Was bedeutet Viskosität? Und was sagen die marktbekannten Tests über die Viskosität eines Öls aus?

Fluidviskosität, manchmal auch als dynamische Viskosität oder absolute Viskosität bezeichnet, ist der Fließwiderstand eines Fluids, der durch eine Scherspannung (Reibung) innerhalb eines fließenden Fluids und zwischen dem fließenden Fluid und dem verursacht wird.

Viskosität Klassifikationen

Einige der informellen Begriffe, die zur Beschreibung der Viskosität einer relativ frei fließenden Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, verwendet werden, umfassen dünn, leicht und niedrig. Begriffe wie dick, schwer oder hoch lassen auf eine Flüssigkeit mit starkem Fließwiderstand schließen, wie z.B. Honig. Diese Begriffe sind jedoch allgemein und schwer zu messen. Spezifischere Klassifikationen geben uns eine bessere Vorstellung davon, wie sich Flüssigkeiten bewegen.

Die Temperatur beeinflusst, wie sich eine Flüssigkeit bewegt. Stellen Sie sich vor, wie die Viskosität des Honigs bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt stark ansteigen und in der Nähe von Siedetemperaturen sinken würde. Um diese verschiedenen Reaktionen zu verstehen, werden Viskositätstypen wissenschaftlich als kinematische Viskosität oder absolute Viskosität klassifiziert.

Kinematische Viskosität

Die kinematische Viskosität beschreibt die visuelle Darstellung einer Flüssigkeit zum Fließen. Stellen Sie sich dies als die Zeit vor, die benötigt wird, um zu beobachten, wie eine Flüssigkeit aus einem Behälter herausfließt. Diese Fließeigenschaft wird in Einheiten ausgedrückt, die das Fließvolumen über die Zeit angeben, die als Centistokes (cSt) bezeichnet werden.

Kinematische Viskosität Test (ASTM D445)

Die kinematische Viskosität wird üblicherweise unter hohen Temperaturen mit Hilfe des Viskositätstests der American Society for Testing and Materials (ASTM D445) bestimmt. Bei diesem Test werden ein einheitlich markiertes oder kalibriertes Rohr, das Viskosimeter genannt wird, und ein Heizbad verwendet. Die Temperatur des Bades wird entweder auf 40°C (104°F), was typisch für Industrieschmierstoffe wie Hydraulikflüssigkeiten, Kompressoröle oder Getriebeschmierstoffe ist, oder auf 100°C (212°F), was typisch für Motoröle ist, eingestellt. Das Prüföl wird in ein Viskosimeter gegeben und durch das Bad auf die spezifizierte stabile Temperatur erhitzt.

Wenn die spezifizierte Temperatur erreicht ist, wird das Öl in einen größeren Bereich innerhalb des Viskosimeters, der durch obere und untere Markierungen gekennzeichnet ist, gesaugt und ablaufen gelassen. Die verstrichene Zeit kann direkt in Centistokes (cSt) umgerechnet werden. Die cSt-Zahl wird zusammen mit der Temperatur, bei der sie bestimmt wurde, angegeben.

Beim Vergleich von Flüssigkeitsviskositäten müssen die zu vergleichenden Flüssigkeiten zur gleichen Zeit und bei konstanten Temperaturen getestet werden, ansonsten ist der Vergleich ungültig.

Obwohl Centistokes(cSt) die gebräuchlichste Maßeinheit bei der Bestimmung der kinematischen Viskosität sind, können die Ergebnisse auch in Einheiten angegeben werden, die als Saybolt Universal Seconds (SUS oder SSU) bekannt sind.

Auch wenn identische Prüftemperaturen zur Bestimmung der Viskosität des Öls sowohl in Centistokes als auch in Saybolt Universal Seconds verwendet wurden, sollten die beiden niemals zum Nennwert verglichen werden, da es sich um unterschiedliche Maßeinheiten handelt. Dies wäre vergleichbar mit dem Vergleich von Entfernungen in Meilen und Kilometern. Die in SUS angegebene Viskosität wird immer seltener.

Absolute/Dynamische Viskosität

Die absolute Viskosität oder dynamische Viskosität ist der Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Stellen Sie sich dies als die Energie vor, die erforderlich ist, um ein Objekt durch ein Fluid zu bewegen. Es erfordert wenig Energie, Wasser mit einem Löffel umzurühren; das Rühren von Honig mit dem gleichen Löffel erfordert jedoch wesentlich mehr Energie. Die absolute oder dynamische Viskosität wird im Allgemeinen in Einheiten ausgedrückt, die als Centipoise (cP) bezeichnet werden. Wie bei cSt und SUS-Einheiten gilt auch hier: Je höher die Anzahl der cP-Einheiten, die einer Flüssigkeit zugeordnet sind, desto größer ist ihre Viskosität.

Brookfield Viskositäts Test für kalte Temperaturen (ASTM D2983)

Der Brookfield Viskositätstest wird zur Bestimmung der inneren Flüssigkeitsreibung eines Antriebsstrangschmierstoffs bei kalten Temperaturen verwendet. Eine Flüssigkeitsprobe wird in einem Flüssigkeitsbad bei -40°F (-40°C) 16 Stunden lang gekühlt. Daraufhin wird die Probe ausgewertet, und die Kraft, die erforderlich ist, um ein Objekt durch das Öl zu bewegen, wird aufgezeichnet und in Centipoise umgerechnet.

Niedrigere Kälte-Temperatur-Viskositäten (niedrigere cP-Zahlen), weisen auf eine verbesserte Leistung bei kalten Temperaturen hin.

