น้ำมันเกียร์

1. น้ำมันเกียร์มีการแบ่งเกรดตามการใช้งานอย่างไร

ประเภทของน้ำมันเกียร์และเฟืองท้ายตามมาตรฐานของ API แบ่งได้ดังนี้

         •   GL – 1 เป็นการใช้งานของเกียร์ประเภทเฟืองเดือยหมู เฟืองหนอน ในสภาพงานเบา โดยไม่จำเป็นต้องเติมสารเพิ่มคุณภาพ

         •   GL – 2 ใช้สำหรับงานของเกียร์ประเภทเฟืองหนอน เพลาล้อ ซึ่งเป็นงานหนักกว่าประเภท GL – 1 น้ำมันที่ใช้ควรมีสารเพิ่มคุณภาพเพื่อป้องกันการสึกหรอ

         •   GL – 3 ใช้สำหรับงานของเกียร์ประเภทเฟืองเดือยหมูและกระปุกเกียร์ที่มีสภาพความเร็ว และการรับแรงขนาดปานกลาง ใช้น้ำมันที่มีสารเพิ่มคุณภาพแรงกดขนาดสูงปานกลาง

         •   GL – 4 ใช้สำหรับสภาพงานของเกียร์ประเภทเฟือง ไฮปอยด์ (hypoid) ที่ทำงานหนักปานกลางมีคุณลักษณะของการทำงานขั้น MIL – L-2105

         •   GL – 5 ใช้สำหรับสภาพงานของเกียร์ประเภทเฟืองไฮปอยด์ ที่ทำงานหนักมากและมีคุณลักษณะของงานขั้น MIL – L-2105B, C หรือใกล้เคียงกับ MOT CS 3000B (มาตรฐานของอังกฤษ)

         •   1.6 GL – 6 ใช้สำหรับงานของเกียร์ประเภทเฟืองไฮปอยด์ที่มีแนวเยื้องศูนย์กลางมากกว่า 2.0 นิ้ว และประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ของเส้นผ่าศูนย์กลางของเฟืองตัวใหญ่และมีความเร็วสูง เช่น Ford M2C105A

         •   1.7 ส่วนประเภทน้ำมันเกียร์ตามมาตรฐานทางการของสหรัฐอเมริกาขณะนี้มีอยู่อย่างเดียวคือ MIL – L-2105C ซึ่งมีคุณภาพสูงกว่า MIL – L-2105 ในด้านที่ว่าสามารถรับแรงกดได้สูงกว่า มีอายุการใช้งานนานกว่า น้ำมันเกียร์ MIL – L-2105C เป็นน้ำมันหล่อลื่นอเนกประสงค์ใช้กับเฟืองยานยนต์ทั่วไปที่ต้องรับแรงกดสูง มีแรงกระแทกและอัตราความเร็วสูง MIL – L-2105 ถึงแม้จะยกเลิกเป็นทางการแล้ว แต่ในวงการอุตสาหกรรมก็ยังอ้างถึงอยู่

2. น้ำมันเกียร์แบ่งตามความข้นใส

สมาคมวิศวจักรยานยนต์ได้ตั้งมาตรฐานสำหรับกำหนดความข้นใสของน้ำมันเกียร์ไว้ดัง (ตาราง 2.1)

ตารางที่ 2.1 การกำหนดความข้นใสของน้ำมันเกียร์ตามมาตรฐาน SAE J306

    ระดับ SAE               อุณหภูมิสูงสุดที่ความข้นใส                 ค่าความข้นใส

150,000 cP (°C)      ที่อุณหภูมิ 100c (cSt)      ที่อุณหภูมิ 210 °F (SUS)

75W – 40                      สูงกว่า 4.1                             40-49

80W – 26                      สูงกว่า 7.0                             49-63

85W – 12                      สูงกว่า 11.0                            63-74

90 –                              13.5-24.0                            74-120

140 –                             24.0-41.0                          120-200

250 –                            สูงกว่า 41.0                         สูงกว่า 200

