วัสดุหล่อลื่นหรือสารหล่อลื่น (Lubricant) เป็นสารหรือวัสดุที่ใช้ในการหล่อลื่นเครื่องจักรกล ซึ่งอาจอยู่ในรูปของแข็ง ของแข็งที่บดเป็นผง ของเหลว และก๊าซ แต่สารหล่อลื่นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางจะอยู่ในลักษณะของของเหลว เช่น น้ำมันหล่อลื่น หรือสารที่มีลักษณะเหนียว เช่น จาระบี
น้ำมันหล่อลื่น (Lubricating Oil) เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม โดยทั่วไปจะนำไปใช้ในการหล่อลื่นชิ้นส่วนของเครื่องยนต์และเครื่องจักรกลที่มีลักษณะปิด เช่น ภายในห้องเพลาข้อเหวี่ยง ห้องเกียร์ และเฟืองท้าย
6.2.1 น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (Base Oil)
น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน เป็นน้ำมันหล่อลื่นที่ผลิตได้จากวัตถุดิบโดยตรง และนำไปเป็นวัตถุดิบในการผลิตน้ำมันหล่อลื่นสำเร็จรูป ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ น้ำมันพืชหรือสัตว์ น้ำมันแร่ และน้ำมันสังเคราะห์
6.2.2 แหล่งที่มาของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน
1. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากพืชหรือสัตว์ (Vegetable or Animal Base Oil) เป็นน้ำมันจากพืชหรือสัตว์ที่มีการคงตัวทางเคมีต่ำ เสื่อมสภาพได้ง่าย เมื่อนำมาใช้ต้องผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพหลายอย่าง ใช้เฉพาะในงานหล่อลื่นที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษบางอย่างเท่านั้น
2. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากปิโตรเลียมหรือน้ำมันแร่ (Mineral Base Oil) เป็นน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานที่มีคุณภาพดีและราคาถูก น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานชนิดนี้เป็นผลผลิตอันหนึ่งที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบในหอกลั่น ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานได้
6.2.2 แหล่งที่มาของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (ต่อ)
6.2.3 คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากปิโตรเลียม
1. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากน้ำมันดิบฐานพาราฟินิก (Paraffinic Base Oil) คุณสมบัติ คือ
(1) มีจุดวาบไฟสูง
(2) มีการระเหยตัวต่ำ
(3) รักษาคุณสมบัติทางเคมีไว้ได้ดี
(4) จุดไหลเทสูง
(5) มีความถ่วงจำเพาะต่ำ
(6) มีคุณสมบัติหล่อลื่นได้ดี
1. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากน้ำมันดิบฐานพาราฟินิก (ต่อ)
(7) เกิดไขได้ดี
(8) มีค่าดัชนีความข้นใสสูง
(9) ถ้าเผาไหม้จะให้เขม่าแข็ง แต่หลุดล่อนได้ง่าย
(10) โมเลกุลของสารไฮโดรคาร์บอนยึดเกาะกันเหนียวแน่น ทำให้ฟิล์มน้ำมันแตกตัวยาก
(11) มีค่าต้านทานการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ดี
(12) ฟิล์มน้ำมันเหนียวและแข็งแรง
6.2.3 คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากปิโตรเลียม (ต่อ)
2. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากน้ำมันดิบฐานแนพธินิก (Naphthenic Base Oil) คุณสมบัติ คือ
(1) จุดวาบไฟต่ำ
(2) มีการระเหยตัวต่ำ
(3) รักษาคุณสมบัติโครงสร้างทางเคมีได้ดีพอสมควร
(4) มีจุดไหลเทต่ำ
(5) มีความถ่วงจำเพาะสูงและรวมตัวกันได้ดี
(6) มีคุณสมบัติทางการหล่อลื่นต่ำ
(7) มีค่าดัชนีความข้นใสต่ำ
(8) เมื่อเผาไหม้จะให้เขม่าที่อ่อนตัว
(9) การยึดเกาะโมเลกุลของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนดีเป็นบางส่วน
