ویسکوزیته روغن یا گرانروی روغن موتور، میزان مقاومت روغن در برابر جاری شدن است و مشخص میکند روغن در یک دمای معین چقدر روان یا غلیظ رفتار میکند. این ویژگی یکی از مهمترین مشخصات روغن است. زیرا اگر گرانروی بیش از حد بالا باشد، روغن در دمای پایین بهسختی به قطعات میرسد و اگر بیش از حد پایین باشد، ممکن است در دمای کاری نتواند لایه روانکار مناسبی بین قطعات تشکیل دهد.
در روغن موتور، اعدادی مانند 5W-30 یا 10W-40 برای بیان رفتار ویسکوزیته روغن در شرایط دمایی مختلف استفاده میشوند. البته این اعداد مقدار مستقیم گرانروی بر حسب سانتی استوک نیستند، بلکه گرید ویسکوزیته روغن موتور طبق استاندارد SAE را نشان میدهند.
در این مقاله بررسی میکنیم ویسکوزیته روغن چیست، اعداد روی روغن موتور چه مفهومی دارند، گرانروی روغن چگونه اندازه گیری میشود و تفاوت SAE، ISO VG، cSt و شاخص ویسکوزیته چیست. همچنین جدول ویسکوزیته روغن موتور و روغنهای صنعتی و اصول آزمون گرانروی سینماتیک مطابق ASTM D445 را بررسی خواهیم کرد.
ویسکوزیته روغن چیست؟
ویسکوزیته یا گرانروی روغن چیست؟ منظور از ویسکوزیته روغن، مقاومت آن در برابر جاری شدن در دمای مشخص است. روغن با ویسکوزیته بالاتر آهستهتر و روغن با ویسکوزیته پایینتر آسانتر جریان پیدا میکند. اما مناسب بودن هر کدام به نوع تجهیز، دمای کار، بار و توصیه سازنده بستگی دارد.
در توضیحات فنی، از دو عبارت ویسکوزیته و گرانروی بهجای یکدیگر استفاده میکنند. هر دو به یک مفهوم اشاره دارند و آن هم، مقاومت سیال در برابر تغییر شکل یا جریان است. اگر بخواهیم خیلی ساده بگوییم، ویسکوزیته همان غلظت روغن است. هرچه روغن غلیظتر باشد، ویسکوزیته بالاتری دارد. اما این توضیح ساده شده، هرچند برای درک اولیه مفید است، تعریف کاملا علمی قضیه نیست. در علم رئولوژی، ویسکوزیته رابط تنش برشی و نرخ برش را توصیف میکند و برای سیالات نیوتنی، این نسبت ثابت است. برای تعریف عمومیتر، فرمولها و انواع گرانروی، مقاله ویسکوزیته چیست را مطالعه کنید.
نکته مهم این است که گرانروی همیشه باید همراه دمای اندازهگیری گزارش شود. یک روغن در دمای ۴۰ درجه سلسیوس ممکن است ویسکوزیته ۴۶ سانتیاستوک داشته باشد و در دمای ۱۰۰ درجه همان روغن به ۸ سانتی استوک برسد. مقایسه این دو عدد بدون توجه به دما، کاملا بیمعنا است.
نکته دیگر این است که روغن با ویسکوزیته بیشتر الزاما روغن باکیفیتتری نیست. انتخاب ویسکوزیته مناسب به شرایط کاری تجهیز بستگی دارد و عدد بالاتر نشان دهند برتری نیست. در بسیاری از موتورهای مدرن، استفاده از روغن با ویسکوزیته بالاتر از توصیه سازنده مفید نیست و میتواند باعث افزایش اصطکاک، کاهش راندمان و حتی آسیب به قطعات شود.
ویسکوزیته روغن چه تأثیری بر عملکرد موتور و تجهیزات دارد؟
این خاصیت، تاثیرات متعددی بر عملکرد موتور و تجهیزات دارد که در ادامه به بررسی مهمترین آنها میپردازیم.
رسیدن روغن به قطعات هنگام استارت سرد
در لحظه استارت سرد، روغن باید بتواند در سریعترین زمان ممکن به تمام نقاط حیاتی موتور برسد. روغن بسیار گرانرو میتواند پمپاژ و رسیدن سریع روانکار به قطعات را دشوار کند. اگر روغن در دمای پایین آن قدر غلیظ باشد که پمپ روغن نتواند بهراحتی آن را به گردش درآورد، قطعات برای چند ثانیه حیاتی بدون روانکار کافی کار میکنند. به همین دلیل، استاندارد SAE J300 برای گریدهای زمستانی مانند 0W، 5W و 10W مشخص میکند روغن در دماهای پایین باید تا چه حد روان بماند تا بتواند بهدرستی پمپ شود و هنگام استارت سرد به قطعات موتور برسد.
