润滑这个词,需要解决的是经典力学的摩擦问题,现在我们有了相对论和量子力学,但是几千年来的生活并没有摆脱摩擦的束缚。因此,事实上,润滑油的起源与路边停得到处都是的轮子并不相同,人类在文明开始时就已经点亮了这一路天赋树。
01。
从植物油到矿物油。
至少在公元前17世纪,古埃及有用橄榄油搬运巨石的记载,到了公元前14世纪,人类可以用动物的油脂润滑车轮轴,但受食物需求的限制,直到中世纪才能稳定地从动植物中提取润滑物质。近代文明的爆发始于下一次工业革命,现代润滑油也随着石油产量的井喷而诞生。
1747年,31岁的冒险家PeterKalm接受了瑞典科学院的一项任务:去北美冒险,带回有助于瑞典农业发展的作物。然而,第二年他画的一张地图让他用另一种方式记住了。地图上的地方后来被称为油泉之春。1859年,EdwinL.Drake在这里建立了一个商业油井。有趣的是,这口油井在一个多月后被明火点燃和破坏,Drake不得不重建。今天,它似乎是人类文明的一道亮点。
Drake的油井打开了石油时代,加速了人类使用矿物油的过程。然而,当时的产品看似,但有争议:未经处理的不能表现出良好的润滑性能,甚至不能与大多数动物脂肪产品相比。
当时,一名德国少年准备进入卡尔斯鲁厄大学,26年后成为转折点。KarlBenZ作为汽油机汽车的意义,开始了汽车市场病毒式的扩张。繁荣的汽车工业对润滑的需求也同样繁荣。在这一阶段,溶剂精制的基础油已经成为选择,随着各厂商的积改进,矿物油终占领了世界。事实上,在这段时间里,许多的机油制造商诞生了,如熟悉的外壳牌、埃克森美孚和嘉实多,如BP、Motul、胜牌等。
从奔驰自奔驰,当时整个行业都没有完善的标准,设计师有苏东坡时有李清照,不同的润滑油风格各不相同。在全球化的过程中,厂商之间没有统一的标准,就要付出巨大的代价。因此,从1911年开始,SAE(美国汽车工程师协会)开始解决这一问题,并发布了SAEJ300,今天我们可以使用不同等级的润滑油来应付不同的车型,天气,地域,都始于此。
02。
SAE如何分级机油?
当时润滑油能承受的工作温度在100℃左右,但润滑油的粘度特性随着温度的升高而降低。环境温度过高会导致润滑油过薄,无法形成有效的油膜来润滑和保护零件。因此,选择100℃作为基准温度测试润滑油的粘度具有一定的参考意义。
粘度是如何测试的?工程师使用粘度计让润滑油流经特定的管道。测试所需的时间和量化过程中的参数称为运动粘度。对于普通人来说,这个参数很难理解,当粘度差别不大时,润滑油的差别可能不会那么大,所以SAE终对其进行了分级。
SAE分级。
SAE30的性能已经成为当时接受度的水平,因为它覆盖了大多数地区的需求。粘度高或低的润滑油更多地用于处理端条件。例如,如果赛车发动机温度高,就必须使用SAE40和SAE50润滑油。
到1930年为止,润滑油只能满足汽车行驶1500km左右的距离,不耐久的问题使制造商们加快了添加剂的开发过程。在这个阶段,工程师们发现锌和磷是耐磨剂的核心,钙和镁是清洁剂和耐酸剂的关键等,添加剂大大延长了润滑油的寿命,1940年左右商业化,但这还不够。
从植物油到矿物油。
次世界大战和第二次世界大战期间,飞机数量的井喷对发动机的转速、负荷提出了很高的要求,战争结束后,这些要求被放置在汽车上,明显的表现就是豪华轿车的性能已经可以与战前赛车相提并论,这也意味着民用市场对SAE50的需求开始增加。可惜SAE50在高温下正好有足够的粘度来应付高性能引擎,环境温度一低就显得太粘了。在这个时候,不管是工程师还是消费者,都已经意识到了一个问题:现有的分级足以描述现有机油产品的低温性能。
第二次世界大战中,塑料工业伴随着石化工业的快速发展,工程师们也发现了聚合物材料的潜力:当温度升高时,粘度强化剂可以减缓机油粘度下降的趋势。例如,SAE30的润滑油经过改造,不仅可以保证其低温性能,而且可以在高温环境下达到SAE50的粘度。为区分润滑油是否经过这种处理,SAE于1952年开始对该机油进行复合分级,Winteriscoming,W应运而生。
SAE30-10℃以上的环境,SAE30的润滑油也被等效为SAE20W30,如果改造后达到SAE50的标准,则成为SAE20W50。这一分级系统很快就被业界所接受,而战前的SAE30,战后已成为SAE20W50。
早期这种复合级油也有缺陷:粘度强化剂容易氧化成有害物质。面对这个事实,人们发现的答案是全合成油,但当时的价格往往是普通油的三倍以上,难以推广。
03。
如何提高SAE符合等级?
随着复合油的普及,SAE意识到J300的局限性:与单级油相比,高温高压条件下的粘度属性非常不同,有些复合油在高温下容易失效。因此,SAE在1970年至1975年间修订了J300,并增加了150℃的超高温测试。至于润滑油技术的不断进步,这个标准的变化也在不断推进。过去的各种严谨可以让我们今天有更好的依据。
现在SAEJ300把不含粘度强化剂的机油定义为单级机油,定义为6个冬季和5个夏季。这两个级别的测试方法和使用单位不同,所以像0W40和5W40这样的复合产品必须同时通过两个级别的测试。
在夏季水平的测试中,为了保证油在应对温度升高和粘度变薄的过程中有余力,较高的是消费者的。但如前所说,水平是根据一定的粘度范围来确定的,比如下面四个的油。虽然水平相同,都是0W40或5W40,但是3M的粘度明显高,S牌和C牌不相上下。这有点像考试。95~100分算A+,100分比95分有点不一样。
高温油粘度性能。
如果低温环境下粘度过高,会导致发动机冷启动时机油流动性差,零件无法及时润滑,所以粘度较低的水平更好。从图中可以看出,5W40由于冬季等级标签值较大,四个的粘度都高于自己的0W40产品。在确定等级时,低温流动性不同的。在0W40和5W40的全合成产品中,3M优于其他产品,而在5W40的半合成产品中,S牌优势明显。
低温油粘度表现。
20世纪60年代以前,除了SAE的粘度分级外,没有有效的控制机油质量的标准:从中提取石蜡不仅有一种方法,而且提取的基础油成分也不同。例如,一些颗粒溶解度高,不易产生杂质,而另一些芳烃成分更多,容易挥发和氧化。因此,美国石油组织(API)开始尝试建立一个标准,这就是今天API分级系统的前身。
04。
API(美国石油组织)的等级制度是什么?
对于汽油发动机来说,API将1960年以前的机油定义为SB,但是当时还有一个很高的等级,叫做APIServiceMS,1968年以后分别被改为APISC或SD。
这一标准从出现到今天已经修订,废除。