Wählen Sie das richtige Öl: Eine einfache Anleitung zum Verständnis der Schmierstoffviskosität

Bei der Schmierung ist es von grundlegender Bedeutung, die Viskosität eines Schmierstoffs zu verstehen, die die entscheidende Grundlage für die Auswahl des richtigen Schmierstoffs darstellt, unabhängig davon, ob es sich um präzise Geräte oder schwere Geräte handelt. Es ist so wichtig, sicherzustellen, dass Ihre Maschinen über eine längere Lebensdauer reibungslos funktionieren und effektiv arbeiten.

 

 

Welche Viskosität hat Öl?

 

Unter Viskosität versteht man den Strömungswiderstand einer Flüssigkeit. Einfach ausgedrückt gibt die Viskosität eines Schmiermittels die Dicke des Öls an. Ein Öl mit höherer Viskosität ist dicker und fließt langsamer, während ein Öl mit niedrigerer Viskosität dünner ist und leichter fließt.

e.g.,Die Viskosität von Wasser bei 20 Grad beträgt etwa 1 cSt, aber Honig hat eine Viskosität von etwa 12000 bei 20 Grad.

Die folgende Tabelle zeigt die Viskosität gängiger Flüssigkeiten.

Viskosität gängiger Flüssigkeiten
Flüssig	Ca. Viskosität bei 20 Grad (cSt)	Ca. Viskosität bei 40 Grad (cSt)
Benzin	0.7	0.5
Wasser	1	0.66
Milch	2.5	1.5
Olivenöl	80	40
Rapsöl	75	42
Hydrauliköl (ISO VG 46)	128	46
Motoröl (10W-30)	300	70
Shampoo	5000	1500
Honig	12000	2000

 

Für Schmierstoffe ist die Viskosität ein äußerst wichtiger Parameter. Es ist so wichtig, dass wir das Öl oft nach ihm benennen. Ein gutes Beispiel ist Hydrauliköl „ISO VG 46“ – die „46“ ergibt sich direkt aus der bei 40 Grad gemessenen Viskosität.

 

Wie wird die Viskositätsklasse von Motoröl definiert?

 

Der SAE J300-Standard definiert den Viskositätsgrad von Motorölen. Am Beispiel „5W-40“:

 

W:Es bedeutet „Winter standhalten“ und steht für die Leistung des Öls bei kaltem Wetter.

Zahl vor „W“ (5W):Der Leistungsgrad bei niedrigen-Temperaturen. Eine kleinere Zahl bedeutet, dass das Öl bei kaltem Wetter dünner ist, was Kaltstarts weniger schwierig macht.

Zahl nach W (40):Die Leistungsklasse für hohe-Temperaturen. Eine größere Zahl bedeutet, dass das Öl bei hohen Temperaturen klebriger ist und einen stärkeren Ölfilm bildet.

 

Der SAE J300-Standard

SAE-Viskositätsklasse	Niedrige-Kurbelviskosität (cP) Max	Niedrige-Pumpviskosität (cP) Max. (ohne Fließspannung)	Kinematische Viskosität (cSt) bei 100 Grad Min	Kinematische Viskosität (cSt) bei 100 Grad max	Hohe Scherviskosität (cP) bei 150 Grad Min
0W	6200@ -35	60000@ -40	3.8	-	-
5W	6600@ -30	60000@ -35	3.8	-	-
10W	7000@ -25	60000@ -30	4.1	-	-
15W	7000@ -20	60000@ -25	5.6	-	-
20W	9500@ -15	60000@ -20	5.6	-	-
25W	13000@ -10	60000@ -15	9.3	-	-
16	-	-	6.1	<8.2	2.3
20	-	-	6.9	<9.3	2.6
30	-	-	9.3	<12.5	2.9
40	-	-	12.5	<16.3	3.5* / 3.7**
50	-	-	16.3	<21.9	3.7
60	-	-	21.9	<26.1	3.7
*Für die Sorten 0W-40, 5W-40 und 10W-40 ** Für die Sorten 15W-40, 20W-40, 25W-40 und 40

 

Viskositätsänderungen (ΔV) sind auch ein wichtiger Indikator dafür, ob ein Ölwechsel notwendig ist.

 

Wenn sich die kinematische Viskosität des Motoröls bei 100 Grad um mehr als ±25 % ändert (ein Anstieg oder Abfall der Viskosität um 25 %, bedeutet dies im Allgemeinen), dass es Zeit ist, das Motoröl zu wechseln.

