shadow
Физико-химические характеристики смазок

Физико-химические характеристики смазок

Статьи/Обзоры | 12

Помимо классов по API, ACEA и вязкости по SAE, в паспорте к смазочному материалу содержится также ряд физико-химических показателей. В данном материале мы рассмотрим некоторые из них.

Наиболее распространенные термины, которые можно встретить в характеристиках автомобильных масел, – кинематическая вязкость, плотность, температура вспышки (в открытом или закрытом тигле). Давайте разберемся, о чем говорят цифры напротив этих показателей.

Толстый? Нет, плотный

В первую очередь, поговорим о плотности автомобильных масел. Итак, плотность – это масса вещества, заключенная в определенной единице объема (кг/м 3 , г/см 3 ). Плотность масла подсчитывается отношением его массы какого-либо объема к массе такого же объема воды, имеющей температуру 4°С (потому что масса одного литра воды при 4°С равна 1 кг). Обычно рядом со значением плотности указывается и температура измерения (температура может не указываться, если плотность определена при стандартных 20°С). Иногда плотность масла выражается в градусах плотности по API. Они измеряются при температуре 15,6°С и определяются по формуле: API = (141,5/d) – 131,5, где d – отношение плотностей масла и воды.

При повышении температуры плотность нефтепродуктов снижается, и тем сильнее, чем меньше плотность. В целом, этот показатель не является определяющим, когда речь идет о качестве смазки, но с помощью него можно определить углеводородный состав базового масла. Наименьшей плотностью отличаются парафины, а наибольшей – нафтеновые соединения. Плотность также может помочь идентифицировать конкретное масло при сравнении нескольких сортов или марок. А если речь идет о пробах уже работающей в двигателе смазки, то по плотности можно обнаружить попадание в нее топлива.

Температура вспышки масла

Зависит от фракционного состава масла и структуры молекул базовых компонентов. Почти всегда указывается в списке типовых характеристик и является важной по нескольким причинам. Во-первых, это показатель пожароопасности масла, поэтому предпочтительнее более высокое значение температуры вспышки. Во-вторых, она показывает присутствие летучих фракций в масле, которые быстрее испаряются в работающем двигателе (расход масла на угар). В-третьих, при анализе работающего масла, по понижению температуры вспышки легко определяется разбавление масла топливом. В сочетании со снижением вязкости масла, понижение температуры вспышки служит сигналом поиска неисправностей системы зажигания или системы подачи топлива.

Температура вспышки определяется двумя методами – в открытом тигле (метод Кливленда) и закрытом тигле (метод Пенски-Мартенса). Обычно численные значения, найденные этими двумя методами, различаются примерно на 20°С. Для автомобильных масел чаще всего применяется метод открытого тигля по Кливленду, а для топлива – закрытого тигля по Пенски-Мартенсу. Но иногда температуру вспышки масла определяют и по методу закрытого тигля.

Методика с открытым тиглем по Кливленду моделирует возгорание жидкости в открытых сосудах или при случайном разливании и применяется для нефтепродуктов с низким давлением насыщенных паров, обычно для минеральных масел и остаточных нефтепродуктов. Суть анализа заключается в том, что тигель с анализируемым образцом нагревается с определенной скоростью и через регламентируемые интервалы температур к образцу подводится пламя от газовой воспламенительной горелки или электрической накальной свечи. Наиболее низкая температура, при которой происходит воспламенение паров исследуемого масла, вносится в сопроводительную документацию как температура вспышки.

Кинематическая вязкость

Оказывает непосредственное влияние на индекс вязкости по SAE, которым чаще всего оперируют при подборе смазки для автомобиля. Для начала дадим определение термину «вязкость». Это внутренне трение или свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под влиянием действующих на них внешних сил. Она характеризует несущую способность и прокачиваемость жидкости. Вязкость масел зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих конечный продукт. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов – температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда указываются условия определения вязкости. Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов приборов: капиллярных или ротационных вискозиметров. Показатель «кинематическая вязкость смазочных масел» своим происхождением обязан точному и простому методу измерения с помощью капиллярного вискозиметра. Подсчитывалось время вытекания заданного объема масла через калиброванное отверстие прибора под действием силы тяжести. Когда две жидкости равного объема помещены в идентичные капиллярные вискозиметры и двигаются самотеком, вязкой жидкости требуется больше времени для протекания через капилляр. Если одной жидкости требуется для вытекания 200 секунд, а другой – 400, то вторая жидкость в два раза более вязкая, чем первая по шкале кинематической вязкости. Характеристику зимних масел определяют два максимальных значения низкотемпературной вязкости (проворачивание и прокачиваемость) и нижний предел кинематической вязкости при 100°С. Летние масла характеризуют пределы кинематической вязкости при 100°С, а также минимальное значение динамической вязкости при 150°С и градиенте скорости сдвига 106 с-1. Всесезонные масла (multiviscosity-grade oils) должны удовлетворять одновременно двум следующим критериям:

– максимальным вязкостям низкотемпературной проворачиваемости и прокачиваемости со степенью зимнего ряда (W);
– максимальной и минимальной кинематическими вязкостями при 100°С и минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с-1 в соответствии со степенью летнего ряда.

Красиво или прозрачно?

Термин «цвет» не так внушительно звучит, как «кинематическая вязкость», однако тоже является физической характеристикой. С учетом того, что некоторые покупатели склонны оценивать качество масла по его цвету, стоит затронуть и этот показатель. Бытует мнение, особенно в США, что высококачественное масло, выработанное из парафиновой нефти, должно иметь слабый флуоресцирующий зеленый оттенок. По этой причине некоторые предприимчивые производители специально вводят в масло флуоресцирующие красители. Впрочем, последние вводятся в формулы продуктов и по другим мотивам, отличным от сомнительных маркетинговых шагов. Например, в яркий красный цвет окрашиваются некоторые жидкости для автоматической коробки передач (ATF), чтобы отличить их от других масел и облегчить обнаружение утечки. Масла для двухтактных двигателей окрашиваются в зеленый, синий или красный цвет для цветовой дифференциации топливно-масляной смеси и чистого топлива.

Ясное дело, желательно, чтобы описание внешнего вида масла совпадало с тем, что содержится в бочке или канистре. Но судить о качестве разных сортов масла по цвету бесполезно. Цвет масла зависит от присутствия темных смолистых веществ и от свойств нефти, из которой изготовлено базовое масло. Нет прямой зависимости между «смазочной колористикой» и содержанием смолистых веществ, особенно если масло получено из смеси нефти разных месторождений. Но вот наличие осадка или видимых частиц должно настораживать. В большинстве случаев, за исключением применения твердых противозадирных присадок (дисульфид молибдена, например), прозрачность масла должна быть полной.

autoExpert №9’2009