(10) มีความต้านทานการเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนต่ำ
6.2.3 คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากปิโตรเลียม (ต่อ)
3. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากน้ำมันดิบฐานอะโรแมติก (Aromatic Base Oil) คุณสมบัติ คือ
(1) มีค่าดัชนีความข้นใสต่ำ
(2) มีจุดไหลเทต่ำมาก
(3) ไม่มีไข
(4) คุณสมบัติทางการหล่อลื่นไม่ดี
(5) โครงสร้างการจับตัวระหว่างคาร์บอนกับไฮโดรเจนไม่เสถียร
(6) คุณสมบัติในการต้านทานการเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนต่ำ
(7) รักษาคุณสมบัติทางเคมีได้ไม่แน่นอน
6.2.3 คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากปิโตรเลียม (ต่อ)
4. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานจากน้ำมันสังเคราะห์ (Synthetic Base Oil) เป็นน้ำมันที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยกระบวนการทางเคมี วัสดุที่นำมาสังเคราะห์มักมาจากน้ำมันปิโตรเลียม ส่วนใหญ่ใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานในงานพิเศษเฉพาะที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษในด้านดัชนีความข้นใสสูง จุดไหลเทต่ำ และมีการระเหยต่ำ เป็นต้น
6.2.4 การผลิตน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน
1. การกลั่น (Distillation) คือ การนำส่วนที่เหลือไปผ่านหอกลั่นสุญญากาศ เพื่อที่จะให้ส่วนหนัก ๆ ที่เป็นน้ำมันหล่อลื่น
2. การสกัดด้วยตัวทำละลาย (Solvent Extraction) คือ การกำจัดสารจำพวก อะโรแมติกด้วยตัวทำละลายโดยการใช้ฟีนอล (Phenol; C6H5OH)
6.2.4 การผลิตน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (ต่อ)
3. ไฮโดรไฟนิ่ง (Hydrofining) คือ กรรมวิธีการเติมไฮโดรเจนสำหรับเปลี่ยนแปลงรูปโมเลกุลของสารประกอบกำมะถัน ไนโตรเจน กรด และไฮโดรคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัว เพื่อทำให้น้ำมันมีสีสวยขึ้น สีคงตัวได้นาน เขม่าลดลง และมีอายุการใช้งานนานขึ้น
4. การแยกไขออก (Dewaxing) เพื่อให้มีจุดไหลเทต่ำ (Pour Point) สามารถใช้งานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ หรือใช้ในฤดูหนาวได้ดี
5. การแยกแอสฟัลต์ (Asphalt Separation) คือ การแยกสารจำพวกยางมะตอยออกจากน้ำมันหล่อลื่นส่วนหนัก ๆ
6.2.5 คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานเมื่อผ่านออกมาจากโรงกลั่น
1. ความหนืดหรือความข้นใส หมายถึง ความใสและความข้นของน้ำมันโดยวัดที่อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่ง น้ำมันที่มีความข้นใสต่ำจะไหลง่าย ส่วนน้ำมันที่มีความข้นใสสูงจะไหลยาก
2. ความต้านทานการรวมตัวกับออกซิเจน เมื่อสารไฮโดรคาร์บอนสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศจะทำปฏิกิริยากัน ทำให้เกิดสิ่งไม่พึ่งประสงค์หลายชนิด เช่น กรด ความเหนียว
6.2.5 คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานเมื่อผ่านออกมาจากโรงกลั่น
3. จุดวาบไฟ คือ อุณหภูมิของน้ำมันที่ได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอ แล้วลุกวาบขึ้นเมื่อโดนเปลวไฟ จุดวาบไฟมีความสำคัญเกี่ยวกับความปลอดภัย
4. จุดไหลเท คือ อุณหภูมิต่ำสุดที่น้ำมันจะไหลได้โดยไม่มีอะไรมารบกวน สำหรับในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ จำเป็นที่จะต้องเลือกใช้น้ำมันที่มีจุดไหลเทต่ำ
6.3.1 ประเภทของสารเพิ่มคุณภาพ
1. สารเพิ่มคุณภาพด้านเคมี
(1) สารต้านการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Anti-Oxidants)