 

 

Wenn sich ein Schmierstoff dem Ende seiner Lebensdauer nähert, nimmt seine Viskosität zunächst deutlich ab und steigt dann rasch an. Um Motorverschleiß durch Schmierstoffausfall zu vermeiden, ist ein rechtzeitiger Ölwechsel vor einem merklichen Abfall der Viskosität für die Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Fahrzeugleistung unerlässlich

 

Es stellt sich heraus, dass das Motoröl über den Standard hinaus dickflüssiger ist.

Eine Verdickung (Viskositätsanstieg von mehr als +25 %) wird oft durch Öloxidation verursacht, was zu einer großen Menge Schlamm führt, was zu Anlaufverschleiß und erhöhtem Kraftstoffverbrauch führt.

Es stellt sich heraus, dass das Motoröl dünnflüssiger ist als das Standardöl.

Eine Verdünnung (Viskositätsabnahme um mehr als -25 %) wird häufig durch Kraftstoffverdünnung oder Unwirksamkeit von Additiven verursacht, was zu unzureichender Schmierung und starkem Verschleiß führt.

 

​Wie werden Viskositätsgrade von Industrieölen definiert?

 

Die Viskositätsklasse ISO 3448 ist der universellste und am weitesten verbreitete Klassifizierungsstandard für die Viskosität von Industrieschmierstoffen und wird häufig für Hydrauliköle, Getriebeöle und andere Industrieöle verwendet.

ISO VG (Viskositätsgrad), zum Beispiel ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.

Kerndefinition: Die Nummer jeder Klasse stellt den Mittelpunkt der kinematischen Viskosität des Ölprodukts bei 40 Grad dar. Der zulässige Schwankungsbereich beträgt ±10 %.

Beispiel: Der Viskositätsbereich von ISO VG 46 beträgt 41.4 - 50.6 cSt (da 46 ± 10 %=41.4 ~ 50,6).

 

Im Bereich der Industrieschmierung sind Viskositätsänderungen eine wichtige Methode zur Gerätewartung. Wenn die Viskosität eines Schmierstoffs nach einer gewissen Zeit deutlich ansteigt oder abfällt, sollten die Wartungstechniker sofort darauf achten, da dies auf einen Schmierstoffausfall und damit auf schwere Geräteschäden hinweisen kann.

 

Erhöhung der Ölviskosität:

Eine zu hohe Ölviskosität deutet immer auf eine starke Öloxidation, Schlammansammlung oder eine Verunreinigung mit inkompatiblen Ölen höherer Viskosität hin.

Beispielsweise oxidiert die Flüssigkeit in Hydrauliksystemen, die anhaltend hohen Temperaturen ausgesetzt sind, sehr schnell, was zu einem Viskositätsanstieg führt. Die Betreiber sollten zeitnah neues Öl wechseln.

Andernfalls erhöht das gealterte Öl nicht nur den Energieverbrauch des Systems und führt zu einer trägen Reaktion, sondern kann auch schwerwiegende Ausfälle wie Filterverstopfungen auslösen.

Abnahme der Ölviskosität:

Es gibt zwei Gründe, warum die Schmierstoffviskosität sinkt: 1. Verunreinigung durch Flüssigkeiten mit geringerer Viskosität, wie zum Beispiel Wasser oder Lösungsmittel, die aufgrund unzureichender Geräteabdichtung eindringen; 2 wurden die Molekülketten der Viskositätsindexverbesserer durch hohe mechanische Scherung abgeschnitten.

Als typisches Beispiel dienen einige kostengünstige Getriebeöle auf dem Markt: Der Hersteller vermischte niedrigviskose Grundöle mit kostengünstigen Polymerverdickern. Die scheinbar gute Anfangsviskosität kann der starken Scherung bei der Zahnradrotation nicht standhalten. Ihre Viskosität nimmt innerhalb kurzer Zeit rapide ab, was zu einer unzureichenden Ölfilmfestigkeit und mangelnder Schmierung führt, was zu Geräteverschleiß führt. Dieser „kostensparende“ Ansatz erhöht tatsächlich das Risiko von Geräteausfällen erheblich, erhöht die Wartungskosten und verkürzt deren Lebensdauer.

 

Viskositäts-, Temperatur- und Viskositätsindexverbesserer (VIIs).

