Высокоточное аналитическое оборудование
(отдел продаж)
(сервисный отдел)

Вязкость моторных масел в соответствии с SAE J300

Области применения

Кинематическая вязкость при 100 °C является одним из четырех параметров спецификации моторных масел в соответствии с SAE J300. Серия вискозиметров SVM X001 от Anton Paar - это идеальное решение для быстрых, надежных и соответствующих стандартам измерений.

1. Вступление

Вязкость моторных масел является важнейшим параметром для классификации. Почти для всех применений (например, двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей, грузовых автомобилей, водного транспорта, поездов, установок резервного электропитания) она определяется одним общепринятым стандартом-классификацией вязкости моторного масла SAE J300, опубликованной Обществом Автомобильных Инженеров (SAE) в США.
Производители масла должны соответствовать спецификации SAE J300, чтобы пользователи могли полагаться на цифры, указанные на этикетке емкости с маслом.

SAE J300 включает в себя четыре различных теста на вязкость:

  • Кинематическая вязкость с низкой скоростью сдвига (отражает поведение масла в двигателе при рабочих температурах около 100 °C)
  • Высокотемпературная вязкость с высокой скоростью сдвига (HTHS) (испытание для установления баланса между надежной смазочной способностью и не слишком высокой вязкостью для предотвращения отказа двигателя и повышения топливной экономичности)
  • Низкотемпературная вязкость перекачки (максимальная вязкость при установленных  в зависимости от марки масла температурах)
  • Низкотемпературная вязкость проворачивания (моделирование холодного пуска двигателя.

2. Спецификация вязкости в SAE J300

SAE J300 определяет моторные масла в двух различных рядах классов вязкости: одни зимние содержат “W", другие летние не содержат “W”. Кроме того, существуют сезонные (single-grade или monograde) и всесезонные (multi-grade) масла.

Сезонные масла предназначены для использования в довольно небольшом диапазоне вязкости. Они определяются минимальной и максимальной кинематической вязкостью при 100 °C.

Сезонные масла марки “W” определяются минимальной кинематической вязкостью при 100 °C, максимальной вязкостью при проворачивании и прокачке при определенных температурах. Именно по этой причине в период становления смазочных материалов первым двигателям транспортных средств требовалось “зимнее” масло и “летнее” масло.

В настоящее время в основном используются всесезонные масла, определяемые максимальной низкотемпературной вязкостью при проворачивании и прокачке, максимальной/минимальной кинематической вязкостью при 100 °C и минимальной вязкостью HTHS при 150 °C..


Что же означает спецификация вязкости, например, марки 5W-40?

 5W:

Низкотемпературная вязкость при проворачивании макс. 6600 МПа·с при -30 °C

 

Низкотемпературная вязкость при прокачке макс. 60 000 МПа·с при -35 °C

 40: Кинематическая вязкость с низкой скоростью сдвига при 100 °C находится в диапазоне от 12,53 мм2/с до <16,3 мм2
 

Вязкость с высокой скоростью сдвига при 150 °C не менее 3,5 МПа·с


В этом отчете описывается измерение кинематической вязкости с низкой скоростью сдвига при 100 °C в соответствии с ASTM D7042.

3. Образцы


Сорт масла

 Информация об образце
 SAE 0W-8 Полностью синтетическая смазка специально для гибридных автомобилей, где требуется очень низкая вязкость.
 SAE 0W-15 Смазочное масло на основе ПАО (ПолиАльфаОлефиновов) с содержанием сложных эфиров, предназначенное для гибридных автомобилей.
 SAE 0W-30 Синтетическое смазочное масло с длительным сроком службы, используемое в двигателях с системами впрыска топлива высокого давления
 SAE 5W-40 Полностью синтетическое высокоэффективное масло с низким коэффициентом трения для бензиновых и дизельных двигателей
 SAE 10W-60 Высокоэффективное синтетическое масло с содержанием сложных эфиров
 SAE 20W-50 Масло на минеральной основе для классических транспортных средств и двигателей с большим пробегом

4. Измерения

4.1 Настройка оборудования

4.1.1 Оборудование
SVM 2001 с автоподатчиком Xsample 530. SVM обеспечивает измерение вязкости в соответствии с ASTM D7042. Кроме того, он может пересчитывать результаты вязкости с корректировкой на ASTM D445 (в том числе для сформулированных масел при 100 °C). Xsampe 530 позволяет полностью автоматизировать испытания образцов исключая человеческий фактор.
4.1.2 Альтернативное оборудование
Если заказчикам требуются дополнительные параметры, помимо кинематической вязкости SAE J300 при 100 °C (некоторые из них перечислены ниже), подходят следующие настройки:

