ชุดที่ 3
การบำ � รุ ง รั ก ษา เครื่ อ งจั ก รกล อย่ า ง สมํ่ า เสมอในขณะใช้ งาน การบำ � รุ ง รั ก ษา ที่ ถู ก ต้ อ ง ใ น ข ณ ะ ใช้ ง านจะเป็ น วิ ธีที่ จะให้ เ ครื่ อ งจั ก รกล มี อ ายุ ยื น นาน และ ผลิ ต ภั ณ ฑ์ ห ล่ อ ลื่ น ที่ ใช้มีอายุการใช้งานที่ยืนนานด้วยเพื่อความมั่นใจได้ว่าเมื่อถึง กำ�หนดถ่ายเปลี่ยนแล้วผลิตภัณฑ์หล่อลื่นที่ถ่ายเปลี่ยนออก มายังอยู่ในสภาวะที่สามารถใหความคุ้มครองเครื่องจักรกลมิ ให้เกิดการสึกหรอในอัตราที่เกินปกติ แนวทางที่ควรยึดถือมี ดังนี้ • ควรหมั่นสังเกตความเปลี่ยนแปลงของผลิตภัณฑ์ หล่อลื่นในระบบในเรื่องสีระดับ อัตราการพร่องและสภาพ เพราะสิ่งเหล่านี้เป็นตัวบ่งชี้ถึงปัญหาที่เกิดขึ้น เช่น หากสี นํ้ามันหล่อลื่นขุ่น แสดงว่ามีนํ้ารั่วไหลเข้ามาปะปน จะทำ�ให้ การหล่อลื่นลดประสิทธิภาพลงและอาจเกิดสนิมในเครื่อง ได้ อัตราการพร่องหากมากผิดปกติ แสดงว่ามีการรั่วซึมของ ระบบหล่อลื่น และหากมากขึ้นอาจเกิดการขาดนํ้ามัน ทำ�ให้ เครื่องจักรสึกหรอได้ • ควรถ่ายเปลี่ยนผลิตภัณฑ์หล่อลื่นตามกำ�หนดที่ผู้ ผลิตเครื่องแนะนำ� และการถ่ายเปลี่ยนต้องมั่นใจว่าเติมถูก ชนิด ในปริมาณที่พอดี ไม่มากไปหรือน้อยไป และมีการบันทึก เพื่ อ อ้ า งอิ ง ต่ อ ไป ต้ อ งระมั ด ระวั ง มิ ให้ เ กิ ด การใช้ ป ะปนกั บ ผลิตภัณฑ์หล่อลื่นเกรดอื่น • หม้อกรองนํ้ามันหล่อลื่น หม้อกรองอากาศ และ หม้อกรองเชื้อเพลิง ต้องหมั่นล้างและเปลี่ยนตามกำ�หนดหรือ เมื่อเสื่อมสภาพ
• ควรหมั่นปรับแต่งเครื่องจักรกลให้ถูกต้องเสมอ เช่น ตั้งศูนย์ ปรับแต่งรอบการเผาไหม้ เป็นต้น • เมื่อทำ�การถอดซ่อมแซมชิ้นส่วน ให้เช็ดล้างให้ สะอาดก่อนนำ�มาประกอบ และเมื่อต้องเติมนํ้ามันใหม่ ควร ฟลั ช ล้ า งระบบด้ ว ยนํ้ า มั นชนิ ด นั้ นก่ อ นเพื่ อ แน่ ใจว่ า ระบบ สะอาดก่อนเติมนํ้ามันใหม่และเริ่มใช้งาน • ควรใช้เครื่องจักรกลตามกำ�ลังความสามารถ และ ใช้อย่างถนอม
แรงเสียดทาน หรือ ความฝืด คือแรงซึ่งต่อต้านการ เคลื่อนที่ของผิวหน้าหนึ่งบนอีกผิวหน้าหนึ่งใน เครื่องจักร กล พลั ง งานที่ ต้ อ งเสี ย ไปเพื่ อ เอาชนะความฝื ด ทำ � ให้ ประสิทธิภาพของเครื่องจักรตํ่าลง และพลังงานที่สูญเสียไป อยู่ในรูปของความร้อนที่อาจจะเป็นอันตรายและผลเสียต่อ เครื่องจักรได้ แรงเสียดทานนี้เกิดจากความขรุขระของผิว หน้าที่มาสัมผัสกันและการหลอมตัวติดกันเป็นจุดๆ ผิวหน้า ของโลหะที่แม้ได้รับการขัดมันมาอย่างดี เมื่อนำ�มาส่องดูด้วย กล้องขยายกำ�ลังสูงจะเห็นว่าประกอบไปด้วยยอดแหลมและ หลุมลึกมากมาย ดังนั้นเมื่อผิวหน้าหนึ่งถูกนำ�มาสัมผัสกับอีก ผิวหน้าหนึ่ง บริเวณที่สัมผัสกันจริงๆ นั้นจึงเป็นจุดเล็กๆ ที่ ยอดแหลมไปแตะกับผิวตรงข้าม จุดที่เล็กมากๆเหล่านี้ ต้อง รับนํ้าหนักที่กดหน้าสัมผัสทั้ง 2 เข้าด้วยกัน และแรงกดที่สูง มากนี้ก็ทำ�ให้จุดสัมผัสเหล่านั้นหลอมติดกันได้ แรงเสียดทาน ของการเสียดสีระหว่างผิวหน้าเช่นนี้ จึงเป็นแรงที่ต้องใช้ใน การหักและการฉีกจุดเชื่อมติดให้ขาดจากกัน นอกจากนั้นแล้ว ในขณะที่กำ�ลังเคลื่อนที่ ยอดสูงๆ ก็ยังสามารถกีดขวางซึ่งกัน และกัน เช่น ชนกันแตกหัก หรือต้องครูดไถไปบนอีกผิวหน้า หนึ่งที่แข็งน้อยกว่าด้วย แรงเสียดทานจึงขึ้นอยู่กับนํ้าหนัก หรือโหลดซึ่งกำ�หนดพื้นที่รวมที่หลอมติดกัน และชนิดของ สารที่เป็นหน้าสัมผัสว่ามีความแข็งเพียงใด ยากต่อการฉีกหัก หรือครูดไถเพียงใด