Kaltstartsimulator-Test für "W"-Öle (ASTM D5293)

Der Cold Crank Simulator (CCS)-Viskositätstest wird zur Bestimmung der inneren Flüssigkeitsreibung in Motorölen mit der Klassenbezeichnung "W" verwendet. Dieser Test wird ebenfalls in cP-Einheiten berechnet und misst die Energiemenge, die erforderlich ist, um den Widerstand zu überwinden, der in einem Schmiermittel vorhanden ist, das bei Temperaturen von -5°C (23°F) bis zu -35°C (-35°C) entsteht, je nach der erwarteten SAE "W"-Klassifizierung des getesteten Öls. Die Leistungsanforderungen zur Erfüllung der SAE "W"-Klassen sind in den SAE J-300 Motoröl-Viskositätsklassifikationen beschrieben.

Der CCS-Viskositätstest simuliert die Fähigkeit eines Motors, sich bei kalten Temperaturen zu drehen. Messgeräte überwachen die Umdrehungen pro Minute (U/min), die Energieaufnahme und den Motoreingang. Ein Universalmotor wird mit einer konstanten Spannung betrieben, um einen Rotor anzutreiben, der eng in einem Stator sitzt und in das Prüföl eingetaucht ist.

Die Viskosität des Öls bei der gegebenen Prüftemperatur bestimmt die Geschwindigkeit des Rotors und die Energieentnahme; dickeres Öl führt zu einer langsameren Geschwindigkeit und einer höheren Energieentnahme. Drehzahl und Energieaufnahme werden dann in Centipoise umgerechnet.

Wie beim Brookfield-Viskositätstest weisen CCS-Ergebnisse, die eine niedrigere cP-Zahl zeigen, auf eine niedrigere Viskosität hin. Öle, die bei niedrigen Temperaturen dicker sind (hohe cP-Zahl), neigen dazu, mehr Widerstand zu zeigen und benötigen mehr Energie zum Pumpen und Zirkulieren und zeigen beim CSS-Test eine höhere cP-Zahl. Eine höhere cP-Zahl bei einer bestimmten Temperatur steht in direktem Zusammenhang mit einer größeren Energiemenge, die zum Umdrehen eines Motors erforderlich ist, sie weist auf ein größeres Potenzial für Startschwierigkeiten hin. Am wichtigsten ist jedoch, dass die CCS-Ergebnisse auf die Fähigkeit eines Schmierstoffs hindeuten, bei einer gegebenen Temperatur zirkulieren zu können, und auf seine Fähigkeit, Verschleißschutz zu bieten.

Viskositätsondex

Der Viskositätsindex (VI) einer schmierenden Flüssigkeit bezieht sich darauf, wie stark sich die Viskosität der Flüssigkeit aufgrund der Temperatur ändert. Ein hoher Viskositätsindex zeigt an, dass das Fluid aufgrund von Temperaturschwankungen eine geringe Viskositätsänderung erfährt, während ein niedriger Viskositätsindex eine relativ große Viskositätsänderung anzeigt.

Schmierstoffe mit einem hohen Viskositätsindex bieten über einen weiten Temperaturbereich mehr Schutz für kritische Komponenten, indem sie die Schmierdicke und die notwendige Barriere zwischen den Teilen aufrechterhalten.

Viskositätsindex Test (ASTM D2270)

Der Viskositätsindex-Test (ASTM D2270) basiert auf der kinematischen Viskosität der Flüssigkeit bei 40°C (104°F) und 100°C (212°F). Flüssigkeiten, deren Viskositäten sich zwischen diesen beiden Temperaturen nicht stark ändern, haben höhere Viskositätsindizes als solche, deren Viskositätsänderungen größer sind. Viskositätsindexzahlen über 95 gelten als hoch.

Vorteile AMSOIL

Thermische Stabilität

Synthetische Basisöle von AMSOIL haben eine bessere thermische Stabilität als Mineralöle. Die thermische Stabilität erlaubt einen längeren Einsatz der Öle, auch bei steigenden Geschwindigkeiten und Temperaturen. Sie erlaubt es den Ölen auch bei niedrigen Temperaturen ihre Viskosität beizubehalten. Öl mit niedrigerer Viskosität sorgt für einen besseren Betrieb bei kaltem Wetter, so dass das Öl bei Kaltstarts bei kalten Temperaturen schnell umgewälzt werden kann und Motorkomponenten mit der richtigen Schmierung versorgt werden, um sie zu schützen.

Hoher Viskositätsindex

AMSOIL-Schmierstoffe sind so formuliert, dass sie von Natur aus hohe Viskositätsindizes aufweisen, so dass der Bedarf an Viskositätsindexverbesserern verringert wird. Die in AMSOIL-Schmierstoffen verwendeten VI-Verbesserer sind temperaturspezifisch, d.h. sie werden nur aktiviert, wenn bestimmte Temperaturanforderungen erfüllt sind. In den meisten Fällen tragen Viskositätsindex-Verbesserer dazu bei, die Dicke bei höheren Temperaturen beizubehalten, während sie bei niedrigen Temperaturen nur minimale Auswirkungen haben. Durch die Verwendung von Viskositätsverbesserern mit einem hohen Scherstabilitätsindex ist AMSOIL in der Lage, eine optimale Leistung bei kalter Witterung zu erzielen, wobei die Scherstabilitätsleistung praktisch keinen Verlust erleidet.

AMSOIL-Schmierstoffe widerstehen der Verdünnung bei hohen Temperaturen (hoher VI) und können die Erzeugung von zusätzlicher Reibung und Wärme unterdrücken, die durch in Kontakt befindliche Komponenten aufgrund eines Verdünnungsschmierstoffs entstehen.