(2) สารป้องกันการกัดกร่อน (Corrosion Inhibitors)
(3) สารป้องกันสนิม (Anti–Rust Additives)
(4) สารป้องกันการสึกหรอ (Anti–Wear Additives)
(5) สารรับแรงกดสูง (Extreme Pressure Additives)
(10) สารเปลี่ยนแปลงความฝืด (Friction Modifiers)
1. สารเพิ่มคุณภาพด้านเคมี (ต่อ)
(6) สารชะล้างและกระจายสิ่งสกปรก (Detergents and Dispersants)
(7) สารที่เป็นด่าง (Alkaline Agents)
(8) สารขับน้ำ (Water Repellents)
(9) สารลดปฏิกิริยาเร่งของผิวโลหะ (Metal Deactivators)
6.3.1 ประเภทของสารเพิ่มคุณภาพ (ต่อ)
2. สารเพิ่มคุณภาพด้านกายภาพ
(1) สารเพิ่มค่าดัชนีความข้นใส (Viscosity Index Improver)
(2) สารลดจุดไหลเท (Pour Point Depressants)
(3) สารป้องกันการเกิดฟอง (Anti–Foamants)
(4) สารเพิ่มความเหนียว (Tackiness Agents)
(5) สารเพิ่มความลื่นและความแข็งแรงของฟิล์มน้ำมัน (Oiliness & Film Strength)
2. สารเพิ่มคุณภาพด้านกายภาพ (ต่อ)
(6) สารใช้ให้น้ำมันผสมเข้ากับน้ำ (Emulsifiers)
(7) สารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง (Solid Lubricants)
(8) สี (Dyes)
(9) สารฆ่าเชื้อโรค (Antiseptic หรือ Germicides)
(10) สารเพิ่มกลิ่น (Odorants)
6.3.2 ประโยชน์ของสารเพิ่มคุณภาพ
1. ปรับให้น้ำมันมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นได้สมบูรณ์ตลอดอายุการใช้งาน
2. ปรับค่าความหนืดหรือความข้นใสของน้ำมันหล่อลื่นตามอุณหภูมิการทำงานที่แตกต่างกัน
3. ทำให้น้ำมันหล่อลื่นมีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะอย่าง
4. ช่วยลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักรกลหรือเครื่องยนต์
5. ทำให้น้ำมันหล่อลื่นมีอายุการใช้งานที่นานขึ้น
6. ทำให้เครื่องจักรกลหรือเครื่องยนต์มีสมรรถนะในการทำงานสูงขึ้น
ฟิล์มหรือเยื่อบาง ๆ ของน้ำมันหล่อลื่นจะทำหน้าที่เคลือบผิวโลหะหรือชิ้นงานที่มีการเคลื่อนที่ เพื่อไม่ให้เกิดการเสียดสีกันโดยตรง หรือเพื่อเป็นการลดการสึกหรอของชิ้นงาน
คุณสมบัติข้อนี้เป็นสิ่งสำคัญข้อหนึ่งของน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเครื่องยนต์ ซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิหรือระบายความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบอกสูบ และระบายความร้อนอันเกิดจากการเสียดสีของชิ้นส่วนต่าง ๆ ในเครื่องยนต์
6.4.1 ช่วยหล่อลื่น (Lubricate)
6.4.2 ช่วยระบายความร้อน (Coolant)
เป็นตัวทำความสะอาดชิ้นงานควบคู่กับการหล่อลื่นด้วย คือจะสามารถชะล้างหรือขจัดคราบสกปรกต่าง ๆ จากผิวชิ้นงานได้เป็นอย่างดี
น้ำมันหล่อลื่นมีคุณสมบัติในการทำให้กรดเจือจางและไม่สามารถที่จะไปกัดกร่อนโลหะของชิ้นงานได้
6.4.4 ช่วยป้องกันการเกิดสนิมและการกัดกร่อน (Rust and Corrosion Protect)
6.4.3 ช่วยรักษาความสะอาด (Clean)
น้ำมันหล่อลื่นมีคุณสมบัติในการกระจายสิ่งสกปรกต่าง ๆ ที่มีปนอยู่ในน้ำมันหล่อลื่น เพราะหากสิ่งสกปรกในน้ำมันหล่อลื่นเกิดการรวมตัวกันมากขึ้น จะทำให้เกิดเป็นยางเหนียว
6.4.5 ช่วยกระจายความสกปรก (Dispersancy)
6.5.1 ประเภทระดับสมรรถนะของน้ำมันเครื่อง
(Performance Level of Lubricating Oil)
1. API ของน้ำมันเครื่องทางเครื่องยนต์เบนซิน แบ่งตามสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ ตามศูนย์บริการทั่ว ๆ ไป ใช้สัญลักษณ์ “S” (Station Service)
2. API ของน้ำมันเครื่องทางเครื่องยนต์ดีเซล แบ่งตามสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ที่ใช้ในการพาณิชย์ อุตสาหกรรม งานก่อสร้าง และเกษตรกรรม ใช้สัญลักษณ์ “C” (Commercial Service)