تشکیل فیلم روغن در دمای کاری
در دمای کاری موتور (معمولا حدود ۱۰۰ درجه سلسیوس)، روغن نباید آن قدر کم ویسکوز شود که ضخامت فیلم روانکار برای محافظت از قطعات کافی نباشد. فیلم روغن لایه نازکی است که بین دو سطح در حال حرکت نسبی قرار میگیرد و از تماس مستقیم فلز با فلز جلوگیری میکند. اگر ویسکوزیته روغن در دمای کاری بیش از حد کاهش یابد، این فیلم پاره شده و سایش افزایش مییابد.
اصطکاک، سایش و مصرف انرژی
روغنهای کمویسکوز معمولا اصطکاک کمتری ایجاد میکنند و مصرف سوخت را کاهش میدهند. به همین دلیل است که خودرو سازان به سمت گریدهای 0W-20 و 5W-30 حرکت کردهاند. با این حال، روغن غلیظ همیشه مصرف سوخت را افزایش نمیدهد. اثر آن وابسته به طراحی موتور، شرایط کار و دمای محیط است. در یک موتور با تحملهای بسیار دقیق، روغن بیش از حد رقیق ممکن است نتواند فیلم کافی تشکیل دهد و درنتیجه اصطکاک فلز-فلز افزایش یابد.
انتقال حرارت و عملکرد سامانه هیدرولیک
روغن روانکار علاوه بر کاهش اصطکاک، نقش خنککاری قطعات را نیز بر عهده دارد. روغن با ویسکوزیته مناسب به خوبی در سیستم گردش کرده و گرما را از نقاط داغ به خنک کننده منتقل میکند. در سامانههای هیدرولیک، ویسکوزیته روغن مستقیما بر عملکرد شیرها، پمپها و دقت عملگرها تأثیر میگذارد. روغن بسیار رقیق باعث نشتی داخلی و کاهش فشار میشود و روغن بسیار غلیظ نیز عبور از مجاری باریک را دشوار کرده و مصرف انرژی پمپ را افزایش میدهد.
چه عواملی ویسکوزیته روغن را تغییر میدهند؟
در ادامه با مهمترین عوامل تغییر دهنده ویسکوزیته روغن آشنا میشویم.
دما
با افزایش دما، گرانروی اغلب روغنهای روانکار کاهش پیدا میکند. این رفتار ذاتی تقریبا تمام سیالات است و بههمین دلیل است که هر عدد ویسکوزیته باید با دمای آزمون گزارش شود. مقایس یک نتیجه در ۴۰ درجه با نتیجهای در ۱۰۰ درجه اشتباه است. این دو عدد اصلا قابل قیاس نیستند. استاندارد ASTM D445 برای اندازهگیری ویسکوزیته سینماتیک، دمای حمام را با دقت فوقالعاده بالا (حدود ۰٫۰۲± درجه سلسیوس برای دماهای بین ۱۵ تا ۱۰۰ درجه) کنترل میکند.
فشار و نرخ برش
در برخی کاربردها مانند یاتاقانهای هیدرودینامیک یا تماسهای الاستوهیدرودینامیک، فشار میتواند ویسکوزیته روغن را به طور قابل توجهی افزایش دهد. روغن پایه و بسیاری از روغنهای نو در محدودههای متعارف آزمون رفتاری تقریبا نیوتنی دارند. اما روغنهای حاوی پلیمر، روغن کارکرده آلوده به دوده یا روغن تحت نرخ برش بسیار بالا ممکن است رفتار غیرنیوتنی نشان دهند. درک همین نکته کافی است که ویسکوزیته تحت تأثیر شرایط کاری تغییر میکند.
نوع روغن پایه و مواد افزودنی
-
نوع روغن پایه: روغنهای معدنی و پایههای سنتتیک میتوانند رفتار ویسکوزیتهای متفاوتی داشته باشند. بسیاری از روغنهای پایه سنتتیک شاخص ویسکوزیته بالاتری دارند. با این حال، VI محصول نهایی فقط از نوع روغن پایه تعیین نمیشود و فرمولاسیون افزودنیها نیز بر آن اثر دارد.
-
بهبود دهنده شاخص ویسکوزیته (VI Improver): این افزودنیها که معمولا پلیمرهای آلی هستند، با انبساط در دمای بالا از کاهش بیش از حد ویسکوزیته جلوگیری میکنند.
