Lepkość oleju, czyli wszystko co chcielibyście wiedzieć o SAE J306

Konieczność zapewnienia odpowiedniej żywotności i ochrony przed zużyciem przekładniom i elementom układów napędowych stanowi wyzwanie dla producentów. Coraz bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące oszczędności paliwa, wymagają zbadania wszelkich możliwości zmniejszenia ciężaru produktów i strat mechanicznych powstałych w wyniku ich pracy. Szczególną uwagę należy przy tym zwrócić na objętość i lepkość oleju przekładniowego oraz oleju silnikowego jaki będzie wykorzystywany w danym samochodzie.

Jednocześnie rynek wymaga oferowania produktów obniżających całkowite koszty utrzymania pojazdu. Oleje silnikowe i inne środki smarne mają zapewniać właściwą ochronę elementów przy wydłużonych okresach między wymianami. Dlatego też tak kluczowe jest, aby producenci mieli pewność, że zalecane przez nich oleje silnikowe, zapewnią wymaganą jakość i niezawodność. Normy definiujące reologię środków smarnych mają fundamentalne znaczenie przy projektowaniu elementów układów napędowych, tak, aby ich właściwości i wytrzymałość spełniały wymagania klientów.

Co to jest klasyfikacja SAE?

Nazwa SAE jest to powszechnie rozpoznawalny akronim Stowarzyszenia Inżynierów Motoryzacji - od dawna jest synonimem powszechnie uznawanego na całym świecie systemu klasyfikacji i kategoryzacji w branży środków smarnych. Chociaż klasy SAE J300 i SAE J306 mogą, na pierwszy rzut oka, wydawać się podobnie, klasa SAE J300 odnosi się do olejów silnikowych, a klasa SAE J306 do olejów przekładniowych. Ta ostatnia obejmuje zarówno oleje przekładniowe stosowane w skrzyniach biegów, jak i w napędach.

Powyższe zastosowania odnoszą się do produktów, które muszą spełniać całkowicie odmienne wymagania. Dlatego ważne jest, aby skale zdefiniowane w ramach każdej normy nie były ze sobą mylone, ani porównywane, ponieważ zastosowanie niewłaściwego oleju silnikowego bądź oleju przekładniowego może prowadzić do kosztownej awarii podzespołów.

Oleje przekładniowe SAE J306

Oleje klasy SAE J306 są definiowane pod kątem minimalnej lepkości kinematyczną mierzonej w temperaturze w 100°C, zmierzonej zgodnie z ASTM D445, oraz odporności na ścinanie w ciągu 20 godzin według normy CEC L-45-A-99 (Metoda C). Niektóre oleje są dodatkowo oznaczone literą „W” (od ang. winter- zima), oznaczającą lepkość niskotemperaturową. Oprócz określenia parametrów wysokotemperaturowych, owe klasy „W” dodatkowo określają minimalne temperatury w zakresie od -12˚C do -55˚C - w których oleje przekładniowe zachowują progowy poziom lepkości.

1 Według normy ASTM D2983. Należy wziąć pod uwagę, że norma ASTM D2983 nie uwzględnia temperatur poniżej -40oC.

2 Należy uwzględnić dodatkowe wymagania lepkościowe w niskich temperaturach w do zastosowania w lekkich pojazdach dostawczych wyposażonych w zsynchronizowanych przekładniach manualnych.

3 Według normy ASTM D445.

4 Musi spełniać również wymagania po przeprowadzeniu testów CEC L-45-A-99, Metodą C (20 godzin).+

Jak dobrać olej przekładniowy dla zapewnienia najlepszych efektów?

Stworzenie optymalnego środka smarnego dla zastosowania w danym systemie napędowym wymaga dogłębnego zrozumienia zarówno działania podzespołów, jak i właściwości bazy olejowej, oraz dodatków. Nawet względnie prosty sezonowy olej przekładniowy klasy SAE J306, wzbogacany jest o dodatki polepszające jego właściwości. Zastosowanie mieszaniny dodatków ma na celu zmniejszenie tarcia, odprowadzanie ciepła i zapobieganie zużyciu elementów w warunkach dużego obciążenia, oraz powstawaniu wżerów, odprysków, rys, żłobkowania i innych rodzajów uszkodzeń, które mogą powodować skrócenie ich żywotności i awarie. Dodatki muszą również zapewnić ochronę przed utlenianiem, rozpadem termicznym, rdzą, korozją miedzi i pienieniem.