 

Die Viskosität wird im Allgemeinen bei einer bestimmten Temperatur gemessen. DerViskositätsindex (VI)misst, wie stark sich die Viskosität eines Schmiermittels mit der Temperatur ändert. Je höher der Wert, desto weniger ändert sich der Wert der Viskosität mit der Temperatur.

e.g.:

Der VI von Mineralöl (auf Paraffinbasis) liegt bei etwa 96–110, während der von Polyalphaolefinen (PAO) bis zu 120–180 erreichen kann. Der VI von PAG-Öl (Polyalkylenglykol) kann über 190 erreichen.

 

Da die Geräte- und Umgebungstemperaturen ständig schwanken, werden in den meisten Schmieranwendungen Schmierstoffe mit hohem VI bevorzugt, da sie sich an große Temperaturanpassungsgrade anpassen und einen stabileren Schmierschutz bieten. Beispielsweise haben auf PAOs basierende hochwertige Automobilmotorenöle typischerweise einen höheren VI und eignen sich besser für Kaltstarts und intensives Fahren bei heißen Temperaturen.

 

Wie kann der VI eines Grundöls verbessert werden?

 

Neben der Optimierung des Grundöls selbst (physikalische Raffination und chemische Umwandlung) können auch durch die Zugabe von Viskositätsverbesserern Schmierstoffe mit höheren VIs erhalten werden. Bei diesen Schmiermittelzusätzen handelt es sich normalerweise um langkettige Polymere, die sich bei Hitze ausdehnen und so der natürlichen Verdünnung des Öls entgegenwirken.

 

Viskositätsindexverbesserer (VII)

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Der Viskositätsindexverbesserer (VII) ist ein Additiv, das zur Formulierung von Mehrbereichsölen für Verbrennungsmotoren und anderen Industrieschmierstoffen mit hohem VI verwendet wird. Es erhöht den VI und verringert die temperaturabhängige Viskositätsänderung in den Schmierstoffformulierungen.

Der am häufigsten verwendete Viskositätsindexverbesserer ist Olefin-Copolymer (OCP), wobei im Allgemeinen Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) gemeint ist. OCP ist eines der am weitesten verbreiteten und am weitesten verbreiteten VIIs der Welt, insbesondere in Motorölen. Es gibt auch andere VII, wie PMA, HSD. Bitte klicken Sie hier, um mehr über die Viskositätsindexverbesserer zu erfahren.

 

Allgemeine Einführung zu Viskositätsindexverbesserern für Schmierstoffe

 

2-seitige Viskosität: zu hoch oder zu niedrig

 

Wir sollten das Schmiermittel immer mit der richtigen Viskositätsklasse gemäß den Anweisungen im Handbuch auswählen.

 

Kfz-Motorenöl

 

• Viskosität zu niedrig

Eine zu niedrige Viskosität führt vor allem zu unzureichender Schmierung und defekten Dichtungsringen, was direkt zu Motorverschleiß und Undichtigkeiten führt.

• Viskosität zu hoch

Eine zu hohe Viskosität bedeutet einen übermäßigen Widerstand und eine schlechte Fließfähigkeit, was zu Startschwierigkeiten des Motors, hohem Kraftstoffverbrauch und schlechter Wärmeableitung führen kann.

 

Industrieöle

 

Machen wir ein Beispiel mit Hydrauliköl; Es kann unnötige Probleme verursachen, wenn die Hydraulikflüssigkeiten zu hoch oder zu niedrig über dem Standard liegen.

• Viskosität zu niedrig

Wenn die Hydraulikflüssigkeiten zu dick sind, kann dies den Pumpenwiderstand erhöhen, den Durchfluss behindern und möglicherweise Pumpenkavitation verursachen, die die Pumpe beschädigt. Darüber hinaus erhöht Hydrauliköl mit zu hoher Viskosität den Strömungswiderstand im Hydrauliksystem, erhöht den Stromverbrauch, verlangsamt die Reaktion der Aktuatoren und verringert die Genauigkeit.

• Viskosität zu hoch

Bei zu dünnflüssigen Hydraulikflüssigkeiten wird der Ölfilm dünner, was zu mangelhafter Schmierung und zunehmendem Verschleiß führt. Öl mit niedriger Viskosität beeinträchtigt außerdem die Dichtungsleistung und erhöht das Leckagerisiko.

 

Welche Viskositäten werden bei Schmierstoffen geprüft?

 

Für Motoröle

 

• 100 Grad kinematische Viskosität - unter normalen Motorbetriebsbedingungen.

KV100 bestimmt die Dicke und Stärke des Ölfilms im normalen Motorbetrieb. Für jede Viskositätsklasse definiert SAE J300 eine minimale und optionale maximale kinematische Viskosität bei 100 Grad.