-
فرمولاسیون افزودنیها: مواد ضدسایش، آنتیاکسیدانها، شویندهها و پخش کنندهها همگی میتوانند بر ویسکوزیته نهایی روغن تأثیر بگذارند.
کارکرد، اکسیداسیون و آلودگی
با گذشت زمان و کارکرد روغن، ویسکوزیته آن تغییر میکند. جدول زیر برخی از این تغییرات و علل احتمالی را نشان میدهد.
| تغییر مشاهدهشده | علتهای احتمالی |
| کاهش ویسکوزیته | رقیقشدن با سوخت، ورود حلال یا روغن سبکتر، برش مکانیکی اصلاحکننده VI |
| افزایش ویسکوزیته | اکسیداسیون، دوده (بهویژه در موتورهای دیزل)، تبخیر اجزای سبک، اختلاط با روغن گرانروتر |
| نتیجه ناپایدار | نمونهبرداری نامناسب، ناهمگنی نمونه، وجود آب یا حباب، کنترل نادرست دما |
گرانروی بهتنهایی علت خرابی را قطعی نمیکند و باید کنار سایر نتایج آنالیز روغن (مانند عدد اسیدی، عدد بازی، نقطه اشتعال و میزان آب) تفسیر شود. یک تغییر ویسکوزیته میتواند زنگ هشدار باشد، اما تشخیص نهایی نیازمند بررسی جامع است.
ویسکوزیته روغن موتور چیست؟
ویسکوزیته روغن موتور، رفتار جریان روغن موتور در شرایط دمایی مختلف است که بر پمپاژ در سرما و تشکیل فیلم روانکار در دمای کار اثر میگذارد. استاندارد SAE J300 که توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE) تدوین شده، چارچوب اصلی طبقهبندی ویسکوزیته روغنهای موتور را تعیین میکند.
معنی اعدادی مانند 5W-30 و 10W-40
-
W مخفف Winter (زمستان) است و به عملکرد روغن در دمای پایین اشاره دارد.
-
بخش قبل از W (مانند 5 یا 10) به الزامات دمای پایین مربوط میشود. عدد کوچکتر یعنی عملکرد بهتر در سرما.
-
عدد دوم (مانند 30 یا 40) گرید ویسکوزیته روغن در دمای کاری را نشان میدهد. این گرید بر اساس محدوده گرانروی سینماتیک در ۱۰۰ درجه سلسیوس و حداقل گرانروی HTHS در ۱۵۰ درجه تعیین میشود.
این اعداد مقدار مستقیم ویسکوزیته بر حسب cSt نیستند. برای مثال، یک روغن 10W-40 الزاما ویسکوزیته ۴۰ سانتیاستوک در ۱۰۰ درجه ندارد؛ بلکه ویسکوزیته آن در یک بازه مشخص (بین ۱۲٫۵ تا ۱۶٫۳ mm²/s برای گرید ۴۰) قرار میگیرد. برای نمونه، در گرید 5W-30 بخش 5W الزامات عملکرد دمای پایین و عدد 30 محدوده عملکرد ویسکوزیته در دمای کاری را مشخص میکند.
گرید SAE فقط ویژگیهای رئولوژیکی را طبقه بندی میکند و بهتنهایی کیفیت کلی، سطح عملکرد API یا طول عمر روغن را نشان نمیدهد. این موضوع در تعریف رسمی استاندارد SAE J300 نیز به صراحت ذکر شده است.
تفاوت روغن تک درجه و چند درجه
- Monograde (تک درجه): مانند روغنهایی که فقط یک عدد دارند. SAE 30 یا SAE 40 . این روغنها برای کاربردهایی با محدودۀ دمایی باریک مناسب هستند.
- Multigrade (چند درجه): روغنهایی با دو عدد، مانند 10W-40. بسیاری از این روغنها با انتخاب روغن پایۀ مناسب و در برخی فرمولاسیونها با کمک بهبود دهندههای شاخص ویسکوزیته، الزامات دمای پایین و بالا را همزمان تأمین میکنند و بههمین دلیل در اکثر خودروهای مدرن استفاده میشوند.
آیا 10W-40 از 5W-30 بهتر است؟
انتخاب باید بر اساس دفترچه سازنده، طراحی موتور، دمای محیط و شرایط بهره برداری انجام شود. یک موتور مدرن با تحملهای بسیار دقیق ممکن است به روغن 5W-30 نیاز داشته باشد و استفاده از 10W-40 در آن نه تنها مفید نیست، بلکه میتواند به مرور زمان باعث افزایش سایش و کاهش راندمان شود. هیچ توصیه عمومی برای بهترین گرید وجود ندارد و بهتر است همیشه به دفترچه خودرو مراجعه کنید.