ในงานอุตสาหกรรมและงานก่อสร้างเครื่องจักรกลที่ ใช้บางชนิดเป็นแบบขับเคลื่อนโดยกำ�ลังดันลม เครื่องมือลม พวกนี้แบ่งตามลักษณะทำ�งานได้เป็น 3 ชนิด คือ ก. เครื่องมือที่ทำ�งานแบบเคาะหรือทุบ เช่น ฆ้อน หรือปั้นจั่น ข. เครื่องมือชนิดที่หมุน เช่น สว่าน เครื่องบดเจียร หรือปั๊ม ค. เครื่องมือที่ใช้แรงกดดันคงที่ เช่น เครื่องมือยก ของ หรือเครื่องมือที่ใช้จับ ยึดเกาะ
ต้องสามารถต้านทานการทำ�ปฏิกิริยากับอ็อคซิเจน (ปฏิกิริยา นี้ทำ�ให้เนื้อนํ้ามันแปรสภาพเป็นสารเหนียวๆ) 3. เนื่องจากอากาศหรือสารที่ถูกอัดมักจะมีความชื้น สูง โดยเฉพาะการทำ�งานใต้ดินซึ่งอาจมีความแตกต่างของ อุณหภูมิอย่างมากระหว่างลมที่เครื่องอัดอากาศ (โดยปกติจะ อยู่บนดิน) และลมที่ถูกส่งไปยังเครื่องมือที่ใช้ใต้ดิน ในกรณี นี้ ความชื้นในอากาศดังกล่าวจะมีผลกระทบสองทางคือ จะ เกิดการกรัดกร่อนและการชะล้างนํ้ามันหล่อลื่นออกไปจากผิว โลหะ ดังนั้นนํ้ามันพวกนี้ต้องสามารถป้องกันการกรัดกร่อน และรวมตัวกับนํ้าได้ในบริเวณที่มีนํ้ามาก เครื่องมือบางอย่างมีลักษณะการทำ�งานของทั้ง 2 4. เนื่องจากช่องว่างระหว่างผิวโลหะของเครื่องมือ ชนิดดังกล่าวรวมกัน เช่น สว่านที่ใช้เจาะหิน เป็นเครื่องมือ บางชนิดค่อนข้างแคบ นํ้ามันหล่อลื่นต้องสามารถป้องกันการ ลมที่ทำ�งานโดยทั้งแบบเคาะและหมุนในขณะเดียวกัน สึกหรอได้ดีด้วย ถ้าเครื่องมือถูกใช้งานหนักมากต้องสามารถ รับแรงกดสูงๆได้ด้วย (Extreme Pressure Capabilities) การหล่อลื่นเครื่องมือเหล่านี้นํ้ามันที่ใช้จะเป็นชนิด เช่น งานเจาะหินซึ่งต้องใช้แรงเจาะเฉือนอย่างรุนแรง พิเศษ การหล่อลื่นด้วยตัวมอเตอร์ แบริ่ง และเฟืองอาจจะ แยกกัน (โดยใช้นํ้ามันหรือจารบี) หรืออาจหล่อลื่นโดยนํ้ามัน ตัวเดียวกันกับที่ใช้ในห้องอากาศ (Air Chamber) ชิ้นส่วน ที่เคลื่อนไหวในห้องอากาศถูกหล่อลื่นโดยตัวหล่อลื่นนํ้ามัน (Integral Lubricator) หรือโดยละอองนํ้ามันที่อยู่ในอากาศ ที่ ถูกอัดโดยระบบ Airline Lubricator หรือ Microfog Lubricator การเลือกนํ้ามันหล่อลื่นในห้องอากาศจะขึ้นอยู่ กับการออกแบบและการทำ�งานของเครื่องมือซึ่งต้องคำ�นึงถึง สิ่งต่อไปนี้ 1. การขยายตั ว ของอากาศอย่ า งรวดเร็ ว ภายใน เครื่องมือทำ�ให้อุณหภูมิลดต่ำ�ลงอย่างมาก ดังนั้นน้ำ�มันที่ใช้ จำ�เป็นต้องมีจุดไหลเทตํ่า (Low Pour Point) 2. ในทางตรงข้ามกับข้อ หยดนํ้ามันในทางเดินของ อากาศที่ถูกอัดจะมีอุณหภูมิสูง อันนี้เป็นสาเหตุที่ว่านํ้ามันที่ใช้
คอมเพรสเซอร์ (Compressor) ทำ�หน้าที่อัดนํ้ายา ซึ่งดูดเข้ามาในสภาพที่เป็นไอให้มีความดันสูงขึ้นและกลาย เป็นของเหลวบางส่วน นํ้ายาจะร้อนขึ้นมากเนื่องจากถูกอัดให้ มีความดันสูงขึ้น คอยล์ร้อน (Condenser) ทำ�หน้าที่ระบายความ ร้ อ นออกจากนํ้ า ยา ทำ � ให้ นํ้ า ยาที่ ยั ง เป็ น ไอกลั่ น ตั ว เป็ น ของเหลว ในตู้เย็นใช้ตามบ้านการระบายความร้อนอาศัย การระบายสู่ อ ากาศโดยธรรมชาติแ ผงคอยล์ร้อ นจะติ ด อยู่ หลังตู้เย็น ในเครื่องปรับอากาศของบ้านใช้พัดลมเป่าระบาย ความร้อนเป็นชุดอยู่นอกบ้าน ในรถยนต์คอยล์ร้อนจะติดตั้ง ติดกับหม้อนํ้ารังผึ้ง อาศัยพัดลมช่วยระบายความร้อน ใน ระบบเครื่องปรับอากาศแบบศูนย์กลางตามตึกส่วนใหญ่จะ ใช้วิธีระบายความร้อนด้วยการผ่านท่อนํ้ายาเข้าใน Cooling Tower ที่มีระบบการหล่อเย็นด้วยนํ้าและระบายความร้อน ด้วยพัดลม