ไขข้อข้องใจ..SAE คืออะไร ทำไมต้องรู้

2020-12-14 PRO.THEO HENRY 6951 VIEWS

ความหมายของ SAE และลักษณะสำคัญสำหรับเครื่องยนต์ และน้ำมันเกียร์ตามมาตรฐาน SAE J300 และ J306

เกรดความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นถูกกำหนดโดยสมาคมวิศวกรยานยนต์แห่งสหรัฐอเมริกา SAE (Society of Automotive Engineers) ปัจจุบัน แบ่งเป็น 11 เกรด ได้แก่ ความหนืดเดี่ยว สําหรับเขตร้อน SAE 20, 30, 40, 50, 60 และความหนืดเดี่ยว สําหรับเขตหนาว 0W, 5W, 10W, 15W, 20W และ 25W โดยชนิดความหนืดที่ผู้ค้าน้ำมันขอความเห็นชอบ จะรับเฉพาะความหนืดใดความหนืดหนึ่ง หรือจะรวมตัวเลขความหนืดเดียวที่ใช้ในเขตร้อน และเขตหนาว ไว้ด้วยกันเป็นน้ำมันชนิดความหนืดรวม (Multi grade) ก็ได้ เช่น 5W-40, 10W-30, 15W-40, 20W-50 เป็นต้น

ดังนั้น ปัจจุบันน้ำมันเกรดรวมต้องมีคุณสมบัติความหนืด 2 ตัว เกรดความหนืดของพวกเขาประกอบด้วยตัวเลข 2 ตัว เช่น 5W-40

· 5W หมายถึง ค่าการทนอุณหภูมิเย็น ที่จะสามารถรองรับได้ (“ในฤดูหนาว”) หรือ อีกความหมายก็คือ การบ่งบอกถึงอัตราส่วนผสม ว่าน้ำมันเครื่องประเภทนี้ มีส่วนผสมของวัตถุดิบหลักเกรดสังเคราะห์ ในปริมาณเท่าไหร่ ซึ่งหากน้ำมันประเภทใด มีส่วนผสมของวัตถุดิบเกรดสังเคราะห์มาก ก็จะส่งผลให้เลขหน้า W เป็นค่าที่น้อย (เลขหน้า W ของน้ำมันเครื่องต่ำสุดคือ 0W)

· 40 หมายถึง ค่าการทนอุณหภูมิร้อน ที่จะสามารถรองรับได้ (“ในฤดูร้อน”) หรือ อีกความหมายก็คือ ค่าความข้นเหนียวของน้ำมันเครื่อง ซึ่งถ้าหากต้องการน้ำมันเครื่องที่มีประสิทธิภาพ เน้นในการประหยัดพลังงานเชื้อเพลิงมาก ๆ จึงมีความจำเป็นที่จะต้องเลือกใช้ค่าความหนืดที่น้อย เช่น SAE 20 เป็นต้น

เกรดความหนืด SAE และ W สำหรับน้ำมันเครื่อง

SAE Grade	Cranking	Pumping
0W	3,250 cP at -30^◦C	60,000 cP at -40^◦C
5W	3,500 cP at -25^◦C	60,000 cP at -35^◦C
10W	3,500 cP at -20^◦C	60,000 cP at -30^◦C
15W	3,500 cP at -15^◦C	60,000 cP at -25^◦C
20W	4,500 cP at -10^◦C	60,000 cP at -20^◦C
25W	6,000 cP at -5^◦C	60,000 cP at -15^◦C

ตารางแนะนำความหนืดสำหรับน้ำมันเครื่อง เมื่อเทียบกับอุณหภูมิภายนอก (◦C)

ขอขอบคุณ : https://www.machinerylubrication.com/Read/30197/choose-engine-oil

สินค้าน้ำมันเครื่อง SK ZIC ของบริษัท SK ที่เกาหลีใต้ ที่มีโรงกลั่นที่สามารถผลิต BASE OIL GROUP III วัตถุดิบหลักเกรดเกรดสังเคราะห์แท้ จำหน่ายให้กับวงการน้ำมันเครื่องทั่วโลก โดยโรงกลั่นมีของ SK มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 1 ของเอเชีย และใหญ่เป็นอันดับ 2 ของโลก

ทั้งนี้จากข้างต้น เลขหน้า W บ่งบอกถึงค่าความสังเคราะห์ของน้ำมันเครื่อง ดังนั้น อัตราส่วนผสมของวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตสินค้าน้ำมันเครื่อง SK ZIC สามารถแจกแจงได้ดังต่อไปนี้

0 W = YUBASE +
5 W =   BASE OIL GROUP III
10 W =   BASE OIL GROUP III + BASE OIL GROUP II, (เพื่อลดทอนประสิทธิภาพให้ต่ำกว่า 5W)
15 W = BASE OIL GROUP III + BASE OIL GROUP II, (เพื่อลดทอนประสิทธิภาพให้ต่ำกว่า 10W)
20 W = BASE OIL GROUP II, (BASE OIL GROUP ต่ำสุด ที่เลือกใช้ในการผลิตเป็นน้ำมันเครื่อง SK ZIC คือวัตถุดิบเกรดกึ่งสังเคราะห์เท่านั้น)

** ซึ่งจะแตกต่างกับน้ำมันเครื่องที่ผลิตขึ้นภายในประเทศ จะนิยมใช้ BASE OIL GROUP I เป็นวัตถุดิบหลักตั้งต้น หรือมีส่วนผสมของ BASE OIL GROUP I ในปริมาณที่มาก เพื่อลดต้นทุนในการผลิต แต่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้งานของน้ำมันเครื่องโดยตรง

