I. Tribology
Tribology adalah ilmu pelumasan, dan pelumas yang diproduksi dengan tujuan dimana semua gesekan perlu diatasi. Karena berbagai keadaan dimana gesekan terjadi pada suhu tinggi/rendah, putaran dan tekanan, dengan adanya air atau asam yang bersifat korosif, pada kondisi vakum total atau lingkungan radioaktif, produsen minyak pelumas harus ahli dalam ilmu formulasi pelumas. Semua pelumas umum terdiri dari satu atau lebih bahan dasar, baik dari minyak mentah atau sintetis, ditambah campuran aditif (bahan kimia), sehingga memberikan kualitas yang baik sesuai kebutuhan.
Memahami bagaimana pelumas bekerja, pertama-tama perlu mempertimbangkan sifat dari dua permukaan yang akan dilumasi.
Setiap mesin akan mengalami perubahan kecil pada komponen-komponen permukaannya. Sifat dari penyimpangan ini akan bervariasi tergantung pada proses permesinan misalnya rolling, turning, grinding, milling, tetapi efeknya adalah sama. Berdasarkan pemeriksaan mikroskopis, permukaan akan tampak kasar. Ketika dua permukaan tersebut dipaksa untuk bergesekan satu sama lain, akan terjadi gaya yang menolak tindakan geser. Gesekan ini akan mengubah permukaan menjadi distorsi, scuffing, microwelding dan akhirnya robek/retak. Sebuah mesin yang dioperasikan dalam kondisi seperti itu tidak akan bertahan lama.
Bila pelumas tersebar rata di atas permukaan, maka akan mengisi ruang antara dua permukaan, sehingga terbentuk lapisan film yang merata. Pergerakan jauh lebih mudah sehingga membantu permukaan untuk bergerak satu sama lain. Kondisi ini disebut pelumasan batas (boundary lubrication) dan merupakan ciri khas dari pelumas yang ada di bearing putaran lambat atau pelumas gemuk slide ways.
Jika permukaan bergerak relatif cepat, dan pelumas cukup, maka pelumas ini akan menyeret antara permukaan, dan mengisi ruang antara. Salah satu permukaan dipaksa untuk 'terbang' akibat dari gaya ke atas yang dihasilkan oleh tekanan dalam film pelumas. Jika cukup gaya angkat yang dihasilkan, maka permukaan cukup terpisah untuk memastikan bahwa tidak ada kontak metal terjadi dan ini mengakibatkan usia mesin menjadi tak terbatas dengan asumsi mesin tidak pernah berhenti. Kondisi ini disebut pelumasan hidrodinamik dan merupakan pelumasan yang diinginkan produsen mesin yang menginginkan sedikit wear dan friction.
Jika semua gerakan relatif antara permukaan berhenti, maka pelumas secara perlahan keluar dari antara permukaan dan syarat pelumasan batas (boundary lubrication) ditetapkan. Gesekan akan meningkat menjadi wear. Alasan inilah yang menjadikan keausan terjadi di bantalan jauh lebih tinggi saat mesin start-up sebelum kondisi pelumasan hidrodinamik benar-benar terbentuk, daripada ketika mesin dioperasikan pada kecepatan desain dan tekanan pelumas yang telah direncanakan.
Parameter yang paling penting dari pelumas adalah viskositas. Viskositas adalah ukuran kekentalan atau kemampuan untuk mengalir. Viskositas pelumas mengontrol ketebalan lapisan oli pada kondisi pelumasan hidrodinamik. Pelumas menjadi lebih tipis bila keadaan panas dan viskositas selalu berhubungan dengan suhu. Hubungan antara viskositas pelumas dengan perubahan suhu disebut Viskositas Indeks (VI). Semakin tinggi VI, semakin rendah perubahan viskositas terhadap suhu. Rentang VI untuk minyak mineral biasa adalah 95-105. Kadang-kadang VI dapat ditingkatkan dengan menambahkan polimer kedalam pelumas, biasanya sering digunakan untuk pelumas multigrade dalam aplikasi mesin otomotif dan sistem hidrolik.
II. Aditif
Berbagai jenis aditif membentuk paket yang mengubah minyak dasar menjadi pelumas berkualitas. Di bawah ini adalah yang paling sering ditemukan dalam aplikasi industri dan kelautan. Beberapa perusahaan menggunakan komponen aditif yang berbeda tetapi umumnya sama.