หม้ อ กรอง/อุ ป กรณ์ ดั ก ความชื้ น (Filter/Dryer) หม้อกรองทำ�หน้าที่ดักเอาสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งซึ่งปะปน ใน นํ้ายาออก เพื่อไม่ให้ไปอุดตันที่วาวล์ลดความดัน บาง แบบก็ส ามารถดู ด ซั บนํ้า ที่ปะปนในน้ำ�ยาออกได้ด้ว ย ปกติ ระบบแอร์เป็นระบบปิด สิ่งสกปรกหรือนํ้าอาจเข้ามาได้ตอน ถอดซ่อม ตอนเติมน้ำ�ยา จากการสึกหรอของชิ้นส่วนเครื่อง คอมเพรสเซอร์ และจากการเสื่อมสภาพของนํ้ามันหล่อลื่น หากใช้นํ้ามันที่มีคุณภาพตํ่า วาวล์ ห รื อ ท่ อ สำ � หรั บ ลดความดั น (Expansion Valve or Capillary Tube) ทำ�หน้าที่ลดความดันของนํ้ายา ลง นอกจากนี้วาวล์ยังทำ�หน้าที่ควบคุมอัตราการไหลของนํ้า ยาให้เหมาะสมกับอุณหภูมิความเย็นที่ต้องการ ตัววาวล์หรือท่อลดความดันจะติดอยู่กับคอยล์เย็น เมื่อนํ้ายาซึ่งมีความดันสูงวิ่งผ่านรูขนาดเล็กในวาวล์ออกสู่ ช่องในคอยล์เย็น ความดันจะลดลงมาก เกิดการเดือดและ ระเหยตั ว อย่ า งรวดเร็ ว ในการเดื อ ดระเหยตั ว นี้ ข องเหลว ต้องการความร้อนแฝงสำ�หรับการระเหยตัวมาก จึงดูดเอา
จากบริเวณใกล้เคียงซึ่งคือจากตัวคอยล์เย็นนั่นเอง คอยล์ เ ย็ น (Evaporator) ทำ � หน้ า ที่ เป็ นช่ อ งให้ นํ้ า ยาเดื อ ดระเหยและรั บ ความร้ อ นจากภายนอกป้ อ นให้ นํ้ายาเพื่อระเหยตัว ในตู้เย็นตามบ้าน คอยล์เย็นจะวิ่งอยู่ รอบๆช่องแข็ง เป็นส่วนหนึ่งของผนังช่องแข็ง รับความร้อน จากในตู้เย็น ทำ�ให้อากาศในตู้เย็นมีอุณหภูมิตํ่าลง สำ�หรับ เครื่องปรับอากาศในบ้าน ชุดคอยล์เย็นจะตั้งอยู่ในห้องโดย มีพัดลมดุดอากาศจากในห้องเป่าผ่านชุดคอล์ซึ่งมีครีบอลูมิ เนียมอยู่รอบๆคายความร้อนให้กับชุดคอยล์ ลมที่ออกมาจึง เย็นลง ครีบอลูมิเนียมช่วยในการส่งถ่ายความร้อนให้เร็วขึ้น ในรถยนต์ก็ใช้หลักการเดียวกัน สำ�หรับเครื่องปรับอากาศ แบบศูนย์กลาง มักใช้นํ้าเป็นตัวถ่ายเทความร้อนให้คอยล์เย็น นํ้าที่ผ่านคอยล์เย็นจะมีอุณหภูมิตํ่า อาจอยู่ในราว 5 - 10 ํC ซึ่งจะส่งไปตามชั้นต่างๆแล้วใช้พัดลมดูดอากาศจากภายใน ห้องมาเป่าผ่านคอยล์เย็นอีกทีเพื่อทำ�อากาศให้เย็นลง นํ้ายาซึ่งรับความร้อนระเหยตัวแล้วก็จะถูกดูดกลับ ไปสู่คอมเพรสเซอร์เพื่ออัดให้มีความดันกลายเป็นของเหลว ต่อไป ระบบเครื่องความเย็นจึงทำ�หน้าที่รับความร้อนจาก แห่งหนึ่งแล้วนำ�ไปคายออกยังอีกแห่งหนึ่ง ความร้อนถูกส่ง เข้าสู่ระบบคอยล์เย็นและคายออกจากระบบตรงคอยล์ร้อน
เนื่ อ งจากนํ้ า มั น หล่ อ ลื่ น คอมเพรสเซอร์ มี โ อกาส เล็ดลอดปะปนไปกับนํ้าละนํ้ายา จะมีผลต่อการพิจารณาคุณ สมบัติของนํ้ามันหล่อลื่นที่เรากำ�ลังเลือก ลักษณะการผสมตัว กันระหว่างนํ้ามันหล่อลื่นและนํ้ายาแบ่งได้เป็น3 ลักษณะคือ 1. นํ้ า มั น หล่ อ ลื่ น และนํ้ า ยาผสมตั ว เข้ า เป็ น เนื้ อ เดี ย วกั น ได้ อ ย่ า งสมบู ร ณ์ เป็ น สารละลาย (Completely Miscible) เช่น นํ้ายา R12 ในกรณีนี้เกิดจุดไข (Floc Point) ของสารละลายจะเป็นตัวกำ�หนดการเลือกนํ้ามันเพราะเมื่อ อุณหภูมิของสารละลายลดตํ่าลงมากๆ จะเกิดการแยกตัว ของผลึกไขออกจากสารละลาย และเมื่ออุณหภูมิยิ่งลดตํ่า ลงไปอีก ผลึกไขจะรวมตัวกันมีขนาดใหญ่เป็นวุ้นขุ่นขาว ซึ่ง สามารถอุดตันในวาวล์ลดความดันและคอยล์เย็นได้ อุณหภูมิ ที่สารละลายเกิดเป็นวุ้นขุ่นขาวนี้เรียกว่า “จุดเกิดไข” นํ้ามัน ที่เลือกใช้ควรมีจุดเกิดไขตํ่ากว่าอุณหภูมิการเดือดระเหยของ นํ้ายา 