Lepkość olejów spada wraz ze wzrostem temperatury pracy. W podwyższonych temperaturach olej staje się coraz rzadszy i nie zapewnia właściwej ochrony elementów. I odwrotnie, w niższych temperaturach olej gęstnieje; wzrost lepkości obniża wydajność elementów chronionych przez olej. Co za tym idzie, do stosowania w systemach napędowych działających tylko w umiarkowanych temperaturach olej sezonowy może zapewniać odpowiednią ochronę przy zachowaniu umiarkowanej ceny. Jednakże do stosowania w szerszych zakresach temperatur wymagane jest użycie oleju wielosezonowego o zrównoważonej charakterystyce lepkościowej.

W celu zapewnienia właściwych parametrów, oleje wielosezonowe wymagają zastosowania dodatków. Na przykład, w zależności od konkretnej wartości niskiej temperatury pracy, oleje wielosezonowe wymagają zastosowania środka obniżającego temperaturę krzepnięcia, a w skrajnych przypadkach uzupełnienie go o modyfikator lepkości. Poniższa tabela przedstawia przykład typowych preparatów i właściwości olejów klasy SAE 90, od sezonowego do wielozadaniowego wielosezonowego SAE 75W90.

** Zimowa klasa lepkości (W) określa wymagania jakościowe oleju w niskich temperaturach pracy.

*** Klasa SAE 90 precyzuje minimalną lepkość 13,5 (zachowując klasę po ścinaniu)

Modyfikatory obniżające temperaturę krzepnięcia i modyfikatory lepkości

W niskich temperaturach, woski zawarte w bazie olejowej mają tendencję do wytrącania się i formowania kryształów, które łącząc się ze sobą, prowadzą do zgęstnienia oleju. Gdy temperatura oleju spada poniżej punktu krzepnięcia, proces gęstnienia znacznie wzrasta, doprowadzając do większych strat mechanicznych, jak również zmniejszonej efektywności smarowania. Dodatki obniżające temperaturę krzepnięcia modyfikują kształt kryształów wosku, które tworzą się w niskiej temperaturze, zapobiegając ich łączeniu się, a tym samych obniżając temperaturę krzepnięcia nawet o 40°C.

Dobór właściwego środka obniżającego temperaturę krzepnięcia będzie zależeć od zastosowanej bazy olejowej, potencjalnej interakcji z pozostałymi dodatkami uszlachetniającymi i wszelkimi zastosowanymi modyfikatorami lepkości, jak również od parametrów danego urządzenia i jego środowiska pracy.

Modyfikator lepkości musi również być kompatybilny z pozostałymi składnikami oleju. Dla wielu konkretnych zastosowań opracowano szereg struktur polimerowych, zapewniających pożądane parametry modyfikatora lepkości. Dobór właściwego produktu do konkretnego zastosowania jest kluczowy, aby uniknąć pogorszenia właściwości i wytrzymałości urządzenia.

Odporność na ścinanie

Odporność na ścinania jest kluczowym aspektem zgodności z klasą SAE J306. Środki smarne muszą „trzymać klasę” po 20 godzinach testów, w celu spełnienia wymagań odporności na ścinanie. Wraz z rosnącą popularnością wielozakresowych olejów wielosezonowych, które wymagają stosowania modyfikatorów lepkości, w procesie certyfikacji niektórzy producenci wymagają przedłużonych testów. Wynika to z faktu, że niektóre technologie modyfikujące lepkość mogą powodować ścinanie poza wyznaczonym 20-godzinnym okresem testów określonym dla klasy SAE J306.

Jaki olej przekładniowy wybrać, czyli jak producenci wychodzą naprzeciw wymaganiom klientów?

Klasa SAE J306 została pierwotnie zdefiniowana w 1991 roku, ale w 2005 roku została gruntownie zmieniona, określając nowe klasy i wprowadzając ściślejsze klasyfikacje. Zmiany te odzwierciedlają rosnące wymagania dotyczące zużycia paliwa przy zwiększającej się liczbie biegów w przekładniach manualnych i dłuższych okresach pomiędzy wymianami oleju.

Lubrizol wspomaga swoich klientów poszukujących optymalnego rozwiązania, tam gdzie wymagane jest zastosowanie oleju klasy SAE J306, bez względu na to, jak wysokie są ich wymagania dotyczące wydajności, parametrów, wytrzymałości, czy temperatur. Dzięki eksperckiej wiedzy w zakresie technologii stosowanej przy produkcji dodatków i szerokiej gamie modyfikatorów lepkości i środków obniżających temperaturę krzepnięcia, Lubrizol oferuje rozwiązania dopasowane do wymagań każdego produktu i warunków pracy.