ตารางที่ 2.2 การกำหนดความข้นใสของน้ำมันเกียร์ตามมาตรฐาน MIL – L-2105C

  ระดับ SAE   อุณหภูมิสูงสุดที่ความข้นใส    ค่าความข้นใสที่ 100c (cSt)

150,000 cP

75 W                   – 40                             สูงกว่า 4.1

80 W/ 90                – 26                            13.5 – 24.0

85 W/140               – 12                            24.0 – 41.0

                3. สารเพิ่มคุณภาพในน้ำมันเกียร์มีสารอะไรบ้าง

สารเพิ่มคุณภาพสำหรับน้ำมันเกียร์ น้ำมันหล่อลื่นระบบส่งกำลัง เกียร์ และเฟืองท้ายของยานยนต์จะต้องมีสารเพิ่มคุณภาพที่จำเป็น อย่างน้อยก็ต้องมีสารเพิ่มคุณภาพต่อไปนี้

                3.1 สารป้องกันการเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจน

                3.2 ป้องกันการเกิดฟองในน้ำมัน การเกิดฟองในน้ำมันหล่อลื่นเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา เพราะทำให้ประสิทธิภาพหล่อลื่นลดลง จึงมีการเติมสารเคมีบางอย่างลงไปเพื่อป้องกันการเกิดฟองในน้ำมันซึ่งเนื่องมาจากความเร็วของชิ้นงานที่ตีกวนน้ำมันด้วยความเร็วสูง สารเคมีที่ป้องกันการเกิดฟองในน้ำมันอาจใช้พวกซิลิโคนโพลีเมอร์หรือโพลีเมทิลไซโลแซน ถ้าใช้สารนี้ที่มีความเข้มข้นสูงจะต้องใช้ในปริมาณน้อยกว่า 0.001 เปอร์เซ็นต์

                3.3 สารช่วยรับแรงกดสูง คุณสมบัตินี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับน้ำมันหล่อลื่นที่จะต้องถูกนำไปใช้ในสภาวะที่มีการหล่อลื่นแบบกึ่งสมบูรณ์และในสภาพที่มีแรงกดมาก ซึ่งจะก่อให้เกิดการเสียดสีที่รุนแรงและมีความร้อนสูง คุณสมบัติเหล่านี้ได้มาโดยการเติมสาร EP จะแตกตัวออกมา ธาตุเหล่านี้ได้แก่ กำมะถัน คลอรีน ฟอสฟอรัส และไอโอดีน ซึ่งเป็นธาตุที่ไวต่อปฏิกิริยาทางเคมีมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ธาตุที่แตกตัวออกจากสารประกอบนี้ จะเข้าทำปฏิกิริยากับเนื้อโลหะทันทีเกิดเป็นสารประกอบใหม่ระหว่างโลหะและธาตุนั้น และจะช่วยเคลือบผิวของโลหะที่มีการเสียดสีกันนั้นไว้ได้สารประกอบใหม่นี้จะทนต่อแรงกดอัดและความร้อนได้สูงมาก ดังนั้นเมื่อเกิดสารนี้ขึ้นแล้วจึงสามารถช่วยป้องกันการสึกหรอได้เป็นอย่างดี สาร EP เหล่านี้ได้แก่

                จะเห็นได้ว่าสาร EP ที่ใส่ลงไปในน้ำมันหล่อลื่นจะทำงานได้ดีเฉพาะที่อุณหภูมิสูง ๆ เท่านั้นในกรณีที่แรงอัดแลการเสียดสีไม่มากหรือรุนแรงพอที่จะทำให้เกิดอุณหภูมิเฉพาะจุดที่สูงพอที่จะเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวข้างต้นได้ สารเคมีเหล่านี้ก็จะไม่ทำหน้าที่ของมัน สารเหล่านี้จึงมีประโยชน์เฉพาะกรณีที่สัมผัสต้องรับแรงที่สูงมาก เป็นจุด ๆ และที่ ๆ มีเสียดสีมากเท่านั้น เช่น ในกรณีของเฟืองเกียร์แบบไฮปอยด์ที่ใช้เป็นเฟืองท้ายของรถยนต์และรถบรรทุกซึ่งต้องการน้ำมันเกียร์แบบมีสาร EP เหล่านี้ รถที่สร้างในระยะหลัง ๆ จึงมีอัตราทดที่เฟืองท้ายสูง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งรถยนต์นั่งที่ทำเพลาส่งไว้เอียงมาก ๆ ในการส่งกำลังจากห้องเกียร์ไปยังเฟืองท้ายจะทำให้เฟืองไฮปอยด์ตัวขับและตัวตามต้องเยื้องศูนย์ไปมากการเสียดสีและการงัดกัน(interference)ของฟันเกียร์จะมีในอัตราที่สูงมาก จึงจำเป็นต้องใช้เกียร์ที่มีสาร EP เหล่านี้