2. นํ้ามันหล่อลื่นและนํ้ายาไม่ผสมตัวกันเลย (Completely Immiscible) เช่น นํ้ายาแอมโมเนีย ในกรณีที่จุด ไหลเท (Pour Point) ของนํ้ามันเป็นตัวกำ�หนดการเลือก นํ้ามัน เพราะเมื่ออุณหภูมิตํ่าลงมากๆ นํ้ามันซึ่งลอยแขวนตัว อยู่ในนํ้ายาจะเริ่มข้นหนืดขึ้นจนไหลไม่ได้และแข็งตัวในที่สุด และสามารถเกาะอุดตันในวาวล์ลดความดันและคอยล์เย็น ได้ อุณหภูมิที่นํ้ามันเริ่มไม่ไหลนี้เรียกว่า “จุดไหลเท” (Pour Point) นํ้ามันที่เลือกใช้ควรมีจุดไหลเทตํ่ากว่าอุณหภูมิการ เดือดระเหยของนํ้ายา
3. นํ้ามันหล่อลื่นและนํ้ายาผสมตัวเข้ากันได้บางส่วน (Partially Miscible) เช่นนํ้ายา R22 และ R13B1 ในกรณีนี้ ส่วนผสมจะแยกเป็นสองชั้นเมื่ออุณหภูมิลดตํ่าลง โดยชั้นของ นํ้ายาจะมีนํ้ามันละลายอยู่บ้าง และชั้นของนํ้ามันก็จะมีนํ้ายา ละลายอยู่บ้างเช่นกัน โดยปกติของนํ้ามัน อุณหภูมิจุดเกิดไข มักจะสูงกว่าจุดไหลเท นอกจากว่านํ้ามันนั้นผ่านกระบวนการ สกัดพิเศษเอาไขออกไป อีกชั้นของนํ้ายาที่มนํ้ามันละลายอยู่ จะเป็นชั้นที่อาจก่อปัญหาได้ในส่วนของระบบที่อุณหภูมิตํ่า ดัง นั้นนํ้ามันหล่อลื่นที่ใช้ต้องมีจุดเกิดไขตํ่า
โดยปกติ จุ ด วาบไฟของนํ้ า มั น หล่ อ ลื่ น จะอยู่ ใ น ช่วง 160 ถึง 320 ํC แล้วแต่ว่าเป็นนํ้ามันใสหรือนํ้ามันข้น นํ้ามันหล่อลื่นใสมักจะมีจุดวาบไฟตํ่ากว่านํ้ามันข้น ส่วนเชื้อ เพลิงนั้นมีจุดวาบไฟตํ่ามาก เช่น นํ้ามันเบนซินมีจุดวาบไฟ ราว -43 ํC และนํ้ามันโซล่ามีจุดวาบไฟราว 86 ํC หากมี เชื้อเพลิงลงไปปะปนในนํ้ามันหล่อลื่น จุดวาบไฟของ นํ้ามัน หล่อลื่นจะลดลงมาก และความหนืด ก็จ ะลดลงด้ว ย การ
ทดสอบนี้ใช้กับนํ้ามันหล่อลื่นเครื่องยนต์เท่านั้น เพราะเชื้อ เพลิงมีโอกาสเข้ามาปะปนกับนํ้ามันหล่อลื่น โดยเล็ดลอดผ่าน แหวนลูกสูบและซีลใน Injection Pump ในเครื่องดีเซล จุด วาบไฟของนํ้ามันหล่อลื่นเครื่องยนต์วัดโดยวิธี ASTM D-93 (PMCC) ไม่ควรตํ่ากว่าของใหม่เกิน 45 ํC
ปริ ม าณนํ้ า ในนํ้ า มั น หล่ อ ลื่ น ใช้ แ ล้ ว วั ด ออกมาใน คุณภาพด้านอื่นๆของนํ้ามันยังดีอยู่ แต่มีนํ้ามากเกินไป หาก หน่วย % โดยปริมาตร วัดโดยวิธี ASTM D-95 ปริมาณที่ เราสามารถกำ � จั ด นํ้ า ให้ ล ดลงจะโดยวิ ธีถ่ า ยเดรนเข้ า หม้ อ ยอมให้มีได้ขึ้นอยู่กับชนิดของงานที่หล่อลื่นหากเป็นระบบไฮ เหวีย่ ง (Centifuge) หรือวิธีอื่นก็สามารถใช้งานต่อไปได้ ดรอลิคไม่ควรเกิน 0.1% ระบบหล่อลื่นแบริ่งและเทอรืไบน์ และเครื่ อ งยนต์ ดี เซลหมุ น เร็ ว ไม่ ค วรเกิ น 0.2% เครื่ อ ง อัดลมไม่ควรเกิน 0.5% เกียร์และเครื่องดีเซลรอบช้าไม่ควร เกิน 1.0% ส่วนนํ้ามันหม้อแปลงไม่ควรเกิน 0.005% หาก
ปริมาณตะกอนในนํ้ามันหล่อลื่นใช้แล้ว วัดโดยวิธี ASTM D-893 มีหน่วยเป็น % โดยนํ้าหนัก หากใช้ Pentane หรือ n-Heptane เป็นตัวละลายค่าที่ได้จะรวมถึงพวกตะกอน ยางเหนียวที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างนํ้ามันกับอากาศ หาก ใช้ Benzene หรือ Toluene เป็นตัวละลาย ค่าที่ได้จะไม่รวม ถึงตะกอนยางเหนียวดังกล่าว ดังนั้น ผลต่างของค่าทั้งสองจึง เป็นปริมาณของเนื้อนํ้ามันที่เสื่อมสภาพไปเนื่องจากปฏิกิริยา อ็อคซิเดชั่น ปริมาณของตะกอนที่ไม่ละลายในสารละลาย พวก Pentane หรือ n-Heptane สำ�หรับนํ้ามันใช้แล้วนั้น
