Menurut The Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE), viskositas adalah salah satu sifat fisik pelumas yang paling penting.
Hal ini sering menjadi salah satu parameter pertama yang diukur oleh kebanyakan laboratorium analisis pelumas karena pentingnya kondisi pelumas dan pelumasan. Tapi apa yang sebenarnya kita maksudkan saat kita membicarakan viskositas (kekentalan) pelumas ?
Viskositas minyak pelumas biasanya diukur dan didefinisikan dalam dua cara, baik berdasarkan viskositas kinematiknya atau viskositasnya yang mutlak (dinamis). Sementara deskripsinya mungkin tampak serupa, tapi ada perbedaan penting antara keduanya.
Viskositas kinematik pelumas didefinisikan sebagai daya tahan terhadap aliran dan gesekan karena gravitasi. Bayangkan mengisi gelas dengan minyak turbin dan satu lagi dengan minyak gigi tebal. Mana yang akan mengalir lebih cepat dari gelas jika disirat miring? Minyak turbin akan mengalir lebih cepat karena laju aliran relatif diatur oleh viskositas kinematik minyak.
Sekarang mari kita pertimbangkan viskositas absolut. Untuk mengukur viskositas absolut, masukkan batang logam ke dalam dua gelas yang sama. Gunakan batang untuk mengaduk pelumas, lalu ukur kekuatan yang dibutuhkan untuk mengaduk setiap pelumas pada tingkat yang sama. Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan gigi pelumas akan lebih besar dari gaya yang dibutuhkan untuk mengaduk pelumas turbin. Berdasarkan pengamatan ini, mungkin kita tergoda untuk mengatakan bahwa pelumas gigi memerlukan lebih banyak kekuatan untuk diaduk karena memiliki viskositas lebih tinggi daripada pelumas turbin. Namun, resistensi pelumas terhadap aliran dan geser karena gesekan internal yang diukur dalam contoh ini, jadi lebih tepat untuk mengatakan bahwa pelumas gigi memiliki viskositas absolut yang lebih tinggi daripada pelumas turbin karena lebih banyak gaya yang dibutuhkan untuk diaduk.
Untuk cairan Newtonian, viskositas absolut dan kinematik terkait dengan berat jenis pelumas. Namun, untuk pelumas lain, seperti yang mengandung pelarut viskositas polimer (VI) polimer, atau cairan yang terkontaminasi atau terdegradasi parah, hubungan ini tidak berlaku, dan dapat menyebabkan kesalahan jika kita tidak mengetahui perbedaan antara viskositas absolut dan kinematik.
Metode Uji Capillary Tube Viscometer
Metode yang paling umum untuk menentukan viskositas kinematik di laboratorium menggunakan viskometer tabung kapiler (Gambar 1). Dalam metode ini, sampel pelumas ditempatkan ke dalam tabung U-kapiler kaca dan sampel ditarik melalui tabung dengan menggunakan pipa hisap sampai mencapai posisi awal yang ditunjukkan pada sisi tabung. Isapan kemudian dilepaskan, memungkinkan sampel mengalir kembali melalui tabung di bawah gravitasi. Bagian kapiler yang sempit pada tabung mengendalikan laju alir pelumas; Nilai pelumas yang lebih kental membutuhkan waktu lebih lama untuk mengalir daripada nilai pelumas yang lebih tipis. Prosedur ini dijelaskan dalam ASTM D445 dan ISO 3104.
Karena laju alir diatur oleh resistansi pelumas yang mengalir di bawah gravitasi melalui tabung kapiler, pengujian ini benar-benar mengukur viskositas kinematik pelumas. Viskositas biasanya dilaporkan dalam centistokes (cSt), setara dengan mm2 / s dalam satuan SI, dan dihitung dari waktu yang dibutuhkan pelumas untuk mengalir dari titik awal ke titik penghentian dengan menggunakan konstanta kalibrasi yang disediakan untuk setiap tabung.
Di sebagian besar laboratorium analisis pelumas komersial, metode viskometer tabung kapiler yang dijelaskan dalam ASTM D445 (ISO 3104) dimodifikasi dan otomatis menggunakan sejumlah kotak pengenal otomatis yang tersedia secara komersial. Bila digunakan dengan benar, maka viscometers ini mampu mereproduksi tingkat akurasi yang sama yang dihasilkan oleh metode viskometer manual tabung kapiler.
Menyatakan bahwa viskositas pelumas tidak ada artinya kecuali jika suhu di mana viskositas diukur didefinisikan. Biasanya, viskositas dilaporkan pada salah satu dari dua suhu, baik 40 ° C (100 ° F) atau 100 ° C (212 ° F). Untuk sebagian besar pelumas industri, adalah umum untuk mengukur viskositas kinematik pada suhu 40 ° C karena ini adalah dasar untuk sistem penilaian viskositas ISO (ISO 3448). Demikian pula, kebanyakan pelumas mesin biasanya diukur pada suhu 100 ° C karena sistem klasifikasi minyak engine SAE (SAE J300) direferensikan ke viskositas kinematik pada 100 ° C (Tabel 1). Selain itu, 100 ° C mengurangi munculnya gangguan pengukuran untuk kontaminasi minyak jelaga pelumas.
Metode Uji Viscometer Rotary
Metode yang kurang umum untuk menentukan viskositas pelumas adalah dengan menggunakan viskometer rotari. Dalam metode uji ini pelumas ditempatkan dalam tabung kaca, ditempatkan di blok terisolasi pada suhu tetap (Gambar 2). Sebuah poros logam kemudian diputar dalam pelumas pada rpm tetap, dan torsi yang dibutuhkan untuk memutar poros diukur. Berdasarkan ketahanan internal terhadap rotasi yang diberikan oleh tegangan geser pelumas, viskositas absolut pelumas dapat ditentukan. Viskositas absolut dilaporkan dalam centipoise (cP), setara dengan mPa · s dalam satuan SI. Metode ini biasa disebut metode Brookfield dan dijelaskan dalam ASTM D2983.