ویسکوزیته روغن چند است؟
ویسکوزیته روغن یک عدد ثابت و عمومی ندارد. مقدار آن به نوع روغن، دمای اندازهگیری و روش آزمون وابسته است. برای مثال، ویسکوزیته سینماتیک روغنهای صنعتی معمولاً در دمای ۴۰ درجه و برای روغن موتور در دیتاشیتها اغلب در دماهای ۴۰ و ۱۰۰ درجه سلسیوس گزارش میشود. جدول زیر نمونهای از اطلاعات موجود روی محصولات روانکار را نشان میدهد.
| اطلاعات روی محصول | چه چیزی را نشان میدهد؟ | واحد یا سیستم |
| 10W-40 | گرید ویسکوزیته روغن موتور در شرایط سرد و گرم | SAE J300 |
| ISO VG 46 | کلاس ویسکوزیته روغن صنعتی بر مبنای گرانروی در ۴۰°C | ISO 3448 |
| 95 cSt at 40°C | مقدار اندازهگیریشده گرانروی سینماتیک | mm²/s یا cSt |
| VI = 150 | میزان حساسیت گرانروی به تغییر دما | بدون واحد |
جدول ویسکوزیته روغن موتور
جدول ویسکوزیته روغن بر اساس استاندارد SAE J300 تهیه شده است که به صورت زیر است.
| گرید SAE | ویسکوزیته استارت سرد (mPa·s) | ویسکوزیته پمپاژ (mPa·s) | ویسکوزیته سینماتیک در ۱۰۰°C (mm²/s) | HTHS در ۱۵۰°C (mPa·s) |
| 0W | ۶۲۰۰ در ۳۵-°C | ۶۰۰۰۰ در ۴۰-°C | حداقل ۳٫۸ | – |
| 5W | ۶۶۰۰ در ۳۰-°C | ۶۰۰۰۰ در ۳۵-°C | حداقل ۳٫۸ | – |
| 10W | ۷۰۰۰ در ۲۵-°C | ۶۰۰۰۰ در ۳۰-°C | حداقل ۴٫۱ | – |
| 15W | ۷۰۰۰ در ۲۰-°C | ۶۰۰۰۰ در ۲۵-°C | حداقل ۵٫۶ | – |
| 20W | ۹۵۰۰ در ۱۵-°C | ۶۰۰۰۰ در ۲۰-°C | حداقل ۵٫۶ | – |
| 25W | ۱۳۰۰۰ در ۱۰-°C | ۶۰۰۰۰ در ۱۵-°C | حداقل ۹٫۳ | – |
| 8 | – | – | ۴٫۰ تا ۶٫۱- | حداقل ۱٫۷ |
| 12 | – | – | ۵٫۰ تا ۷٫۱- | حداقل ۲٫۰ |
| 16 | – | – | ۶٫۱ تا ۸٫۲- | حداقل ۲٫۳ |
| 20 | – | – | ۶٫۹ تا ۹٫۳- | حداقل ۲٫۶ |
| 30 | – | – | ۹٫۳ تا ۱۲٫۵- | حداقل ۲٫۹ |
| 40 | – | – | ۱۲٫۵ تا ۱۶٫۳- | حداقل ۳٫۵ یا ۳٫۷* |
| 50 | – | – | ۱۶٫۳ تا ۲۱٫۹- | حداقل ۳٫۷ |
| 60 | – | – | ۲۱٫۹ تا ۲۶٫۱- | حداقل ۳٫۷ |
این جدول خلاصهای آموزشی از طبقهبندی SAE J300 است و جایگزین نسخه جاری استاندارد، دیتاشیت روغن یا توصیه سازنده خودرو نیست. همچنین این جدول، جدول انتخاب روغن صرفا بر اساس دمای هوا نیست. طراحی موتور و توصیه سازنده مهم تر است. SAE J300 برای روغن موتور کاربرد دارد و نباید با SAE J306، مربوط به روغن دنده، اشتباه شود. حداقل HTHS برای گرید 40 به گرید زمستانی روغن چنددرجهای وابسته است. برای برخی گریدها ۳٫۵ و برای 15W-40، 20W-40، 25W-40 و SAE 40 برابر ۳٫۷ mPa·s است.
