Lubrificazione, per saperne di più!

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Ciao a Tutti.

Ho una passione particolare per la meccanica di precisione, che è anche il mio lavoro, e sono fermamente convinto che è sempre il dettaglio a fare la differenza.

Anni addietro ho avuto modo di conoscere un'altro mestiere, che poi era interessantissimo ed è diventato parte delle mia passione per i motori:
Ero addetto alla classificazione ed analisi dei prodotti primari, intermedi e finiti, attraverso l'utilizzo di macchine come gascromatografi, cloud points e boiling point, presso la Saras.

Ho avuto modo di studiare gli standards internazionali, le specifiche produttive e le varie sigle inerenti ad esse.

Come consigliato da alcuni di voi, apro questa discussione sui lubrificanti, cercando di dare condivisione alle info che padroneggio, in modo da aiutare gli appassionati a districarsi in questo mondo complesso di prodotti.

Non sono qui a creare discriminazione per un'azienda di lubrificanti in favore di un'altra, lungi da me; piuttosto cercherò di consigliarvi i metodi per una scelta obbiettiva e un po' di quelle nozioni che conosco.

 

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OLIO MOTORE: CLASSIFICAZIONE API

La prima sigla che tutti guardano in un olio motore è quella indicante la viscosità, tuttavia non è indice della qualità dell'olio.
Molti altri si basano sulla marca dell'olio ma anche questo non è un informazione fondamentale, anzi in molti casi è particolarmente fuorviante.
Le informazioni fondamentali sono da ricercare in quelle sigle scritte in piccolo.

Tutti gli oli motore rispondono a certificazioni API e sono caratterizzati da sigle composte da lettere e numeri.

La API (acronimo di American Petroleum Institute), essendo pioniere in assoluto dei metodi di certificazione e inquadramento dei lubrificanti, è cruciale punto di riferimento per tutte le successive e ulteriori classificazioni, quali il grado SAE, le specifiche ACEA e via via tutte le altre.
Sono numerosissime le caratteristiche per le quali il riferimento è strettamente correlato alle normative ASTM, che sono prettamente metallurgiche, ed alle quali si rifanno tantissime tipologie di test sulla lubrificazione (Ball Rust Test e Gear Rig Test Machine sono soltato alcune di esse).

La API definisce per gli oli motore due categorie identificate con una sigla di due lettere.

1. La prima lettera distingue il tipo di motore a cui è destinato:

- "S" sta a significare Spark Ignition, cioè accensione a candele, motore Benzina;
- "C" sta a significare Compression Ignition, ossia motore a elevata compressione, motore Diesel.

2. La seconda lettera indica invece la severità dei test previsti e quindi il livello prestazionale: più la lettera è avanti nell'alfabeto, maggiori saranno le performance.

In linea di principio, una specifica API più recente (e quindi più severa) soddisferà anche le precedenti. Attualmente siamo ad API SN per i motori a benzina e ad API CM-4 per i motori Diesel (il 4 indica motore Diesel 4 tempi).

Nello specifico si ha che:

- API SN: prevede test per verificare maggiore resistenza all'ossidazione, protezione dai depositi, miglior protezione dall'usura e performance a bassa temperatura.

- API CM-4: prevede test per verificare la compatibilità del lubrificante con sistemi di ricircolo dei gas di scarico (EGR), e con altri sistemi di controllo dei gas di scarico. I lubrificanti appartenenti a questa categoria forniscono ottima protezione contro l'usura, controllo della fuliggine (soot control) e depositi sui pistoni, e mantenimento della viscosità.

 

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E inoltre bene tenere a mente che la specifica API nel fustino d'olio è indicata spessissimo con entrambe le diciture, per cui troverete una scritta tipo API SN\CF.

E' Bene sapere che tutte le specifiche inferiori a SL come riferimento Benzina e CJ come riferimento Diesel sono eccessivamente obsolete, perchè concepite prima del 1990, anni nei quali meccanismi come punterie idrauliche, turbine a geometria variabile, valvole egr e filtri antiparticolato non esistevano

Chiunque cerchi di vendervi un olio, qualsiasi sia la marca e qualsiasi siano le scritte sul flacone, VERIFICATE LE SPECIFICHE API, perchè in commercio è pieno di clamorose truffe e lubrificanti non idonei allo scopo, cosa che pochissimo interessa a chi fa marketing, poichè il suo unico intento è gestire un portafoglio clienti.