 Оборудование Дополнительные требования 
 SVM 3001 Плотность в соответствии с ASTM D4052, SAE плотность, относительная плотность при испытании низкотемпературных образцов
 SVM 4001 Плотность в соответствии с ASTM D4052, SAE плотность, относительная плотность, индекс вязкости в соответствии с ASTM D2270, расчетные результаты вязкости/плотности при других температурах
 + Xsample 340  Для автоматического наполнения через шприц и очистки образцов 
 + Xsample 530 Для полностью автоматического наполнения и очистки образцов из магазинов, содержащих различное количество виал   

Дополнительную информацию о низкотемпературных характеристиках смазочных масел можно получить методом температурного сканирования в соответствии с ASTM D5133 с помощью ротационного вискозиметра ViscoQC 300 Anton Paar с температурным устройством PTD 175.

4.2 Настройки

Для тестирования образцов был создан новый метод путем копирования “Стандартного” метода и адаптации настроек..

Настройки измерений

SVM 2001

Метод

SVM SAE J300

Класс точности

Точный

RDV предел

0.10 %

RDD предел 

0.0002 г/см³

Температура      100 °C
Режим измерения

Повторный

Количество повторений (макс.)

5

Автоматическое предувлажнение

Да


 Настройки заполнения/очистки Xsample 530
 Подача воздуха  Низкий (SVM внутренний воздушный насос)
 Автоматическая проверка воздухом перед заполнением      Да
 Растворитель (подключен к R2)  Бензин (100/140)
 Режим заполнения  Режим давления - Постоянное заполнение
 Режим слива         В слив с повторным полосканием
 Режим переполнения      Авто
 Объем заполнение для повторного измерения      1,3 мл
D89IA036EN-A_AppRep_SVMx001_SAE_J300 (2).jpg
D89IA036EN-A_AppRep_SVMx001_SAE_J300 (3).jpg

  В зависимости от свойств масла (например, содержания присадок) может потребоваться соответствующая настройка параметров очистки.

4.3 Калибровка

Используйте только откалиброванный прибор. Калибровка должна проводиться периодически с использованием сертифицированных эталонных стандартов. В соответствии с ASTM D7042 эталонные стандарты должны быть сертифицированы лабораторией, которая соответствует требованиям стандарта ISO/IEC 17025 или соответствующего национального стандарта. Стандарты вязкости должны подходить для основных процедур вискозиметра. Неопределенность для стандартов плотности не должна превышать 0,0001 г/см3 для каждого сертифицированного значения. Следует указать неопределенность (k = 2; уровень достоверности 95 %).
Используйте один или несколько стандартов в диапазоне вязкости вашего образца(образцов). При необходимости примените калибровочную коррекцию для улучшения воспроизводимости. Для выполнения калибровки и применения коррекции обратитесь к Справочному руководству SVM X001.

4.4 Подготовка образца

Как правило, если образец не был только что извлечен из производственной линии или другого резервуара, гомогенизация испытуемого образца может улучшить повторяемость измерений.
Испытанное масло SAE 20W-50 требовало дегазации. Это было выполнено в ультразвуковой ванне при температуре 50 °C в течение 20 минут. Остальные образцы были протестированы без специальной подготовки.
Для получения дополнительной информации о подготовке образцов обратитесь к Справочному руководству SVM X001.

4.5 Заполнение

Перед выполнением измерений убедитесь, что вся система измерительной ячейки, шлангов, соединителей и автоподатчика Xsamle герметичная, чистая и сухая. Для заполнения использовали: магазин на 71 позицию со стеклянными виалами по 12 мл; виалы полностью заполнены и закрыты крышками.

4.6 Очистка

4.6.1 Растворители
Для образцов масла в качестве одного растворителя было достаточно бензина (диапазон кипения от 100 °С до 140 °С) . Для других растворителей и требований к качеству растворителей (осушки измерительной ячейки) обратитесь к Справочному руководству SVM X001.

4.6.2 Процедура очистки
Очистка выполнялась автоматически с использованием определенных настроек в соответствии с разделом 4.2. Для очистки SVM вручную обратитесь к Справочному руководству SVM X001.

