver  که افزودنی هایی هستند که ویژگی های دما و ویسکوزیته روغن ها را بهبود می بخشند، ساخته می شوند. روغنهای حاوی این افزودنیها ترکیبی از شروع خوب و خواص اصطکاک یک روغن نازک در دماهای پایین با خواص روان کننده خوب یک روغن چسبناک در دماهای بالا است. شکل 3 را ببینید.

مکانیسم عملکرد این پلیمرها این است که در دمای پایین ، خود را به شکل یک توپ محکم در می آورند که آزادانه با مولکول های روغن حرکت می کند. با افزایش دما ، آنها به یک ساختار بزرگ زنجیری تبدیل می شوند که جریان عادی روغن را محدود می کند. با کاهش دما آن ها به حالت اصلی خود بر می گردند. نتیجه این می شود که به عنوان مثال، هنگامی که این افزودنی های پلیمری به نسبت صحیح با روغن SAE15W مخلوط می شوند ، روغن هایی مانند روغن SAE 15W در دمای پایین و روغن SAE 40 در دمای بالا شناور می شوند. در نتیجه روغن SAE 15W/40، حفاظت وسیعی را در محدوده دمایی گسترده ایجاد می کند. شکل 4 را ببینید.

مزایای روغن های چند درجه ای

• یک روغن برای یک سال مورد استفاده است.
• شروع به کار در دمای پایین بهبود یافته است.
• عملکرد عالی در دمی بالا
• بهبود صرفه جویی کردن در سوخت و وقت تلف شده کمتر و سریع تر گرم شدن
• تخلیه باتری کمتر در روشن کردن های سرد
• سریع
• روانسازی با فشار کامل در محدوده دمایی وسیع تر

معایب روغن های چند درجه­ای

• نشت روغن در دمای پایین ممکن است در موتورهای ساییده شده رخ دهد.
• برش پلیمری ممکن است تحت فشار زیاد و یا شوک رخ دهد.

نتیجه

روغن های چند درجه ای برای همه­ی موتورهای مدرن ترجیح داده می شوند.

روغنهای چند درجه ای تجهیزات را در محدوده ویسکوزیته مطلوب نگه می دارند و واکنشی سازگار و روغن کاری محافظت شده، عرضه می کنند.

اگر تجهیزات بتوانند خنک کننده روغن عالی و کنترل دمای ثابت را ارائه دهند ، روغن های تک درجه ای گزینه قابل قبول هستند.