จะยอมให้ มี ม ากหรื อ น้ อ ยขึ้ น อยู่ กั บ ชนิ ด ของงาน เช่ น ใน ไฮดรอลิ ค เทอร์ ไบน์ และคอมเพรสเซอร์ เครื่ อ งทำ � ความ เย็น ไม่ควรเกิน 0.2% ในเกียร์เพรสเซอร์อัดอากาศและ นํ้ามัน Heat Transter Oil ไม่ควรเกิน 1.0 ในเครื่องยนต์ ดีเซลหมุนเร็ว ปกติไม่ควรเกิน 2.0 แต่หากคุณสมบัติอื่นๆยัง ดีอยู่อาจยอมให้มีมากขึ้นไปได้ถึง 3.0 เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ ดีเซลรอบปานกลางและรอบช้า ผลต่างของค่าตะกอนที่ไม่ ละลายใน Pentane และใน Benzene สำ�หรับนํ้ามันหล่อลื่น เครื่องยนต์เบนซินและดีเซล ไม่ควรเกิน 1.0%
การสึกหรอ หมายถึงการต้องสูญเสียเนื้อสารจำ�นวน หนึ่งออกไปจากชิ้นวัตถุโดยไม่ปรารถนา สาเหตุของการสึก หลอมีหลายประการ และมักจะเกิดจากหลายสาเหตุพร้อม ๆ กัน การสึกหลอสามารถแบ่งได้ตามสาเหตุเป็น 4 ประเภท ใหญ่ ๆ คือ 1. การสึกหรอแบบ Adhesive เกิดจากการที่ผิว โลหะมาเสียดสีกัน และยอดแหลมที่หลอมติดกันถูกกระแทก ให้แตกหักอันเป็นขบวนการเกิดแรงเสียดทานนั่นเอง นํ้ามัน หล่อลื่นป้องกันและลดการสึกหรอประเภทนี้โดยการทำ�หน้าที่ ลดการสัมผัสกันระหว่างหน้าสัมผัสได้ อันเป็นการลดแรง เสียดทานไปในตัว การสึกหลอประเภทนี้มักเกิดจากการหยุด และไปของผิวหน้าสัมผัสก่อนที่ฟิล์มนํ้ามันจะเกิดขึ้นได้ หรือ ความล้มเหลวอื่น ๆ ของฟิล์มนํ้ามันที่จะแยกหน้าสัมผัสออก 2. การสึกหรอแบบ Abrasive เกิดจากการที่มีชิ้น ส่วนของแข็งขนาดเล็กหลุดเข้าไปในบริเวณผิวสัมผัส และ ครูดไถไปบนผิวหน้าที่อาจจะอ่อนกว่าชิ้นส่วนของแข็งนี้อาจ จะเป็ น สิ่ ง แปลกปลอมจากภายนอก หรื อ เศษที่ แตกหั ก มา จากการสึ ก หรอนั่ น เอง ดั ง นั้ น ปั จ จั ย ของการสึ ก หลอแบบ Abrasive คืออนุภาคของแข็งต้องมีขนาดใหญ่กว่าความหนา ของฟิล์มนํ้ามันและมีความแข็งกว่าผิวหน้าสัมผัส นํ้ามันหล่อ ลื่นสามารถทำ�หน้าที่ชะล้างหรือพัดพาเอาอนุภาคของแข็งที่ เป็นอันตรายต่อผิวหน้านี้ไปได้ เป็นการลดการสึกหรอโดยที่ อุปกรณ์ของระบบหล่อลื่น เช่นชีลและไส้กรอง มีส่วนสัมพันธ์ กับหน้าที่นี้มาก 3. การสึกกร่อน ( Corrosive ) หมายถึงการที่เนื้อ สารถู ก สารอื่ น เข้ า กรั ด กร่ อ นทำ � ปฏิ กิ ริ ย าเคมี เช่ น จากใน บรรยากาศทั่ว ๆ ไป จากสารที่เกิดจากนํ้ามันหล่อลื่นที่เสื่อม สภาพกลายเป็นกรด หรือจากไอกรดกำ�มะถันจากนํ้ามันเชื้อ เพลิงที่ใช้เผาไหม้และอื่น ๆ น้ำ�มันหล่อลื่นช่วยลดการสึก กร่อนได้ 2 วิธี คือ การทำ�ตัวเป็นฟิล์มเคลือบผิวหน้าป้องกัน
ไม่ให้เกิดปฏิกิริยากับอ็อคซิเจน และการที่นํ้ามันหล่อลื่นมีสาร เคมีที่จะหยุดยั้งหรือชิงเข้าทำ�ปฏิกิริยากับสารที่เป็นอันตราย นั้นเสียก่อน 4. Fatique Wear เกิดจากความเสียหายภายใต้ผิว หน้าอันเป็นผลมาจากการที่ผิวหน้าถูกแรงกระทำ�ซํ้าๆ กัน เป็นเวลานาน และเกิดการล้าของเนื้อสารนั้น อาการที่พบได้ มักจะเป็นรู หรือการแตกที่เกิดโดยฉับพลัน ไม่สามารถคาด การณ์ได้ สำ�หรับการสึกหลอประเภทนี้ยังไม่สามารถชี้ชัดถึง ความสามารถของนํ้ามันหล่อลื่นว่ามีส่วนช่วยลดหรือป้องกัน ได้ประการใด หลักการของนํ้ามันหล่อลื่นในการลดแรงเสียดทาน และการสึกหรอจะเป็นความรู้เบื้องต้นสำ�หรับการออกแบบ การเลือกใช้ และความสามารถในการใช้งานจริงของนํ้ามัน หล่อลื่น โดยที่ควรตระหนักว่านํ้ามันหล่อลื่นยังมีหน้าที่อื่น ๆ อีก และบางครั้งอาจจะสำ�คัญไม่ยิ่งหย่อนกว่าหน้าที่หลัก 2 ประการนี้ก็ได้เช่น ในงานตัดโลหะ การระบายความร้อนอาจ เป็นหน้าที่ที่สำ�คัญที่สุด