Sementara yang kurang umum dari viskositas kinematis, ketika viskositas absolut dan viskometer Brookfield digunakan dalam merumuskan oli mesin. Misalnya, sebutan “W”, yang digunakan untuk menunjukkan pelumas yang sesuai untuk digunakan pada suhu yang lebih dingin, sebagian didasarkan pada viskositas Brookfield pada berbagai suhu (Tabel 2).
Berdasarkan SAE J300, pelumas mesin kelas rangkap yang ditetapkan sebagai SAE 15W-40 oleh karena itu harus sesuai dengan batas viskositas kinematik pada suhu tinggi sesuai Tabel 1 dan persyaratan minimum untuk cranking dingin seperti ditunjukkan pada Tabel 2.
Indeks Viskositas
Salah satu sifat penting lainnya dari pelumas adalah indeks viskositas (VI). Indeks viskositas adalah bilangan tanpa satuan, digunakan untuk menunjukkan ketergantungan suhu viskositas kinematik pelumas. Hal ini didasarkan pada membandingkan viskositas kinematik pelumas yang di uji pada suhu 40 ° C, dengan viskositas kinematik dari dua pelumas referensi – yang salah satunya memiliki VI dari 0, yang lainnya dengan VI dari 100 (Gambar 3) – masing-masing memiliki Viskositas yang sama pada 100ºC sebagai pelumas uji. Tabel untuk menghitung VI dari viskositas kinematik terukur dari pelumas pada suhu 40 ° C dan 100 ° C direferensikan dalam ASTM D2270.
Gambar 3 menunjukkan bahwa pelumas yang memiliki perubahan viskositas kinematik yang lebih kecil dengan suhu akan memiliki VI yang lebih tinggi daripada pelumas dengan viskositas yang lebih tinggi pada kisaran suhu yang sama.
Bagi kebanyakan industri pelumas mineral berbasis parafin, pelarut mineral, turunan VI khas berkisar antara 90 sampai 105. Namun, banyak pelumas mineral, sintetis, dan pelumas VI yang sangat halus memiliki VI yang akan melebihi 100. Sebenarnya, tipe pelumas PAO sintetis biasanya memiliki VI dalam kisaran 130 sampai 150.
Pemantauan Viskositas dan Tren
Viskositas pemantau dan trending mungkin merupakan salah satu komponen terpenting dari setiap program analisis pelumas. Bahkan perubahan kecil dalam viskositas dapat diperbesar pada suhu operasi sejauh pelumas tidak lagi mampu memberikan pelumasan yang memadai. Batas pelumas industri tipikal ditetapkan pada ± 5 persen untuk kehati-hatian, dan ± 10 persen untuk aplikasi kritis, meskipun aplikasi dengan tugas berat dan sistem yang sangat kritis harus memiliki target yang lebih ketat.
Penurunan viskositas yang signifikan dapat menyebabkan:
- Hilangnya film pelumas menyebabkan pemakaian berlebihan
- Peningkatan gesekan mekanik menyebabkan konsumsi energi berlebihan dan membangkitkan panas karena gesekan mekanis Internal atau kebocoran eksternal
- Peningkatan kepekaan terhadap kontaminasi partikel akibat berkurangnya film pelumas
- Kegagalan film pelumas pada suhu tinggi, beban tinggi atau saat start-up atau penurunan biaya.
Demikian juga, viskositas yang terlalu tinggi dapat menyebabkan:
- Pembangkitan panas yang berlebihan menghasilkan oksidasi pelumas, lumpur dan membangun pernis
- Kavitasi gas karena aliran minyak yang tidak memadai ke pompa dan bantalan
- Kelarutan pelumasan akibat aliran pelumas yang tidak memadai
- Mengaduk pelumas dalam bantalan jurnal
- Kelebihan konsumsi energi untuk mengatasi gesekan cairan
- Penurunan kualitas udara yang buruk
Setiap kali terjadi perubahan viskositas yang signifikan, penyebab utama masalahnya harus selalu diselidiki dan dikoreksi. Perubahan viskositas dapat menjadi hasil perubahan kimia dasar pelumas (perubahan struktur molekul pelumas), atau karena kontaminan yang tertekan (Tabel 3).
Perubahan viskositas mungkin memerlukan pengujian tambahan, seperti: bilangan asam (AN) atau spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR), untuk mengkonfirmasi oksidasi yang baru jadi; Pengujian kontaminan untuk mengidentifikasi tanda-tanda air, bau jelaga atau glikol; Atau tes lain yang kurang umum digunakan, seperti uji ultracentrifuge atau kromatografi gas (GC), untuk mengidentifikasi perubahan kimia dasar pelumas.
Viskositas adalah properti fisik penting yang harus dipantau dan dikendalikan dengan hati-hati karena pengaruhnya terhadap pelumas dan dampak pelumas terhadap umur peralatan. Apakah mengukur viskositas di tempat menggunakan salah satu dari banyak alat analisis pelumas di tempat yang mampu menentukan perubahan viskositas secara akurat, atau apakah mengirimkan sampel secara rutin ke laboratorium luar, penting untuk mengetahui bagaimana viskositas ditentukan, dan bagaimana perubahan dapat mempengaruhi keandalan peralatan. Pendekatan proaktif harus diambil untuk menentukan kondisi sumber darah peralatan – pelumas !
sumber:https://majalahrtu.co.id
0 Komentar