ویسکوزیته روغنهای صنعتی چگونه طبقهبندی میشود؟
طبقهبندی ویسکوزیته روغن های صنعتی بر اساس معیارهای جهانی انجام میشود که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.
سیستم ISO VG چیست؟
استاندارد ISO 3448 یک سیستم طبقهبندی ویسکوزیته برای روانکارها و سیالات صنعتی ایجاد کرده است. این سیستم با SAE روغن موتور یکسان نیست و صرفا بر اساس ویسکوزیته سینماتیک در دمای ۴۰ درجه سلسیوس تعریف میشود. استاندارد ISO 3448 بیست گرید ویسکوزیته در محدوده ۲ تا ۳۲۰۰ mm²/s در دمای ۴۰ درجه تعریف میکند. جدول رایج ISO VG به صورت زیر است. بنابراین یک گرید ISO VG را نباید به طور مستقیم معادل یک گرید SAE در نظر گرفت.
| گرید ISO VG | گرانروی اسمی در ۴۰°C (cSt) | بازۀ تقریبی (cSt) |
| 22 | ۲۲ | ۱۹٫۸ تا ۲۴٫۲ |
| 32 | ۳۲ | ۲۸٫۸ تا ۳۵٫۲ |
| 46 | ۴۶ | ۴۱٫۴ تا ۵۰٫۶ |
| 68 | ۶۸ | ۶۱٫۲ تا ۷۴٫۸ |
| 100 | ۱۰۰ | ۹۰ تا ۱۱۰ |
| 150 | ۱۵۰ | ۱۳۵ تا ۱۶۵ |
| 220 | ۲۲۰ | ۱۹۸ تا ۲۴۲ |
| 320 | ۳۲۰ | ۲۸۸ تا ۳۵۲ |
کاربرد گریدها در روغنهای صنعتی
-
روغن هیدرولیک: معمولاً ISO VG 32، 46 یا 68
-
روغن دنده: ISO VG 100، 150، 220 یا بالاتر
-
روغن توربین: ISO VG 32 یا 46
-
روغن کمپرسور: ISO VG 32، 46، 68 یا 100
-
روغن گردشی: ISO VG 68، 100 یا 150
نباید از روی گرید بهتنهایی برای یک تجهیز روغن تجویز شود. نوع روغن پایه، افزودنیها و توصیه سازنده تجهیز نیز باید در نظر گرفته شوند.
واحد ویسکوزیته روغن چیست؟
| نوع ویسکوزیته | واحد SI | واحد رایج صنعت |
| سینماتیک (Kinematic) | m²/s | mm²/s یا cSt |
| دینامیک (Dynamic) | Pa·s | mPa·s یا cP |
| شاخص ویسکوزیته | بدون واحد | VI |
روابط مهم به این صورت میباشد:
-
1 mm²/s = 1 cSt
-
1 mPa·s = 1 cP
-
ویسکوزیته دینامیک از حاصلضرب ویسکوزیته سینماتیک در چگالی به دست میآید: η = ν × ρ (مشروط به سازگاری واحدها)
مطابق استاندارد ASTM D445، ویسکوزیته سینماتیک فرآوردههای نفتی شفاف و کدر با اندازهگیری زمان جریان در ویسکومتر موئین شیشهای کالیبرهشده تعیین میشود.
شاخص ویسکوزیته روغن یا VI چیست؟
شاخص ویسکوزیته (Viscosity Index – VI) عددی بدون واحد است که نشان میدهد گرانروی سینماتیک روغن در محدوده دمایی مرجع چقدر به تغییر دما حساس است. VI بالاتر عموما یعنی تغییر نسبی کمتر گرانروی با تغییر دما.
برای محاسبه VI، گرانروی سینماتیک روغن در دو دمای ۴۰ و ۱۰۰ درجه سلسیوس اندازهگیری میشود. این محاسبه طبق استاندارد ASTM D2270 انجام میشود و VI مستقیماً با یک آزمون مستقل اندازهگیری نمیشود؛ بلکه از روی دو عدد ویسکوزیته محاسبه میگردد.
VI بالا بهتنهایی کیفیت یا مناسببودن روغن برای یک تجهیز را ثابت نمیکند و الزاماً به معنی مقاومت بهتر در برابر اکسیداسیون یا تخریب حرارتی نیست.
ویسکوزیته روغن چگونه اندازهگیری میشود؟
برای اندازهگیری گرانروی روغن، از روشهای زیر استفاده میشود:
اندازهگیری گرانروی سینماتیک مطابق ASTM D445
استاندارد ASTM D445 مرجع اصلی اندازهگیری ویسکوزیته سینماتیک فرآوردههای نفتی است. مراحل اصلی این آزمون بهشرح زیر است:
-
همگنسازی و آمادهسازی نمونه: نمونه روغن باید کاملا همگن و بدون حباب باشد.