Troverete spesso lubrificanti ottimi per il benzina e assolutamente obsoleti per i moderni motori a gasolio.

Troverete anche molti lubrificanti di marchi "blasonati" che dichiarano ACEA C3 e contemporaneamente API CF: questo è concretamente impossibile, in quanto la specifica ACEA C3 si basa sul rigoroso rispetto della API CJ e nasce nel 2001, capite bene cheè impossibile possa sposare la API CF, visto che è una specifica nata nel 1987 per motori diesel con iniezione a precamera e gasolio ad alto tenore di zolfo, dove i dispositivi come egr cat e fap non vengono menzionati perchè ancora inesistenti.

 

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SAE: VISCOSITA' DEGLI OLI


La classificazione SAE (acronimo di Society of Automotive Engineers) J300_200901, aggiornato al 01\12\2009, delle viscosità definisce solo i limiti delle viscosità ad alta e bassa temperatura per ogni gradazione di olio lubrificante, indipendentemente dalle prestazioni che sono determinate dalle specifiche API.
<u>La gradazione SAE è intesa come guida alla scelta della viscosità adatta per differenti temperature esterne.</u>
Questa classificazione divide i lubrificanti in due categorie, in funzione delle loro caratteristiche viscosimetriche, e precisamente:

- Oli adatti ai climi freddi o alle stagioni invernali;

- Oli adatti ai climi caldi o alle stagioni estive.

La viscosità cinematica misurata a 100°C definisce i gradi SAE da 20 a 60 per valori di viscosità crescenti.
La viscosità dinamica a bassa temperatura definisce i gradi SAE "W" dall'inglese Winter = inverno da 0W a 25W in base a valori di viscosità misurati a temperature da -35° a -5°C.
La temperatura rappresenta quella minima a cui il motore può essere avviato quando è lubrificato con l'olio di grado SAE corrispondente; è intuitivo che nella prima categoria sono compresi gli oli "fluidi" mentre nella seconda gli oli "viscosi".
Il valore di viscosità è paragonabile allo spessore ed è molto importante per poter determinare se l'olio è adatto alle condizioni di lavoro: oli con un elevato valore di viscosità sono adatti per l'uso estivo, mentre oli con ridotti valori di viscosità sono adatti a un uso invernale.
Gli oli multigradi hanno la capacità di autoregolarsi e il loro arco d'utilizzo viene descritto da due numeri: la viscosità a freddo e quella a caldo.
Esistono oli monogrado adatti ad una sola temperatura specifica e multigrado che coprono meglio un intervallo di temperature comprese.
Gli oli unigradi sono oramai caduti in disuso, a favore di quelli multigrado, più versatili e performanti.

La temperatura minima di pompabilità é la temperatura minima a cui l'olio, oltre che a consentire l'avviamento, è in grado di scorrere liberamente fino a lubrificare le parti critiche del motore.

Qui di seguito alcuni gradi SAE come riferimento rispetto alle temperature ambiente.

[IMG=Scala_grado_SAE_riferita_alle_temperature_estern]Scala grado SAE riferita alle temperature estern — Postimage.org

Qui invece i gradi SAE con le relative scale di valori di diffusività misurate in centistokes (ossia 0,01 cm2/s)

[IMG=saerid]saerid — Postimage.org

La diffusività è una misura di quantità di lubrificante che ricopre una superficie in un determinato tempo.
Tanto più è basso il valore dell'olio in cSt e tanto maggiore è la superficie che l'olio andrà a ungere in un secondo, tanto più alto è il valore e tanto minore sarà la superficie...

Siccome usiamo tutti oli multigrado, si può tranquillamente scegliere una bassa gradazione SAE W ed una gradazione HOT standard, senza andare incontro a peggioramenti, anzi sicuramente si avrà una riduzione dell'usura.