ค่ า ความเป็ นกรดที่ วั ด ออกมาเป็ น หน่ ว ยมิ ล ลิ ก รั ม ด่าง KOH/กรัมนํ้ามัน เช่นเดียวกันกับค่าความด่าง แสดงถึง ปริมาณของกรดทั้งหมดที่มีอยู่ในนํ้ามันหล่อลื่นวัดได้ 2 วิธี คือ โดยวิธี ASTM D - 664 และ ASTM D-974 สำ�หรับ นํ้ามันหล่อลื่นไม่ว่าจะเป็นงานหล่อลื่นชนิดใดต้องไม่มีกรดแก่ อยู่ในนํ้ามัน เพราะกดแก่จะทำ�การกัดกร่อนโลหะทำ�ให้เกิด ความเสียหาย ตรวจหาค่าปริมาณกรดแก่ในนํ้ามันโดยวิธี ASTMD - 664 หรือ ASTM D-974 เช่นกัน โดยแสดงค่า เป็น Strong Scid Number (SAN) สำ�หรับกรดอ่อนที่มีอยู่ ในน้ำ�มันหล่อลื่นนั้นมาจากหลายแหล่งดังนี้ - ตัวนํ้ามันหล่อลื่นพื้นฐาน ซึ่งมีสารพวก Oxygenated Hydrocarbon อยู่ จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับว่าผ่าน ขบวนการผลิตมาอย่างไร ปกตินํ้ามันพื้นฐานที่ผ่านขบวนการ ผลิตอย่างดีจะมีค่าความเป็นกรดน้อยมากไม่เกิน 0.05 ถึง 0.10 มิลลิกรัมด่าง KOH/กรัมนํ้ามัน - เกิดจากสารเพิ่มคุณภาพซึ่งมีสภาพเป็นกรดอ่อนที่ ใส่ในนํ้ามันเพื่อช่วยทำ�หน้าที่ต่างๆ เช่น สารป้องกันสนิม สาร รับแรงกดสูง และอื่นๆ ดังนั้นนํ้ามันหล่อลื่นคุณภาพดีที่ยัง มิได้ใช้งานอาจมีค่าความเป็นกรดรวมได้สูงถึง 5 บางชนิดก็มี ค่าความเป็นกรดตํ่าแล้วแต่ประเภทของสารเพิ่มคุณภาพที่ใส่ ค่า TAN จากแหล่งนี้ลดลงได้ตามระยะเวลาการใช้งาน - เกิดจากการที่ตัวเนื้อนํ้ามันพื้นฐานทำ�ปฏิกิริยากับ อ็อกซิเจนในอากาศในระหว่างการใช้งาน หากเกิดขึ้นมาก ความหนืดของนํ้ามันจะเพิ่มขึ้นด้วย และปริมาณตะกอนที่ ไม่ละลายในสารละลายก็จะสูงขึ้นเช่นกันกรดที่เกิดปฏิกิริยา ในเบื้องต้นมักจะไม่ค่อยเป็นอันตรายต่อชิ้นส่วนเครื่องจักร กลเพราะยังมีความเข้มข้นตํ่าอยู่ หากการเกิดปฏิกิริยาจะมี ความเป็นกรดสูงพอที่จะเริ่มกัดกร่อนผิวชิ้นส่วนโลหะเกิดเป็น กรดเกลือโลหะที่จะเร่งปฏิกิริยาระหว่างนํ้ามันกับอ็อกซิเจน อีก ทำ�ให้นํ้ามันเสื่อมสภาพลงอย่างรวดเร็ว เกิดเป็นตะกอน
ยางเหนียวและแลคเกอร์เกาะติดตามทางเดินของนํ้ามันใน เครื่องจักรกล อาจอุดตันทางเดินของนํ้ามัน ทำ�ให้ขาดการ หล่อลื่นและเครื่องจักรกลสึกหลอในที่สุด นํ้ามันที่เสื่อมลงจะ มีสีคลํ้าเข้มขึ้น ความหนืดของนํ้ามันจะสูงขึ้น ค่าความเป็น กรดก็สูงขึ้นด้วย ปริมาณของกรดที่เกิดจากการเสื่อมสภาพ ของนํ้ามันนี้จะยอมให้เกิดขึ้นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของ เครื่องจักรกลที่ใช้ เช่น นํ้ามันประเภทหล่อลื่นเทอร์ไบน์ ควร จับตามองเมื่อมีปริมาณเกิน 0.3 มิลลิกรัม KOH/กรัมนํ้ามัน พวกนํ้ามันหล่อลื่นแบริ่ง นํ้ามันไฮดรอลิค เครื่องอัดลมและ เกียร์ ควรจับตามองเมื่อมีปริมาณเกิน 1.0 มิลลิกรัม เนื่องจากค่าความเป็นกรดรวมในนํ้ามันหล่อลื่นที่หา โดยวิธีดังกล่าวข้างต้นเกิดจากปัจจัยหลายตัว ดังนั้นเป็นการ ยากมากที่ จ ะใช้ ค่ า TAN ตั ว เดี ย วดั ง กล่ า วมาตั ด สิ น ใจว่ า นํ้ามันอยู่ในสภาพเสื่อมหรือยัง วิธีที่ถูกต้องคือ ต้องตรวจสอบ ค่า TAN เป็นระยะๆ เริ่มตั้งแต่ใส่นํ้ามันใหม่แล้วดูอัตราการ เปลี่ยนแปลงค่า TAN เริ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว หรือหากเรา มีวิธีที่จะ สกัดเฉพาะเนื้อนํ้ามันที่เสื่อมสภาพมาวัดค่า TAN แล้ว ตัวเลขข้างบนดังกล่าวก็สามารถใช้เป็นแนวทางได้ เช่น ใช้เมทธานอลสกัด