-
انتخاب ویسکومتر مناسب: بسته به شفاف یا کدر بودن نمونه و محدوده ویسکوزیته مورد انتظار.
-
انتخاب اندازه و ثابت مناسب لوله: ثابت کالیبراسیون ویسکومتر باید با محدوده ویسکوزیته نمونه تناسب داشته باشد.
-
تمیز و خشککردن ویسکومتر: هرگونه باقیمانده از نمونههای قبلی یا رطوبت میتواند نتیجه را تغییر دهد.
-
پرکردن لوله بدون ایجاد حباب: حباب در ستون روغن جریان و تشخیص منیسک را مختل میکند.
-
قرارگیری در حمام با دمای کنترل شده: حمام باید دمای مورد نظر (معمولاً ۴۰ یا ۱۰۰ درجه) را با دقت ۰٫۰۲± درجه سلسیوس حفظ کند.
-
رسیدن نمونه به تعادل دمایی: معمولاً حدود ۳۰ دقیقه زمان تعادل حرارتی توصیه میشود.
-
اندازهگیری زمان جریان بین دو نشانه: زمان عبور منیسک از بین دو علامت روی ویسکومتر با دقت ثبت میشود.
-
تکرار آزمون و بررسی انطباق نتایج: برای اطمینان از دقت، آزمون حداقل دو بار تکرار میشود.
-
محاسبه گرانروی از فرمول زیر:
ν=C×t
که در آن:
-
ν: گرانروی سینماتیک (mm²/s)
-
C: ثابت کالیبراسیون ویسکومتر (mm²/s²)
-
T: زمان جریان (ثانیه)
روغن شفاف و روغن تیره چه تفاوتی در آزمون دارند؟
-
روغنهای نو و شفاف: مشاهده منیسک آسان است و ویسکومترهای استاندارد بهخوبی کار میکنند.
-
روغنهای کارکرده یا تیره: مشاهده منیسک در نمونه کدر دشوارتر است و ممکن است نیاز به ویسکومترهای خاص یا استفاده از نور مناسب باشد.
-
اهمیت نمونهسازی و پاکسازی: در روغنهای کارکرده، تهنشینی یا توزیع نامتوازن دوده و آلودگی میتواند باعث شود دو بخش از یک ظرف نتایج متفاوتی داشته باشند.
چرا نتیجه تست ویسکوزیته اشتباه میشود؟
این موضوع، میتواند دلایل متعدد داشته باشد که در ادامه مورد بررسی قرار میدهیم.
ناپایداری یا گرادیان دمای حمام
حتی اختلاف دمای کوچک میتواند نتیجه را تغییر دهد. فقط عدد نمایشگر کافی نیست. وضعیت سنسور، گردش سیال حمام، محل قرارگیری ویسکومتر و زمان تعادل حرارتی نیز باید کنترل شود. استاندارد ASTM D445 بهصراحت به کنترل دمای ۰٫۰۲± درجه سلسیوس برای دماهای بین ۱۵ تا ۱۰۰ درجه تأکید دارد.
انتخاب اشتباه ویسکومتر
زمان جریان بسیار کوتاه (کمتر از ۲۰۰ ثانیه) یا خارج از محدوده مناسب، سهم خطای زمان سنجی را افزایش میدهد. انتخاب لوله صرفا بر اساس نام روغن انجام نشود. دامنه گرانروی مورد انتظار و ثابت کالیبراسیون بررسی شود.
باقیماندن رطوبت یا حلال
ویسکومتر باید پس از شستوشو کاملا خشک باشد. باقی ماندن نمونه قبلی، شوینده یا رطوبت نتیجه را تغییر میدهد. حتی مقدار بسیار کمی آب یا حلال میتواند ویسکوزیته اندازهگیری شده را بهطور قابل توجهی کاهش دهد.
تشکیل حباب
حباب در ستون روغن میتواند جریان و تشخیص عبور منیسک را مختل کند. حبابها معمولا با حرارت دادن ملایم یا استفاده از اولتراسوند از نمونه خارج میشوند.
نمونه برداری نامناسب
در روغن کارکرده، ته نشینی یا توزیع نامتوازن دوده و آلودگی باعث میشود دو بخش از یک ظرف نتایج متفاوتی داشته باشند. نمونه باید از نقطه نماینده و پس از همگن سازی کامل برداشته شود.