6.5.2 ประเภทน้ำมันเครื่องตามค่าความข้นใสหรือความหนืด
เบอร์ SAE
| ความข้นใสที่อุณหภูมิ* | Borderline Pumping | ความข้นใสที่ 100 oC ASTM D 445 (cst) | |
ค่าสูงสุด @ oC (cP) | ค่าสูงสุด (oC) | ค่าต่ำสุด | ค่าสูงสุด | |
0 W 5 W 10 W 15 W 20 W 25 W
20 30 40 50 | 3250 @ –30 3500 @ –25 3500 @ –20 3500 @ –15 4500 @ –10 6000 @ –5
– – – – | –35 –30 –25 –20 –15 –10 | 3.8 3.8 4.1 5.6 5.6 9.3
5.6 9.3 12.5 16.3 | – – – – – –
9.3 12.5 16.3 21.9 |
ความข้นใส SUS ที่ 210 oF | ||||
45–58 58–70 70–85 85–110 | ||||
6.6.1 น้ำมันเครื่องชนิดเกรดเดียว (Single Viscosity หรือ Single Grade)
SAE เป็นผู้วางมาตรฐานเกี่ยวกับค่าความข้นใสของน้ำมันแต่ละชนิด ถ้าน้ำมันเครื่องที่มีตัวเลขแสดงค่าความข้นใสต่ำ ความหนืดจะน้อยกว่าน้ำมันที่มีตัวเลขแสดงค่าความข้นใสสูง
ตัวอย่างเช่น น้ำมันเครื่อง SAE 20 และ SAE 50 แสดงว่าน้ำมันเครื่องชนิด SAE 50 มีความหนืดมากกว่าน้ำมันเครื่องชนิด SAE 20 ที่อุณหภูมิเดียวกัน
6.6.2 น้ำมันเครื่องชนิดเกรดรวม (Multi Viscosity หรือ Multi Grade)
อุณหภูมิจะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความข้นใสของน้ำมันเครื่องชนิดเกรดรวม มากกว่าชนิดเกรดเดียว ดังนั้นน้ำมันเครื่องชนิดนี้จึงสามารถใช้แทนน้ำมันเครื่องชนิดเกรดเดียวได้
ตัวอย่างเช่น น้ำมันเครื่องชนิด SAE 10 W/50 หมายความว่าที่อุณหภูมิ 210 oF น้ำมันเครื่องชนิดนี้จะมีความข้นใสเท่ากับน้ำมันเครื่องชนิด SAE 50 หมายความว่าน้ำมันเครื่องชนิด SAE 10 W/50 นี้สามารถใช้แทนน้ำมันเครื่องต่อไปนี้ได้ เช่น SAE 10 W, SAE 20 W, SAE 20
ระบบไฮดรอลิก คือ การใช้ของเหลวภายใต้แรงดันสูง เพื่อส่งถ่ายกำลังจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง และในเวลาเดียวกันก็จะให้แรงเป็นเท่าทวีคูณด้วย ใช้กันแพร่หลายทั้งในอุตสาหกรรมและยานยนต์ของเหลว
คุณสมบัติของน้ำมันไฮดรอลิก
1. ความหนืดพอเหมาะและดัชนีความหนืดสูง
2. มีจุดไหลเทต่ำ (Pour Point)
3. คุณภาพของน้ำมันจะต้องไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงถึงแม้อุณหภูมิในการทำงานจะสูง
4. มีคุณภาพการหล่อลื่นที่ดี และไม่ทำปฏิกิริยากับยาง ซีล ปะเก็น และสี
5. ต้านทานการเกิดออกซิเดชั่นได้ดีเยี่ยม
คุณสมบัติของน้ำมันไฮดรอลิก (ต่อ)
6. ต้านทานการเกิดสนิม
7. ต้านทานการเกิดฟอง
8. มีความสามารถในการแยกตัวจากน้ำได้ดี
9. มีความสามารถในการอัดตัวต่ำ
10. ไม่จับตัวเป็นก้อนหรือยางเหนียว
2. น้ำมันทนไฟ
2.1 ประเภทผลิตจากสารเคมีสังเคราะห์ (Synthetic Fluids)
2.2 ประเภทน้ำมันที่มีน้ำผสมอยู่ (Water Containing Fluids)
ชนิดของน้ำมันไฮดรอลิก
1. น้ำมันปิโตรเลียม
1.1 น้ำมันไฮดรอลิกทั่วไป (HYDRAULIC AW)
1.2 น้ำมันเทอร์ไบน์ (Turbines)
1.3 น้ำมันไฮดรอลิกชนิดพิเศษ (HYDRAULIC HVI)
1.4 น้ำมันเครื่องเบอร์ SAE 10W หรือ SAE 30
หน้าที่ของถังน้ำมันไฮดรอลิก
1. เป็นที่เก็บและพักน้ำมัน
2. เป็นที่ขจัดสิ่งสกปรกต่าง ๆ เช่น เศษผงชิ้นส่วนของอุปกรณ์ไฮดรอลิก น้ำ
3. เป็นที่ระบายความร้อนของน้ำมันไฮดรอลิก
4. เป็นที่ขจัดฟองอากาศที่เกิดจากน้ำมันไหลพุ่งกลับถังน้ำมัน
อุปกรณ์ที่อยู่บนถังน้ำมันไฮดรอลิก
1. มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor)
2. ปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic Pump)
3. วาล์วควบคุมความดัน (Pressure Control Valves)
4. อุปกรณ์หล่อเย็น (Oil Cooler)