Unico fattore trasversale è rappresentato dal fatto che dopo anni, le guarnizioni del motore non sono abbastanza elastiche (rispetto alle normali dilatazioni del motore per effetto del suo utilizzo e conseguente spegnimento) e un grado SAE W basso può manifestare trasudazioni, ma è secondo me irrilevante rispetto alla salvaguardia dall'usura delle nostre amate.

Aumentare la viscosità a 100° C per un'uso quotidiano è sbagliato (a meno che non si faccia un'uso agonistico del motore, circolando per stage su pista), mentre ridurla a - 25° C porta sempre buoni risultati.
Non è una questione di tolleranze meccaniche tra albero base e foro base, ma semplicemente di pressione e portata dell'olio al variare della temperatura.

La prima sigla SAE indica le basse temperature, la seconda sigla indica la temperatura di funzionamento a 100° c.
Più è bassa la prima sigla e prima fluidificherà l'olio all'aumentare della temperatura, garantendo una buona portata d'olio in litri al minuto.

Più è alta la seconda cifra e maggiore sarà la pressione dell'olio a 100° c, ossia minor portata d'olio in litri al minuto..

Siccome la lubrificazione è superficie fratto tempo al quadrato (cSt), meglio pochi litri al secondo o molti litri al secondo??

Meglio sempre molti, significherà meno usura e meno surriscaldamento delle parti, sebbene il film del lubrificante sia più sottile.
Tutt'al più si andrà ad aiutare il film lubrificante con un additivo antiatrito.

Ecco perchè "meglio" uno 0w\40 di un 10w\60; questo almeno su strada e in linea generale..
Su pista il discordo è lo stesso, ma entrano in gioco temperature maggiori e oltretutto il fatto che un'auto da corsa gareggia sin dalla partenza già con il motore caldo....

 

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OLI PER TRASMISSIONE

Gli oli per trasmissioni manuali seguono la classificazione SAE della viscosità e API per la durata e la qualità, ma hanno numerazioni diverse dagli oli motore:

SAE 70W \ 75W \ 80W \ 85W \ 90W \ 140W \ 250W

API GL1 \ GL2 \ GL3 \ GL4 \ GL5

L'olio per trasmissione può essere unigrado, multigrado, con o senza polimero, definito dalla sua viscosità determinata a 100°C.

Quando non contiene un polimero è insensibile al taglio secondo la prova FZG (gear rig test machine; prova a alla quale viene sottoposta una coppia di ingranaggi per valutare le caratteristiche anti usura e di resistenza ad alti carichi degli oli. Lo stadio di danno è il livello di carico con 12 possibilità di danneggiamento man mano crescenti per il quale viene rilevata una perdita di peso per usura degli ingranaggi superiore a quella ammessa dalla prova. ASTM D 5182 http://hrcak.srce.hr/file/37724 ) www.intertek.com/automotive/atf/fzg/ ; mentre quando ne contiene uno di qualsiasi tipo esso sia, l'olio è sensibile al taglio delle molecole e questo incide sulle prestazioni del lubrificante.

Sulla maggior parte delle nostre auto sono montati cambi manuali, sincronizzati ad innesti frontali, dove la lubrificazione avviene per sbattimento.
Infatti il carter contiene una quantità d’olio sufficiente perché almeno uno degli ingranaggi di ciascuno dei treni (più ingranaggi montati assialmente su un unico supporto) sia immerso nel lubrificante.

Quando la coppia degli ingranaggi gira, l’olio è pompato in alto dai denti dell'ingranaggi come una sorta si pompa a lobi e questo permette di lubrificare quegli sovrastanti.

I cuscinetti, a sfere o rulli, vengono invece lubrificati da spruzzi d’olio per mezzo della rotazione degli ingranaggi montati sul treno.

Tra i numerosi e diversi tipi di trasmissioni vi sono quelle Fiat ad ingranaggi dritti che sopportano carichi moderati e utilizzano olii che proteggono le leghe di cui vengono ricoperti i denti degli ingranaggi dagli elevati carichi ed elevate pressioni esercitate sui denti con lo schiacciamento.

Il rischio principalmente è la rottura del film di lubrificante che porterebbe le superfici metalliche dei denti d'ingranaggio a diretto contatto tra loro, causando uno sfregamento di metallo su metallo che produce innalzamento della temperatura.