น้ำมันเครื่องส่วนใหญ่ของรถยนต์จะเป็นน้ำมันเกรดรวม ในขณะที่น้ำมันสำหรับการใช้งานที่จำกัด เช่น สำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้ในงานเกษตรกรรม มักจะใช้เป็นน้ำมันเป็นแบบเกรดเดี่ยว ในขณะที่ตัวเลขทั้งสองระบุเกรดความหนืด SAE ดัชนีความหนืดจะแสดงการเปลี่ยนแปลงความหนืดของอุณหภูมิ

จากข้อมูลในตารางด้านล่าง ชี้ให้เห็นภาพรวมของข้อกำหนดด้านน้ำมัน ข้อมูลการวัดน้ำมันเครื่อง และน้ำมันเกียร์ในช่วงอุณหภูมิต่าง ๆ

ตารางความหนืด และข้อมูลวิธีการวัด

Kinematic viscosity ที่ 40 ◦C และ 100 ◦C – กำหนดตาม ASTM D445 ซึ่งสามารถใช้วิธีการอื่นตามมาตรฐาน ASTM D7042 ก็สามารถให้ผลลัพธ์ที่เท่ากัน

High Shear Rate Viscosity ที่อุณหภูมิสูง 150 ◦C – กำหนดตาม ASTM D4683, CEC L-36-A-90 (ASTM D 4741) หรือ ASTM DS481

ความหนืดของน้ำมันเครื่องที่อุณหภูมิสูง

SAE Viscosity Grade	Min. Viscosity [mm^²/s] at 100 ^◦C	Max. Viscosity [mm^²/s] at 100 ^◦C	High Shear Rate Viscosity [mPa.s] at 150 ^◦C
0W	3.8	–	–
5W	3.8	–	–
10W	4.1	–	–
15W	5.6	–	–
20W	5.6	–	–
25W	9.3	–	–
20	5.6	<9.3	2.6
30	9.3	<12.5	2.9
40	12.5	<16.3	2.9*
40	12.5	<16.3	3.7**
50	16.3	<21.9	3.7
60	21.9	<26.1	3.7

* 0W-40, 5W-40 & 10W-40grades
** 15W-40, 20W-40, 25W-40 & 40 grades
ขอขอบคุณ : https://wiki.anton-paar.com/en/sae-viscosity-grades/

ความหนืดของน้ำมันเครื่องที่อุณหภูมิต่ำ

ความหนืดของน้ำมันเครื่อง ที่อ่างน้ำมันเครื่องในช่วงอากาศหนาวจะมีความหนืดที่สูงขึ้น การวัดความหนืดของน้ำมัน จะเป็นไปตามข้อกำหนดตามมาตรฐาน ASTM D5293 (Cold Cranking Simulator) ขั้นตอนนี้ จะจำลองการสตาร์ทเครื่องยนต์สันดาปภายใน ขณะที่มีอุณหภูมิเย็น อุณหภูมิที่ปั๊มจะสามารถดูดขึ้นมาได้ สูงสุด 60,000 mPa.s (mPa.s คือ หน่วยของความหนืดชนิดไดนามิก มีหน่วยวัดเป็น Pa .s (Pascalsecond) หรือ mPa. s ในระบบ SIและ P (Poise) หรือ cP ในระบบ CGS ระบบหน่วยทั้งสอง มีความสัมพันธ์กัน คือ 1 mPa. s = 1 cP) อุณหภูมิที่กำหนดขึ้นอยู่กับ ระดับความหนืดของน้ำมันตามมาตรฐาน SAE J300 การกำหนดค่าความหนืดและความเค้น ที่เกิดขึ้นตามมาตรฐาน ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 หรือ ASTM D6896 (เครื่องวัดความหนืด)

SAE Viscosity Grade	Cranking viscosity [mPa .s] max. at Temp. [^◦C]	Pumping Viscosity [mPa .s] max. at Temp. [^◦C]
0W	6,200 at -35 ^◦C	60,000 at -40 ^◦C
5W	6,600 at -30 ^◦C	60,000 at -35 ^◦C
10W	7,000 at -25 ^◦C	60,000 at -30 ^◦C
15W	7,000 at -20 ^◦C	60,000 at -25 ^◦C
20W	9,500 at -15 ^◦C	60,000 at -20 ^◦C
25W	13,000 at -10 ^◦C	60,000 at -15 ^◦C
20	–	–
30	–	–
40	–	–
50	–	–
60	–	–

ขอขอบคุณ : https://wiki.anton-paar.com/en/sae-viscosity-grades/

เกรดความหนืดของน้ำมันน้ำมันเกียร์ที่ช่วงอุณหภูมิต่าง ๆ

SAE Viscosity Grade	Max. Temperature for 150,000 cP [^◦C] (ASTM D2983)	Min. Viscosity [mm²/s] at 100 ^◦C (ASTM D445)	Max. Viscosity [mm²/s] at 100 ^◦C (ASTM D445)
70W	-55	3.72	–
75W	-40	4.4	–
80W	-26	5.29	–
85W	-12	6.46	–
80	–	8.02	<11.0
85	–	10.15	<13.5
90	–	13.13	<18.5
110	–	17.4	<24.0
140	–	23.74	<32.5
190	–	33.33	<41.0
250	–	48.49	–