แบริ่ ง เป็ น องค์ ป ระกอบสำ � คั ญ ของเครื่ อ งจั ก รที่ ต้องการ การหล่อลื่น และแทบจะกล่าวได้ว่าเครื่องจักรเกือบ ทุกเครื่องจะต้องมี แบริ่ง “แบริ่ง” คือสิ่งที่ช่วยรองรับหรือ ช่วยยึดชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องจักรที่มีการหมุนไห้อยู่ใน ตำ�แหน่งที่ถูกต้อง แบริ่ง สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ใหญ่ ๆ คือ แบริ่งกาบ (Plain bearings) และ แบริ่งลูกปืน (Rolling Bearing) แบริ่งกาบ (Plain bearings) มีลักษณะเป็นรูปทรง กระบอกกลวงโดยมีแกนหมุนอยู่ภายใน ส่วนของแกนหมุน หรือเพลาที่หมุนอยู่ภายใน ส่วนของแกนหมุนหรือเพลาที่หมุน อยู่ในแบริ่งเร่ยกว่า เจอร์นอล (Joumal) ส่วนรูปทรงกระบอก กลวงเรียกว่า เจอร์นอลแบริ่ง (Journal bearing) ซึ่งมักทำ� ด้วยโลหะหรือส่วนผสมของโลหะที่มีเนื้ออ่อนกว่าเจอร์นอล แบริ่ ง กาบ ยั ง สามารถแบ่ ง ออกเป็ น ทรั ส ต์ แบริ่ ง (Trust Bearing) ซึ่งตัวเจอร์นอลได้รับแรงกดและหมุนอยู่ ภายใน เจอร์นอลแบริ่ง กับ ไกด์แบริ่ง (Guide Bearing) ซึ่ง ตัวเจอร์นอลเคลื่อนที่กลับไปกลับมาตามแนวยาวของเจอร์ นอลแบริ่ง แบริ่งกาบ โดยทั่วไปจะใช้ นํ้ามัน เป็นตัวหล่อลื่น มากกว่ า จาระบี และมั ก ใช้ จาระบี ในกรณี ที่ แบริ่ ง ไม่ มี ระบบป้องกันหรือซีลที่เพียงพอสำ�หรับ นํ้ามัน ในขณะที่ตัว เจอร์นอลหมุนอยู่ภายใน แบริ่ง นํ้ามันจะถูกเหวี่ยงเข้ามา เป็นฟิล์มป้องกันไม่ให้ผิวของเจอร์นอลและแบริ่งมาสัมผัสกัน ความหนืดของ นํ้ามัน ไม่ควรจะตํ่าเกินไปจนฟิล์ม นํ้ามัน ไม่ สามารถแยกผิวสัมผัสทั้งสองออกจากกันได้ ความหนืดของ นํ้ามันหล่อลื่น สูงขนาด นํ้ามันหล่อลื่น ลูกสูบ การเลือกความ หนืดของ นํ้ามัน ขึ้นอยู่กับความเร็วรอบ แรงกด และอุณหภูมิ ในขณะที่ใช้งาน แบริ่งลูกปืน (Rolling Bearing) การเคลื่อนไหว ของ แบริ่งกาบ จะเกิดในลักษณะเลื่อนสัมผัส (Sliding) ของ ผิวสัมผัสทั้งสอง ซึ่งจะทำ�ให้เกิดแรงเสียดทานขึ้น แรงเสียด ทาน นี้สามารถลดลงได้โดยการเปลี่ยนการเคลื่อนไหวแบบ
เลื่อนสัมผัส (Rolling) โดยการติดตั้งวงแหวนซึ่งประกอบด้วย ลูกปืน ที่ทำ�ด้วยโลหะแข็ง อาจจะมีลักษณะกลมเหมือนลูก บอลล์ หรือเป็นแบบลูกกลิ้งเคลื่อนที่อยู่ระหว่างวงแหวนชั้น ในและชั้นนอก ในทางทฤษฎีการหมุนสัมผัสนั้นไม่จะเป็นต้องอาศัย นํ้ า มั น หล่ อ ลื่ น แต่ ในทางปฏิ บั ติ แ ล้ ว แบริ่ ง ลู ก ปื น ยั ง มี ก าร เคลื่อนไหวแบบเลื่อนสัมผัสอยู่บ้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งแบริ่ง ลูกปืนบางชนิดจะเกิดการบิดเมื่อได้รับแรงกด นอกจากนี้ยัง เกิดการเลื่อนสัมผัสระหว่างตัวลูกปืนกับตัววัสดุที่ยึดลูกปืน นั้น ดังนั้นการหล่อลื่นจึงยังเป็นสิ่งจำ�เป็นเพื่อลดแรงเสียด ทานที่เกิดจากการเลือนสัมผัส เป็นเกราะหรือซีล ป้องกัน ความชื้น การกัดกร่อน ตลอดจนสิ่งสกปรกต่าง ๆ ที่จะเข้าไป ในแบริ่ง แบริ่งลูกปืนส่วนใหญ่จะใช้ จาระบี เป็นตัวหล่อลื่น จารบียังทำ�หน้าที่เป็นซีลป้องกันไม่ให้ความชื้นหรือสิ่งสกปรก ต่าง ๆ เข้าไปทำ�ความเสียหายแก่ลูกปืน การเลือกชนิดของ จาระบี ขึ้ น อยู่ กั บ ความเร็ ว รอบแรงกด และอุ ณ หภู มิ ข อง แบริ่งในขณะใช้งาน โดยทั่วไปมักใช้ จาระบี เอนกประสงค์ ที่ทำ�ด้ายสบู่ลิเทียมในงานบางประเภทอาจมีความต้องการ จาระบี ที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและอุณหภูมิตํ่าคือ ไม่ เหลวและไม่ทำ�ปฏิกิริยาอ๊อคซิเดชั่นในขณะที่ใช้งานภายใต้ อุณหภูมิตํ่าเช่น จาระบี สำ�หรับเครื่องบิน เป็นต้น ในบาง สภาวะ จาระบี ยังต้องมีคุณสมบัติทนต่อการถูกชะล้างโดยนํ้า และ นํ้ามัน จะต้องไม่แยกตัวออก จาระบี เป็นต้น แบริ่ ง ลู ก ปื น หมุ น รอบจั ด ซึ่ ง มี ค วามร้ อ นเกิ ด ขึ้ น สู ง จำ�เป็นต้องใช้นํ้ามัน ในการหล่อลื่น ขณะเดียวกันช่วยระบาย ความร้อนอีกด้วย แบริ่งเหล่านี้มักเป็นแบบปิด แช่อยู่ในอ่าง นํ้ามันหรือใช้วิธีฉีดพ่นหรือหยดนํ้ามันก็ได้