Uno sviluppo di calore talmente repentino che le particelle di metallo si saldano tra loro con fusioni localizzate e micro saldature per cui il metallo viene strappato dalla superficie del dente venendo a contatto diretto senza la barriera protettiva costituita dal film di lubrificante.

Al passaggio successivo sul dente superiore avviene una brutale inclusione di materiale, e dato che il metallo è fortemente temprato, non potendo essere plasmato per pressione, si gretola divenendo fragile come il vetro.

In queste condizioni si ha un istantaneo deterioramento ed un funzionamento non ottimale del sistema di trasmissione, con rottura a catena su diversi componenti.

Agli olii per trasmissione sono richieste delle prestazioni meno gravose di quelle per olio motore. Attualmente sono in crescita in funzione a lunghi intervalli tra i cambi dell'olio.

Bisogna poi tener presente che in un carter si genera:

1- L'accumularsi di depositi soprattutto di limatura di metallo formatasi per l'usura del metallo; per contenerli, i carter sono dotati con un apposito magnete sul tappo di svuotamento dell'olio.

2- Modificazione chimico termica dovuta all'ossidazione, a causa del continuo riscaldamento e raffreddamento dell'aria contenuta all'interno del carter, a formazione di umidità e condensa, con conseguente perdita delle caratteristiche d'origine.

3- Gli oli per trasmissione devono inoltre possiedono proprietà anti schiuma, per impedire fuoruscite d'olio, cali di livello molto dannosi per la lubrificazione degli ingranaggi, evitando il rischio di rotture o sboccolamenti.

4- L'aggiunta di particolari additivi dedicati all'estrema pressione (EP); sono miscele di composti organici che, per effetto dalla forte pressione tra dente e dente, si combinano col metallo formando uno strato antiattrito che preserva gli ingranaggi.
Il film protettivo impedisce il contatto tra metallo e metallo, la formazione di micro saldature e fusioni localizzate evitando la rottura.

 

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OLIO FRENI \ COMANDO FRIZIONE


L'olio dei freni è fatto per trasmettere la pressione dal pedale alle pastiglie, tramite l'ausilio della pompa freno e del serbatoio che lo contiene e permette che ci sia sempre olio disponibile con la progressiva usura dei freni che necessita olio di riserva, senza che si comprima, vada in ebollizione, corroda l'impianto frenante o porti la formazione di ruggine e morchie nell'impianto.

In realtà ciò che chiamiamo comunemente olio freni <b><u>non è per niente un olio a tutti gli effetti</u></b>, ma per consuetudine continuiamo a definirlo tale.

Il cambio dell’olio freni è una operazione spesso trascurata, ma che nella manutenzione della nostra auto è di fondamentale importanza poichè garantisce il perfetto funzionamento dell’impianto frenante e la nostra ed altrui incolumità.

L’olio freni è un liquido che ha una scarsa comprimibilità, La particolarità di questo tipo di olio è che non ha sostanziali variazioni di volume al variare della temperatura di esercizio da – 40° sino a temperature superiori a 200°. Bisogna sempre aver cautela e ricordarsi che:

E' CORROSIVO, infatti se si dovesse sporcare una superficie è consigliabile pulirla immediatamente, intacca facilmente la vernice della carrozzeria ed i metalli oltre che le plastiche derivate da acrilonitrile, di cui le nostre auto abbondano;

E' IGROSCOPICO, cioè tende ad assorbire umidità, la quale filtra attraverso microporosità presenti sui tubi flessibili, o attraverso le guarnizioni di tenuta dei pistoncini delle pinze e delle ganasce.

Infatti l’umidità compromette l’efficienza del olio freni, abbassandone il punto di ebollizione. Studi sugli oli freni hanno dimostrato che in un anno per effetto dell’assorbimento di umidità la temperatura di ebollizione del l'olio si abbassi fino a 80° in meno rispetto all'originale specifica DOT, ad esempio se il nostro fluido Dot 4 ha un punto di ebollizione di 230 °C , scenderebbe a 150 °C risultando addirittura inferiore come prestazioni rispetto ad un DOT 3, inoltre con il superamento dei 100 °C le particelle di acqua si trasformano in vapore ,altamente comprimibile, dando luogo a una la frenata spugnosa e insicura.