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วว่า สาร EP มีประโยชน์เฉพาะในที่จำเป็นเท่านั้น ในที่ที่ไม่จำเป็น สารเหล่านี้นอกจากจะทำให้น้ำมันหล่อลื่นมีราคาแพงขึ้นโดยใช่เหตุแล้ว ยังอาจเป็นโทษด้วย ทั้งนี้เพราะสาร EP เป็นสารประกอบของธาตุที่ไวต่อปฏิกิริยาทางเคมีมาก ดังนั้นจึงสามารถเกิดปฏิกิริยาที่เป็นอันตรายต่อโลหะบางอย่างได้ในกรณีที่ธาตุนั้น ๆ แตกตัวออกมา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โลหะประเภททองเหลือง ทองแดง บรอนซ์ และพวกโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (non-ferrous) ทั้งหลายอาจถูกทำลายได้โดยง่ายจากปฏิกิริยาของสาร EP ที่เป็นสารประกอบของกำมะถันหรือคลอรีน นอกจากนั้นในกรณีที่มีน้ำหรือความชื้นเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย สารเหล่านี้จะแปรสภาพเป็นกรดที่กัดกร่อนโลหะได้ เนื่องจากการทำปฏิกิริยากับน้ำ ดังนั้นในการผลิตน้ำมันหล่อลื่นที่ผสมสาร EP สำหรับงานหล่อลื่นของเครื่องจักรแต่ละประเภท ผู้ผลิตจะต้องคำนึงถึงโลหะที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ด้วยว่า สามารถทนต่อปฏิกิริยาของสารเคมีเหล่านี้ได้หรือไม่ และทนได้ในระดับมากน้อยเพียงใด

สาร EP ที่ผลิตขึ้นมาจากสารประกอบของธาตุต่างชนิดกันจะให้คุณสมบัติในการต้านทานแรงกดสูงไม่เท่ากัน และนอกจากนั้นปฏิกิริยาของธาตุที่แตกตัวออกมาจากสารประกอบเหล่านี้เพื่อที่จะทำปฏิกิริยากับผิวของโลหะในระหว่างการเสียดสี เพื่อเคลือบผิวโลหะนั้น ๆ ยังมีไม่เท่ากันอีกด้วย เช่น สารประกอบของธาตุกำมะถันให้ประสิทธิภาพในการป้องกันการสึกหรอดีมาก และทนอุณหภูมิได้สูงถึง 650 องศาเซลเซียส แต่ใช้ไม่ค่อยได้ผลนักกับโลหะประเภทเหล็กที่มีส่วนผสมของโครเมี่ยมสูง สารประกอบของธาตุคลอรีนให้ผลดีกับโลหะประเภทดังกล่าวในระดับอุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส ส่วนฟอสฟอรัสให้ผลดีกับโลหะบางชนิดในระดับอุณหภูมิไม่เกิน 180 องศาเซลเซียส เป็นต้น ดังนั้นจึงได้มีการผสมสาร EP เหล่านี้หลายตัวลงไปในน้ำมันหล่อลื่นแต่ละชนิดในอัตราส่วนต่าง ๆ กัน ซึ่งมีผลทำให้ระดับการต้านทานแรงกดอัดสูงต่างกันไปด้วย