5. Результаты

В этом отчете приведены результаты измерений шести различных образцов моторных масел в соответствии со спецификацией вязкости SAE J300. Результаты для каждого образца основаны на средних значениях из серии n = 10 повторных измерений (с очисткой между действительными результатами).
Образцы были измерены в соответствии с ASTM D7042.
Все результаты были получены с использованием откалиброванного оборудования без применения калибровочной коррекции.
SAE J300 определяет минимальные и максимальные значения кинематической вязкости с низкой скоростью сдвига при 100 °C для различных марок моторного масла. В таблице 1 показан диапазон эталонных значений, который должен быть выполнен маслами, чтобы соответствовать стандарту J300. Результаты измерений полученные на SVM сравниваются с этими эталонными значениями.

 Класс вязкости SAE Кинематическая вязкость с низкой скоростью сдвига [мм2/с] при 100 °C MIN  Кинематическая вязкость с низкой скоростью сдвига [мм2/с] при 100 °C MAX
 0W 3.8     
 5W 3.8     
 10W 4.1     
 15W 5.6     
 20W 5.6     
 25W 9.3     
 8 4.0    <6.1   
 12 5.0    <7.1
 16 6.1    <8.2   
 20 6.9  <9.3 
 30 9.3  <12.5 
 40 12.5  <16.3 
 50 16.3  <21.9 
 60 21.9  <26.1 
Таблица 1: Кинематическая вязкость с низкой скоростью сдвига - выдержка из спецификаций класса вязкости SAE J300

5.1 Кинематическая вязкость при 100 °C

В таблице 2 представлены результаты  полученные на SVM в соответствии с ASTM D7042.

Образцы моторного масла Кин. вязкость.[мм2/с; cSt]  Стд. откл.(1 σ) [%]    Повторяемость r, 2 σ [%] 
     SAE OW-8 5.258 0.03    0.05   
     SAE OW-16

7.270

0.01    0.02   
     SAE OW-30 9.925 0.01    0.01   
     SAE 5W-40 14.22 0.02    0.04   
     SAE 1OW-60 22.96 0.01    0.02   
     SAE 2OW-50 17.42 0.06    0.11   

Таблица 2: Результаты кинематической вязкости

В таблице 3 сравниваются результаты измерений, полученные с помощью SVM (ASTM D7042), с данными по диапазонам вязкости указанным в SAE J300.
Образцы моторного масла Кин. вязкость диапазон, указанный в SAE J300 [мм2/с; cSt]
Кин. вязкость.
(по ASTM D7042) [мм2/с; cSt]      
В пределах диапазона

SAE OW-8

4,0 ... 6,1 5.258
да

SAE OW-16

6,1 ... 8,2
7.270 да

SAE OW-30

9,3 ... 12,5 9.925 да

SAE 5W-40

12,5 ... 16,3 14.22 да

SAE 1OW-60

21,0 ... 26,1 22.96 да

SAE 2OW-50

16,3 ... 21,9 17.42 да
Таблица 3: Результаты в сравнении со спецификациями SAE J300


Образцы моторного масла Кин. вязкость диапазон, указанный в SAE J300 [мм2/с; cSt]
Кин. вязкость.
(с корр. D445) [мм2/с; cSt]      
В пределах диапазона
SAE OW-8 4,0 ... 6,1 5.235
да
SAE OW-16 6,1 ... 8,2
7.247 да
SAE OW-30 9,3 ... 12,5 9.901 да
SAE 5W-40 12,5 ... 16,3 14.20 да
SAE 1OW-60 21,0 ... 26,1 22.94 да
SAE 2OW-50 16,3 ... 21,9 17.39 да
Таблица 4: Результаты с корректировкой на D445 в сравнении со спецификациями SAE J300

6. Заключение

SVM 2001, как и любая другая модель SVM X001 с автоподатчиком или без него, идеально подходит для определения кинематической вязкости при 100 °C для спецификации моторного масла SAE J300 при условии выполнения всех требований в соответствии с разделом 4 “Измерения”.
D89IA036EN-A_AppRep_SVMx001_SAE_J300 (4).jpg
Рисунок 1: SVM 3001 с автоподатчиком Xsample 530

7. Литературные источники

Стандарты
  • ASTM D7042
  • ASTM D445
  • SAE J300 (2021)
Сопутствующие документы:
  • Отчет о применении: Измерение моторного масла методом температурного сканирования с помощью ViscoQC 300 (ASTM D5133)
  • Отчет по применению: Измерение вязкости смазочных масел с помощью SVM 3001
  • Отчет о применении: Индекс вязкости базовых и смазочных масел с SVM 4001


Все поля, обозначенные звездочкой *, обязательны для заполнения
(0)