1. Deterjen
Deterjen digunakan untuk memegang senyawa penetral asam dalam larutan dalam minyak. Biasanya alkalin dan bereaksi dengan asam kuat (sulfat dan nitrat) yang dibentuk pada pembakaran bahan bakar dan yang akan menyebabkan korosi pada mesin internal jika tidak dikontrol. Deterjen netral juga digunakan untuk memberikan anti-korosi, antiwear dan bahkan sifat tekanan yang ekstrim untuk minyak. Overbased deterjen adalah garam dari logam alkali tanah seperti kalsium dan magnesium yang mengandung logam alkali lebih dari yang dibutuhkan untuk pembuatannya. yang memiliki deterjen yang baik dan kemampuan yang sangat baik untuk menetralisir asam kuat.
Deterjen digunakan untuk memegang senyawa penetral asam dalam larutan dalam minyak. Biasanya alkalin dan bereaksi dengan asam kuat (sulfat dan nitrat) yang dibentuk pada pembakaran bahan bakar dan yang akan menyebabkan korosi pada mesin internal jika tidak dikontrol. Deterjen netral juga digunakan untuk memberikan anti-korosi, antiwear dan bahkan sifat tekanan yang ekstrim untuk minyak. Overbased deterjen adalah garam dari logam alkali tanah seperti kalsium dan magnesium yang mengandung logam alkali lebih dari yang dibutuhkan untuk pembuatannya. yang memiliki deterjen yang baik dan kemampuan yang sangat baik untuk menetralisir asam kuat.
2. Dispersan
Dispersan akan menjaga jelaga sisa pembakaran dalam larutan pelumas, karena itu mencegah deposisi sebagai lumpur atau lacquer. Dispersan ini habis dengan waktu, yang menjadi alasan penting untuk mengganti pelumas yang sudah terkontaminasi.
Dispersan akan menjaga jelaga sisa pembakaran dalam larutan pelumas, karena itu mencegah deposisi sebagai lumpur atau lacquer. Dispersan ini habis dengan waktu, yang menjadi alasan penting untuk mengganti pelumas yang sudah terkontaminasi.
3. Antioksidan
Antioksidan menunda atau menghambat proses pembusukan yang terjadi secara alami dalam pelumas, sering disebut sebagai 'umur' pelumas atau oksidasi karena udara. Proses oksidasi menimbulkan pembentukan gumpalan, lak dan lumpur yang mengakibatkan peningkatan keasaman dan kekentalan. Oksidasi berlebihan adalah alasan umum untuk mengganti pelumas, biasanya karena keasaman atau viskositas telah melebihi ambang batas yang diperbolehkan. Beberapa antioksidan juga berfungsi pada suhu di atas sekitar 100 ° C dengan de-activating permukaan logam.
Antioksidan menunda atau menghambat proses pembusukan yang terjadi secara alami dalam pelumas, sering disebut sebagai 'umur' pelumas atau oksidasi karena udara. Proses oksidasi menimbulkan pembentukan gumpalan, lak dan lumpur yang mengakibatkan peningkatan keasaman dan kekentalan. Oksidasi berlebihan adalah alasan umum untuk mengganti pelumas, biasanya karena keasaman atau viskositas telah melebihi ambang batas yang diperbolehkan. Beberapa antioksidan juga berfungsi pada suhu di atas sekitar 100 ° C dengan de-activating permukaan logam.
4. Aditif Anti-Foam
Zat yang mencegah pelumas berbusa. Udara yang terperangkap dalam minyak pelumas bisa menyebabkan kekurangan pelumas karena adanya gelembung udara pada permukaan kontak. Hal ini dapat menyebabkan kegagalan komponen bergerak. Hal ini penting diperhatikan bagi sistem gear box, dimana airation sering bekerja berat dalam kondisi yang normal.
Zat yang mencegah pelumas berbusa. Udara yang terperangkap dalam minyak pelumas bisa menyebabkan kekurangan pelumas karena adanya gelembung udara pada permukaan kontak. Hal ini dapat menyebabkan kegagalan komponen bergerak. Hal ini penting diperhatikan bagi sistem gear box, dimana airation sering bekerja berat dalam kondisi yang normal.