 

• Hochtemperatur-Hochscherung (HTHS)Viskosität - bei 150 Grad - unter erschwerten Motorbetriebsbedingungen.

SAE J300 legt Mindest-HTHS-Werte für verschiedene Viskositätsgrade fest. Der HTHS-Test ergänzt den 100-Grad-Viskositätstest und misst speziell die Ölfilmfestigkeit in den anspruchsvollsten Momenten des Motors, wenn Schutz am meisten benötigt wird.

Eine zu niedrige HTHS-Viskosität kann zu unzureichender Schmierung und erhöhtem Verschleiß führen.

 

• Kaltkurbelsimulator (CCS)Die Viskosität - misst die Kaltstartleistung eines Motors bei niedrigen Temperaturen.

Die CCS-Viskosität ist ein Schlüsselparameter bei der Definition der Sorte „W“ (Winter). Dadurch wird der Widerstand gegen den Ölfluss beim Motorstart bei extrem niedrigen Temperaturen simuliert. Je niedriger der Wert, desto weniger werden Batterie und Motor beim Kaltstart belastet, was zu einem sanfteren Start führt.

 

• Mikrorotationsviskosimeter (MRV) / Pumpviskosität - Kann das Öl bei niedrigen Temperaturen gepumpt werden?

Die MRV-Viskosität ist ein weiterer wichtiger Parameter bei der Definition von Motoröl der Klasse „W“.

Es simuliert, ob das Öl von der Ölpumpe aufgenommen und bei niedrigen Temperaturen effektiv an alle Motorkomponenten verteilt werden kann. Wenn das MRV zu hoch ist, wird das Pumpen schwierig, was möglicherweise zu Ölmangel und starkem Motorverschleiß unmittelbar nach dem Starten führt.

 

• Kinematische Viskosität bei 40 Grad - Wird zur Berechnung des Viskositätsindex verwendet

Obwohl die kinematische Viskosität von 40 Grad nicht direkt in den SAE J300-Bewertungen verwendet wird, bleibt sie eine sehr wichtige physikalische Eigenschaft. Sie ist bei der Entwicklung und Qualitätskontrolle von Ölformulierungen von entscheidender Bedeutung. Die kinematische Viskosität des . 40-Grades wird hauptsächlich zur Berechnung des Viskositätsindex verwendet.

 

Viskositätsänderung und Viskositätsindexverbesserer - SSI

 

Schmieröle, die Viskositätsindexverbesserer (VIIs) enthalten, weisen eine deutlich verbesserte Viskosität und einen höheren Viskositätsindex auf. Allerdings kann es nach einer gewissen Betriebszeit des Motors zu einem merklichen Abfall der Viskosität kommen. Warum passiert das?

 

Viskositätsindexverbesserer sind im Wesentlichen öllösliche Polymere. Wenn das Schmieröl extremen Scherkräften ausgesetzt ist-wie beispielsweise in Hochgeschwindigkeitsgetrieben und Ölpumpen-können diese Polymerketten mechanisch durchtrennt werden. Durch diesen Prozess wird das Molekulargewicht der Polymere dauerhaft reduziert, was zu einer deutlichen Verringerung der Viskosität des Motoröls führt. Fachlich wird dieses Phänomen als bezeichnetDauerhafter Scherstabilitätsverlust. Dies führt zu einer Verdünnung des Ölfilms, unzureichender Schmierung und verminderter Dichtungsleistung, was wiederum den Verschleiß der Komponenten beschleunigt.

 

Premium-Schmierstoffe bevorzugen Polymere mit einem außergewöhnlich hohen Scherstabilitätsindex (SSI), um sicherzustellen, dass die Viskosität während des gesamten Ölwechselintervalls im vorgesehenen Bereich bleibt und so einen konsistenten und dauerhaften Schutz für den Motor bietet.

 

Bei Industrieölen variieren die Anforderungen an die Viskosität je nach Anwendung stark.

 

Am Beispiel von Hydrauliköl:Chinesische Normen definieren Spezifikationen für L-HM (Anti-), L-HV (Niedrige-Temperatur) und L-HS (Ultra-Niedrige-Temperatur). Wir können sehen, dass ihre Anforderungen an die Viskosität bei 40 Grad zwar gleich sind, ihre Anforderungen an die Tieftemperaturviskosität, den Stockpunkt und den Viskositätsindex jedoch völlig unterschiedlich sind.