สมาคมวิศวกรยานยนต์ในอเมริกา (SAE) และกรม การขนส่งของอเมริกา (Department of Transporttation -DOT) และสมาคมกำ�หนดมาตรฐานระหว่างชาติ (ISO) ต่างก็ได้กำ�หนดมาตรฐานของนํ้ามันเบรคที่ใช้ในระบบเบรค ของยานพาหนะซึ่งเป็นที่ยอมรับและใช้กันทั่วไป มาตรฐาน ล่าสุดในขณะนี้ (1982) ของ SAE คือ SAE 1703 Jan.’80 ที่ได้แก้ไขปรับปรุงจากมาตรฐาน SAE J1703f ซึ่งออกใน ปี 1978 ส่วนของ DOT คือมาตรฐาน U.S.Federal Motor Vehicle Safety Standard ( FMVSS) No.116 DOT3,DOT4 และDOT5 ( DOT5 เป็นมาตรฐานนํ้ามันเบรคประเภทนํ้ามัน ซิลิโคนไม่นิยมใช้งานในรถยนต์) มาตรฐานของ ISO คือ ISO 4925 - 1978 มาตรฐานต่างๆ ดังกล่าว ได้กำ�หนดคุณสมบัติ
ต่างๆ ของนํ้ามันเบรคในยานยนต์ไว้หลายประการ คุณสมบัติ ที่สำ�คัญๆ ได้เปรียบเทียบไว้ในตารางแนบพร้อมกับค่า Typical Test Figure ของนํ้ามันเบรคเชลล์เกรดต่างๆ คุ ณ สมบั ติ ที่ สำ � คั ญ ของนํ้ า มั น เบรคที่ มี ผ ลต่ อ สมรรถนะการเบรคก็คือ จุดเดือดเมื่อแห้ง เมื่อชื้นผลต่อยาง แม่ปั๊มและลูกสูบเบรค และต่อส่วนต่างๆของระบบเบรค ในมาตรฐานทั้ง SAEJ1703 และ U.S.FMVSS 116 DOT3, DOT4 และ ISO 4925 - 1978 ได้กำ�หนดคุณสมบัติ ด้านจุดเดือดเมื่อแห้งและเมื่อชื้นเอาไว้โดยที่น้ำ�มันเบรคที่ดีจะ ต้องมีจุดเดือดสูงเมื่อทั้งแห้งและชื้น
ค่าความเป็นด่างของนํ้ามันใช้ในการวิเคราะห์สภาพ นํ้ามันหล่อลื่นเครื่องยนต์ที่ใช้นํ้ามันดีเซล ขี้โล้ หรือนํ้ามันเตา เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งจะวัดออกมาเป็นหน่วยมิลลิกรัมของด่าง KOH/กรัมนํ้ามัน การวัดค่าความเป็นด่างทำ�ได้โดยวิธี ASTM D-664 หรือ ASTM D-2896 โดยปกติค่าที่วัดได้โดยวิธีหลัง จะสูงกว่าวิธีแรก เพราะวิธีหลังได้วัดเอาค่าความเป็นด่างของ สารพวก Ashed Detergent และด่างอ่อนจากสารประกอบ ไนโตรเจนมาด้วย ในขณะที่วิธีแรกวัดได้เฉพาะค่าความเป็น ด่างจาก Ashed Detergent สารที่จะช่วยป้องกันเครื่องยนต์ มิให้ถูกกัดกร่อนด้วยไอของกรดกำ�มะถันซึ่งได้จากการเผา ไหม้กำ�มะถันในเชื้อเพลิงดีเซลก็คือ สารพวก Ashed Detergent ส่วนสารพวก Ashless Dispersant เป็นตัวกระจาย
เขม่าตะกอนป้องกันมิให้เกิด Sludge และVarnish ดังนั้น ค่าความเป็นด่างที่วัดโดยวิธี ASTM D-664 จึงเป็นตัวบ่ง ถึงความสามารถของนํ้ามันในการทำ�ลายฤทธิ์กรดกำ�มะถัน ที่แท้จริง ค่าความเป็นด่างในนํ้ามันหล่อลื่นเครื่องยนต์ดีเซล ที่ใชเล้ว ถ้าเป็นเครื่องดีเซลหมุนเร็วขนาดเล็กไม่ควรให้ลดตํ่า กว่าค่า (1.0+% กำ�มะถันในเชื้อเพลิง) หากเป็นเครื่องดีเซล หมุ น เร็ ว ขนาดใหญ่ ซึ่ ง มี ป ริ ม าณนํ้ า มั น หล่ อ ลื่ น ในอ่ า งมาก เช่น ในเรือเดินสมุทร ไม่ควรให้ลดตํ่ากว่าระดับตัวเลข % กำ�มะถันในเชื้อเพลิงที่ใช้ หากเป็นเครื่องดีเซลรอบปานกลาง หรือรอบช้าไม่ควรให้ลดตํ่ากว่า 3 เท่าของตัวเลข % กำ�มะถัน เชื้อเพลิงที่ใช้