5. Pour Point Depressants
Minyak Mineral, terutama yang mempunyai viskositas tinggi dan proses refinering yang sederhana, mengandung lilin parafin yang akan mulai mengkristal pada suhu rendah. Proses ini cepat meningkatkan viskositas pelumas dan menyebabkan kristalisasi lebih cepat karena suhu terus menurun. Pour Point Depressants mencegah meningkatkan viskositas, biasanya dengan mencegah aglomerasi kristal lilin yang terbentuk diawal.
Minyak Mineral, terutama yang mempunyai viskositas tinggi dan proses refinering yang sederhana, mengandung lilin parafin yang akan mulai mengkristal pada suhu rendah. Proses ini cepat meningkatkan viskositas pelumas dan menyebabkan kristalisasi lebih cepat karena suhu terus menurun. Pour Point Depressants mencegah meningkatkan viskositas, biasanya dengan mencegah aglomerasi kristal lilin yang terbentuk diawal.
6. Aditif Anti-Wear dan Extreme Pressure
Kedua jenis aditif ini mengurangi keausan permukaan logam. Aditif anti aus yang paling umum adalah zinc dan phosphorus-based. Aditif Extreme Pressure (EP) bertugas dengan cara yang sama dan biasanya terbuat dari berbagai proporsi kimia sulphur dan phosphorus. Keduanya mengikat permukaan logam membentuk kekuatan film yang membatasi kerusakan dari mikro-seizure jika film pelumas pecah. Sulphur juga berfungsi sebagai pelindung yang sama untuk komponen injeksi bahan bakar.
Kedua jenis aditif ini mengurangi keausan permukaan logam. Aditif anti aus yang paling umum adalah zinc dan phosphorus-based. Aditif Extreme Pressure (EP) bertugas dengan cara yang sama dan biasanya terbuat dari berbagai proporsi kimia sulphur dan phosphorus. Keduanya mengikat permukaan logam membentuk kekuatan film yang membatasi kerusakan dari mikro-seizure jika film pelumas pecah. Sulphur juga berfungsi sebagai pelindung yang sama untuk komponen injeksi bahan bakar.
7. Polymer Thickeners
Aditif ini digunakan jika karakteristik viskositas minyak pada temperatur yang berbeda perlu diubah. Minyak Multigrade, dengan beberapa pengecualian, mengandung polimer untuk mengentalkan minyak monograde dari kelas ringan dan memberikan multigrade properti, yaitu mereka dapat berfungsi lebih baik pada temperatur yang lebih rendah sementara mempertahankan karakteristik suhu tinggi. Beberapa pihak menetapkan penggunaan minyak multigrade dalam peralatan darurat karena viskositas yang sangat baik terhadap karakteristik suhu. Jenis aditif juga digunakan dalam beberapa minyak hidrolik untuk mengatur viskositas/karakteristik suhu.
Aditif ini digunakan jika karakteristik viskositas minyak pada temperatur yang berbeda perlu diubah. Minyak Multigrade, dengan beberapa pengecualian, mengandung polimer untuk mengentalkan minyak monograde dari kelas ringan dan memberikan multigrade properti, yaitu mereka dapat berfungsi lebih baik pada temperatur yang lebih rendah sementara mempertahankan karakteristik suhu tinggi. Beberapa pihak menetapkan penggunaan minyak multigrade dalam peralatan darurat karena viskositas yang sangat baik terhadap karakteristik suhu. Jenis aditif juga digunakan dalam beberapa minyak hidrolik untuk mengatur viskositas/karakteristik suhu.
8. Aditif Pelindung Karat
Termasuk juga untuk melindungi permukaan logam dari korosi atmosfir, terutama ketika mesin idle atau pada saat perbaikan. Juga termasuk bahan alkali untuk menetralisir asam kuat karena mereka terbentuk selama pembakaran. Aditif ini juga mengandung bahan detergensi.
Termasuk juga untuk melindungi permukaan logam dari korosi atmosfir, terutama ketika mesin idle atau pada saat perbaikan. Juga termasuk bahan alkali untuk menetralisir asam kuat karena mereka terbentuk selama pembakaran. Aditif ini juga mengandung bahan detergensi.