 

Eigentum	L-HM (Anti-Verschleiß)	L-HV (Niedrige Temperatur)	L-HS (Ultra-niedrige Temperatur)
Kinematische Viskosität bei 40 Grad (mm²/s)	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2
Startfähigkeit bei niedrigen-Temperaturen (Temperatur für 1500 mm²/s Viskosität)	Nicht angegeben	Kleiner oder gleich -18 Grad	Kleiner oder gleich -24 Grad
Viskositätsindex VI	Größer oder gleich 95	Größer oder gleich 140	Größer oder gleich 150
Fließfähigkeit bei niedrigen-Temperaturen (Pourpoint)	Weniger als oder gleich -15 Grad	Kleiner oder gleich -33 Grad	Kleiner oder gleich -45 Grad
Empfohlene Anwendung	Mäßige/stabile Umgebungstemperaturen	Großer Temperaturbereich, kalte Regionen	Starke Kälte, arktische Bedingungen

 

Anti-Verschleiß-Hydrauliköl - L-HM :Bei dieser Grundsorte steht die Viskosität bei Raumtemperatur (40 Grad) und 0 Grad im Vordergrund. Es stellt die niedrigsten Anforderungen an den Viskositätsindex und die Leistung bei niedrigen Temperaturen.

Niedertemperatur-Hydrauliköl - L-HV:Aufbauend auf L-HM verbessert dieser Typ den Viskositätsindex und die Leistung bei niedrigen{1}}Temperaturen erheblich, sodass er für kalte Klimazonen geeignet ist.

Ultra-Niedrigtemperatur-Hydrauliköl - L-HS :Dieses Öl verbessert die Startfähigkeit bei extrem niedrigen Temperaturen und den Viskositätsindex über L-HV hinaus. Es handelt sich um die höchste Güteklasse, die für extrem kalte Klimazonen konzipiert ist.

 

 

Welche Komponenten in Schmierstoffformulierungen beeinflussen die Viskosität?

 

Beispiel für die Schmierölformulierung CF-4 15W-40
Komponente	Prozentsatz	Hauptfunktion und Einfluss auf die Viskosität
Grundöl-150SN	53.0	Stellt die Formulierungsbasis und die Bezugsviskosität bereit.
Grundöl- 500SN	29.0	Als schwere Grundölkomponente erhöht es die Sollviskosität.
Schmierstoff-Additiv-Paket	8.0	Bietet Reinigungs-, Dispergier-, Verschleißschutzeigenschaften usw. und trägt gleichzeitig zu einer leichten Verdickungswirkung bei.
Viskositätsindexverbesserer (OCP)	9.6	Erhöht die Hochtemperaturviskosität drastisch, um sicherzustellen, dass die Klasse „40“ erreicht wird, und verbessert den Viskositätsindex, um die Niedertemperaturleistung von „15 W“ zu erreichen.
Stockpunkterniedriger	0.4	Verbessert die Fließfähigkeit bei niedrigen Temperaturen: Optimiert die Viskosität bei niedrigen Temperaturen (z. B. CCS), hat jedoch nur einen sehr geringen Einfluss auf die Viskosität bei hohen Temperaturen.
Antischaummittel	10 ppm	Unterdrückt Schaum: Beeinflusst die Gesamtviskosität des Öls im Wesentlichen nicht.

 

In der obigen Formulierung wird die Viskosität des fertigen Schmieröls hauptsächlich von drei Schlüsselaspekten beeinflusst.

Grundöle

Es ist der Hauptbestandteil der Schmierölformulierung; Seine Viskosität bestimmt direkt die Bezugsviskosität des Endprodukts.

Als Basisflüssigkeit eines Schmierstoffs werden ein oder zwei Grundöle ausgewählt. Beispielsweise ist es eine übliche Methode, eine Mischung aus 150 N und 500 N in einem bestimmten Verhältnis zu verwenden, um ein 20W-50-Motoröl zu mischen.

Viskositätsindexverbesserer (VII)

VII verdickt das Öl erheblich und verbessert seinen Viskositätsindex. Es ist die Schlüsselkomponente für Mehrbereichsöle.

Andere Zusatzstoffe

Das Additivpaket (VIIs sind nicht enthalten) trägt im Allgemeinen auch zu einer kleinen Verdickungswirkung bei. Darüber hinaus erhöhen auch Zusätze wie Stockpunkterniedriger (z. B. PMA PPD) die Viskosität leicht.

Um ein qualitativ hochwertiges Schmieröl zu erhalten, sollten die Ingenieure der Ölmischer genau anhand der Datenblätter der Rohstoffe kalkulieren und das Verhältnis zwischen diesen drei Elementen ausbalancieren.