Più elevato è il punto di ebollizione dell'olio freni, tanto più è igroscopico. Nel crescendo delle specifiche DOT è tanto maggiore la temperatura di ebollizione, quanto la sua proprietà igroscopica.

La specifica DOT serve a identificare e classificare i diversi oli freno secondo due caratteristiche:

D.B.P. (Dry Boiling Point), è il punto di ebollizione dell'olio.

DOT 3 : 205°C
DOT 4 : 230°C
DOT 5 : 250°C
DOT5.1: 260°C
DOT6.1: 315°C

W.B.P. (Wet Boiling Point) è il punto di ebollizione minimo in presenza di degrado a causa dell'umidità.

DOT 3 : 140°C
DOT 4 : 155°C
DOT5.1: 175°C

Si nota come un DOT 5.1 degradato da umidità, abbassa il suo punto di ebollizione, diventando peggio di un DOT 3.
Perciò usare un liquido DOT 5.1 se non lo cambiamo almeno ogni 6 mesi significa rischiare la propria e l'altrui incolumità.
Percui consiglio di sostituire l'olio secondo quanto previsto delle stesse specifiche DOT senza pensare di risparmiare a scapito della sicurezza in strada.

Ecco cosa prevede la specifica:

DOT 3 : cambio ogni 24 mesi
DOT 4 : cambio ogni 12 mesi
DOT5.1: cambio ogni 6 mesi
DOT6.1: ogni gara o 500Km.

Altra cosa da tener presente è che se si rabbocca un DOT 4 con un DOT 3 generiamo un DOT 3, contano le caratteristiche più basse se si mescolano gli oli.

La scala corretta è : DOT 3-->DOT 4-->DOT 5.1-->DOT 6.1

DOT 4.1 e DOT 5 hanno formulazione a base siliconica, questo creà una incompatibilità con la maggioranza degli impianti frenanti dotati di olio a base glicolica.

Se vogliamo mettere un DOT 4.1 o DOT 5 in sostituzione di quelli a base glicolica DOT 3, DOT 4, DOT 5.1, DOT 6.1, dobbiamo procedere al lavaggio del circuito intero per non incombere a seri danneggiamenti delle guarnizioni di tenuta della pompa e della pinza freno.

Se sostituite l’olio a base siliconica al posto di quello a base glicolica e viceversa dovete sempre evitare che il liquido nuovo venga a contatto con il vecchio, poichè si andrà in corso a reazioni chimiche, perciò bisogna svuotare l’impianto completamente e pulirlo e per non causare danni alle guarnizioni, lavate i vari componenti solo con alcool.

Dopo aver lavato con alcool l’impianto verificate che nessuna goccia rimanga all’interno dello stesso, magari aiutandoci con un getto di aria compressa priva di condense (azoto sarebbe il top) e soffiamo il tutto accuratamente.

ATTENZIONE: Il liquido dell'impianto frenante, oltre a danneggiare le parti verniciate, è dannosissimo se portato a contatto degli occhi o della pelle. Sempre proteggere le mani e gli occhi con occhiali e guanti in gomma. Ricordate che è corrosivo.

 

[kormrider]

Si ma non usare il giallo su sfondo bianco!!!!!

 

[M@urizio]

Bene, intervento interessante.... solo che dovresti scrivere semplicemente in nero evitando il giallo, difficilmente leggibile.

 

[Flagello]

Userò il rosso per evidenziare

 

[rickyforever]

Ciao, tutto molto interessante. Ho una domanda sull'olio freni: ho sempre saputo che andasse cambiato ogni due anni, proprio a causa dell'umidità assorbita e "indipendentemente" dal DOT e dai chilometri. Ora mi dici che un DOT 4, da specifica, andrebbe cambiato ogni 12 mesi mentre sul libretto dell'auto (nel mio caso una Mito) si continua a dire "ogni 2 anni".

Visto che sei del mesterie, è davvero consigliato sostituire l'olio ogni anno piuttosto che aspettare i canonici due anni? È solo e soltanto una questione temporale il cambio?