قياس فقد تبخر نواك في الشحوم بواسطة التحليل الحراري الوزني (TGA)

 ينتج عن هذه الطريقة نفس النتائج مثل طرق الاختبار القياسية الأخرى (مثل ASTM D5800 [2]، DIN 51581-1 [3]، JPI-5S-41-93 [4]). توضح هذه المقالة كيفية قياس فقد التبخر بطريقة نواك بالمقارنة مع عينة زيت مرجعية باستخدام التحليل الحراري الوزني (TGA).

مقدمة

إن الزيادة في عمر استخدام مواد التشحيم بالإضافة إلى معدلات تدوير الزيت الأسرع وفترات تغيير الزيت الأطول وانخفاض استهلاك مواد التشحيم، يعني أن مواد التشحيم تتعرض لضغط أكبر. يؤدي ارتفاع درجات الحرارة المقترنة بكميات صغيرة من الزيت ومستوى أداء أعلى إلى زيادة مستمرة في الطلبات على أداء وجودة مواد التشحيم. لضمان استخدام مواد التشحيم بشكل صحيح، يجب تحديدها وتصنيفها بطريقة مناسبة.

تصف المواصفات الخصائص الفيزيائية لزيوت المحركات مثل اللزوجة وفقد التبخر واستقرار القص. يتم اختبار سلوك الأداء أيضًا في اختبارات المحرك. ويشمل ذلك الحماية من التآكل والنظافة بالإضافة إلى التأثير على استهلاك الوقود والتغيرات في زيت المحرك أثناء التشغيل بسبب تغيرات اللزوجة (التثخين). يصدر التصنيف عن منظمات مثل ILSAC أو API أو SAE (انظر جدول الاختصارات).

من المواصفات شائعة الاستخدام فقد التبخر. يمكن أن تتبخر مكونات الكتلة الجزيئية المنخفضة لزيت المحرك، الذي يتكون من أجزاء من الهيدروكربونات المختلفة ذات أطوال تسلسلية وكتل جزيئية مختلفة، تحت ضغط حراري متزايد. ويؤدي هذا عادة إلى زيادة لزوجة مواد التشحيم. وفي الوقت نفسه، يتأثر ذوبان المواد المضافة في الزيت القاعدي. 

يعد التبخر مهمًا لجميع مجموعات مواد التشحيم (مثل الزيوت الاصطناعية أيضًا) في حالة استخدامها في درجات حرارة أعلى. على سبيل المثال مع زيوت المحركات، يمكن أن يحدث فقد التبخر من خلال ارتفاع درجات الحرارة في حلقات المكبس وغيرها. يؤدي هذا الفقد إلى تثخين الزيت غير المرغوب فيه وزيادة استهلاك الزيت. 

اختبار فقد التبخر بطريقة نواك وفقًا لـ ASTM D6375

ظهر اختبار نواك للتحديد الكمي لمعدل فقد التبخر من الزيوت في ظل ظروف قياسية منذ سنوات عديدة. فعلى سبيل المثال، تعمل طريقة الاختبار DIN 51581 [3] على قياس معدل فقد التبخر خلال ساعة واحدة عند 250 درجة مئوية تحت تفريغ الهواء (2 مللي بار).

تم تطوير طريقة اختبار التحليل الحراري الوزني القياسية ASTM D6375 [5] للجمع بين مزايا طريقة الاستشراب الكروماتوغرافي الغازي [6] مع الظروف الواقعية لاختبار نواك التقليدي. وهذه الطريقة أسرع وأكثر موثوقية من كلتا الطريقتين ويمكن تنفيذها مع مواد أقل من العينة.

وفقًا لطريقة ASTM D6375، يتم تسخين العينة بسرعة في بوتقة حتى 249 درجة مئوية ويتم الاحتفاظ بها عند مستوى متساوي الحرارة لمدة 30 دقيقة في درجة الحرارة هذه التي يتم خلالها تسجيل منحنى TGA. إن فقد التبخر بطريقة نواك هو النقص في الكتلة ويصل إلى الوقت المرجعي لنواك. يتم تحديد هذا الوقت مسبقًا في نفس الظروف التجريبية باستخدام زيت مرجعي من نواك. في هذه الطريقة، من المهم أن ترتفع درجة حرارة العينة بسرعة إلى قيمة بين 247 و249 درجة مئوية مع عدم تجاوزها. لمحاكاة طريقة نواك التقليدية، عادة ما يتم تسخين العينة إلى 220 درجة مئوية عند 100 ك/دقيقة ثم إلى 249 درجة مئوية عند 10 ك/دقيقة. يتم تحديد كتلة العينة (ms) التي سيتم استخدامها من القطر الداخلي للبوتقة (d) باستخدام المعادلة التالية:

الاستنتاجات

على مدى السنوات الماضية، تغيرت المطالب المطروحة على مواد التشحيم في العديد من المجالات التطبيقية بشكل ملحوظ. وقد أصبح ثبات الأكسدة الحرارية وانخفاض الميل إلى التبخر وتأثيرها على البيئات الطبيعية وبيئات العمل مهمًا للغاية. أصبح للتطور المبتكر لمواد التشحيم الحديثة وتطبيقها الصحيح عواقب اقتصادية بعيدة المدى. تعمل مواد التشحيم (السائل القاعدي والإضافات) التي تم تحسينها لمختلف المهام، على سبيل المثال مع معدلات فقد التبخر المنخفضة، على

• توفير الطاقة
• تقليل فترات الخدمة
• تقليل التآكل
• زيادة عمر خدمة المحرك
• زيادة الفواصل الزمنية لتغيير الزيت (العمر)

كما تؤدي إلى تحقيق معدلات توفير اقتصادية كبيرة. وبالتالي فإن قياس فقد التبخر بواسطة قياس التحليل الحراري الوزني يعد خطوة هامة في تأهيل مواد التشحيم. يوفر نظام METTLER TOLEDO TGA مع جهاز جمع العينات الآلي والتقييم الأتوماتيكي إنتاجية كبيرة في العينة وتقييم نجاح/فشل سريع للزيت المقصود.

_{قياس فقد التبخر بطريقة نواك في مواد التشحيم بواسطة TGA | تطبيق التحليل الحراري رقم UC 252 | نُشر التطبيق في UserCom 25 للتحليل الحراري من شركة METTLER TOLEDO}