گزارش ناقص نتیجه
واحد، دمای آزمون، روش، شناسه نمونه و اطلاعات لازم آزمایشگاه باید همراه نتیجه ثبت شود. یک گزارش استاندارد شامل موارد زیر است:
-
مقدار ویسکوزیته با واحد (cSt یا mm²/s)
-
دمای آزمون (۴۰°C یا ۱۰۰°C)
-
روش آزمون (ASTM D445)
-
شناسۀ نمونه
-
تاریخ آزمون
-
نام آزمایشگاه
چگونه نتیجه ویسکوزیته روغن کارکرده را تفسیر کنیم؟
برای مثال، نمونه روغن کارکردهای را برای آزمون ویسکوزیته به آزمایشگاه میفرستید و نتیجه نشان میدهد ویسکوزیته نسبت به روغن نو کاهش یافته است. ابتدا چه احتمالاتی را بررسی میکنید؟
-
رقیقشدن با سوخت: شایعترین علت کاهش ویسکوزیته در روغن موتور. نشت سوخت از انژکتورها یا احتراق ناقص میتواند باعث ورود سوخت به روغن شود.
-
اختلاط با روغن سبکتر: در سیستمهایی که از روغنهای مختلف استفاده میشود، اختلاط اتفاقی ممکن است رخ دهد.
-
برش مکانیکی اصلاحکننده VI: پلیمرهای بهبوددهندۀ شاخص ویسکوزیته در اثر تنشهای برشی شدید (مانند عبور از یاتاقانها) ممکن است دچار شکست مولکولی شوند.
اگر ویسکوزیته روغن کارکرده نسبت به روغن نو افزایش یافته باشد، علل احتمالی عبارتند از:
-
اکسیداسیون: واکنش روغن با اکسیژن در دمای بالا منجر به تشکیل ترکیبات سنگینتر میشود.
-
تجمع دوده: بهویژه در موتورهای دیزل، دوده میتواند ویسکوزیته را افزایش دهد.
-
تبخیر اجزای سبک: در دماهای بالا، بخشهای سبکتر روغن تبخیر شده و روغن غلیظتر میشود.
تصمیم تعمیراتی نباید فقط بر اساس ویسکوزیته گرفته شود و لازم است نتایجی مانند نقطه اشتعال (برای تشخیص رقیقشدن با سوخت)، درصد آب، عدد اسیدی (TAN) و وضعیت آلودگی (طبق تستهای ذرات) نیز بررسی شوند. ویسکوزیته یک پارامتر حیاتی است، اما بهتنهایی تصویر کامل سلامت روغن و تجهیز را نشان نمیدهد. توضیح کاملتر این آزمون را در مقاله نقطه اشتعال بخوانید.
دستگاه مناسب برای اندازهگیری ویسکوزیته روغن
برای انتخاب دستگاه اندازهگیری ویسکوزیته روغن، مشخصات فنی باید بر اساس نوع نمونه، محدوده گرانروی و الزامات روش آزمون بررسی شود. تا پیش از تطبیق هر عدد با کاتالوگ رسمی محصول، از درج مشخصات قطعی یا ادعای گواهی انطباق با ASTM خودداری شود. معیارهای اصلی انتخاب در جدول زیر آمدهاند:
| مشخصه | توضیحات |
| نوع نمونه | شفاف، کدر، روغن نو یا روغن کارکرده |
| روش و استاندارد آزمون | روش موردنیاز، مانند ASTM D445، و الزامات نسخۀ جاری آن |
| محدودۀ گرانروی مورد انتظار | برای انتخاب نوع و ثابت کالیبراسیون ویسکومتر |
| دمای آزمون | دمای موردنیاز نمونه، معمولاً ۴۰ یا ۱۰۰ درجه سلسیوس |
| دقت و یکنواختی دما | مطابق الزامات روش آزمون و نیاز آزمایشگاه |
| تعداد جایگاه | متناسب با حجم روزانۀ آزمونها |
| ویسکومتر سازگار | نوع ویسکومتر موئین مناسب برای نمونه و محدودۀ آزمون |
| کالیبراسیون و مستندات | برگۀ کالیبراسیون، دفترچۀ راهنما و سوابق کنترل عملکرد |
| نصب، آموزش و خدمات | دامنۀ خدمات باید پیش از خرید از سازنده استعلام شود |
| امکان سفارشیسازی | فقط بر اساس نیاز فنی و تأیید کتبی سازنده |
برای انتخاب تجهیزات مناسب اندازهگیری گرانروی سینماتیک بر اساس نوع نمونه، محدوده ویسکوزیته و استاندارد آزمون، با کارشناسان فنی نیک ابزار آزمای اروند مشورت کنید. برای آشنایی با سایر تجهیزات مرتبط نیز مقاله تجهیزات آزمایشگاه روغن موتور» را ببینید.
جمعبندی
ویسکوزیته روغن یا گرانروی روغن، یکی از مهمترین ویژگیهای هر روانکار است که تعیین میکند روغن در شرایط مختلف چگونه عمل میکند. در این مقاله جامع آموختیم که ویسکوزیته مناسب یک عدد ثابت برای تمام روغنها نیست. SAE، ISO VG، cSt و VI مفاهیم متفاوتی هستند که هرکدام جنبه خاصی از رفتار روغن را توصیف میکنند، گزارش گرانروی بدون دما و واحد ناقص است، کنترل دما، انتخاب لوله و آمادهسازی نمونه، سه عامل اصلی در حصول یک نتیجه قابلاعتماد در آزمون ASTM D445 هستند و تغییرات ویسکوزیته در روغن کارکرده میتواند نشاندهنده مشکلاتی مانند اکسیداسیون، رقیق شدن با سوخت یا آلودگی باشد، اما تشخیص نهایی نیازمند تفسیر همراه با سایر نتایج آنالیز روغن است.
برای راهاندازی آزمون ASTM D445 و انتخاب دستگاه مناسب، میتوانید از مشاوره تخصصی سازنده دستگاه شرکت دانشبنیان نیک ابزار آزمای اروند استفاده کنید.
سؤالات متداول
منظور از ویسکوزیته روغن موتور چیست؟
رفتار جریان روغن موتور در شرایط دمایی مختلف است که بر پمپاژ در سرما و تشکیل فیلم روانکار در دمای کار اثر میگذارد. استاندارد SAE J300 این رفتار را در قالب گریدهایی مانند 5W-30 یا 10W-40 طبقهبندی میکند.
ویسکوزیته روغن چند است؟
عدد ثابتی ندارد و به نوع روغن، دما و روش اندازهگیری بستگی دارد. برای مثال، یک روغن ISO VG 46 در ۴۰ درجه حدود ۴۶ سانتیاستوک ویسکوزیته دارد، اما در ۱۰۰ درجه بسیار کمتر میشود.
واحد ویسکوزیته روغن چیست؟
برای ویسکوزیته سینماتیک معمولاً cSt (سانتیاستوک) یا mm²/s (میلیمتر مربع بر ثانیه) و برای ویسکوزیته دینامیک cP (سانتیپوآز) یا mPa·s (میلیپاسکالثانیه) استفاده میشود.
آیا 10W-40 یعنی ویسکوزیته روغن ۴۰ cSt است؟
خیر. 10W-40 یک گرید SAE است و عدد ۴۰ مقدار مستقیم ویسکوزیته بر حسب cSt نیست. روغن 10W-40 در ۱۰۰ درجه ویسکوزیتهای بین ۱۲٫۵ تا ۱۶٫۳ mm²/s دارد.
تفاوت SAE و ISO VG چیست؟
SAE J300 برای طبقهبندی ویسکوزیته روغن موتور استفاده میشود و شامل الزامات دمای پایین و بالا است. ISO VG (استاندارد ISO 3448) برای طبقهبندی ویسکوزیته بسیاری از روانکارهای صنعتی بر مبنای گرانروی در ۴۰ درجه کاربرد دارد.
شاخص ویسکوزیته بالا بهتر است؟
VI بالاتر معمولاً نشاندهندۀ تغییر نسبی کمتر گرانروی در برابر افزایش دما است، اما بهتنهایی کیفیت یا مناسببودن روغن برای یک تجهیز را ثابت نمیکند.
ویسکوزیته روغن کارکرده چرا افزایش پیدا میکند؟
اکسیداسیون، دوده (بهویژه در موتورهای دیزل)، تبخیر اجزای سبک یا اختلاط با روغن گرانروتر از علتهای احتمالی هستند؛ نتیجه باید همراه سایر آزمونها مانند عدد اسیدی، درصد آب و نقطه اشتعال تفسیر شود.
ویسکوزیته روغن چگونه اندازهگیری میشود؟
یکی از روشهای مرجع برای فرآوردههای نفتی، اندازهگیری زمان عبور نمونه از ویسکومتر موئین کالیبرهشده در دمای کنترلشده مطابق ASTM D445 است.
دیدگاهتان را بنویسید