Kiến thức chung về dầu thủy lực

Về cơ bản thì dầu nhớt được sản xuất bao gồm 2 thành phần đó là dầu gốc và các chất phụ gia.

1.Dầu gốc để sản xuất ra dầu nhớt

bao gồm dầu gốc khoáng và dầu gốc tổng hợp.
Dầu gốc khoáng là dầu được chưng cất từ dầu mỏ (hay còn gọi là dầu thô) sau khi đã tách ra các thành phần không mong muốn được đem trộn lẫn với các chất phụ gia để tạo thành dầu nhớt.
Dầu gốc tổng hợp là sản phẩm của quá trình chế biến hóa học nhằm mục đích tạo ra sản phẩm cuối cùng có thành phần đồng đều tạo điều kiện cho các chất phụ gia phân tán đều đặn trong dầu, có khả năng chịu được các điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn nhiều so với dầu gốc khoáng rất nhiều lần như : bền với các tác nhân ôxihóa (do đó cho tuổi thọ dầu cao hơn), khoảng nhiệt độ làm việc rộng hơn, chỉ số độ nhớt vượt trội (cho phép độ nhớt ít biến đổi ngay cả khi nhiệt độ làm việc thay đổi mạnh, vì vậy đảm bảo được quá trình bôi trơn), ít tiêu hao hơn ....
Dầu gốc tổng hợp được chia ra làm nhiều loại, bao gồm : Các Hydrocacbon tổng hợp, các este hữu cơ, Polyalfaolefin, PolyGlycol...

2.Các chất phụ gia:

Các chất phụ gia trong dầu bao gồm:
+/Phụ gia tăng chỉ số độ nhớt
+/Phụ gia dùng để ức chế quá trình ôxy hóa
+/Phụ gia tẩy rửa
+/Phụ gia phân tán
+/Phụ gia ức chế ăn mòn
+/Phụ gia ức chế mài mòn
+/Chất ức chế rỉ...
Mỗi một hãng sản xuất dầu nhờn sẽ có một công thức pha trộn với tỷ lệ khác nhau. Nhưng về cơ bản thì việc trộn lẫn các sản phẩm dầu có cùng thành phần dầu gốc hoàn toàn ko gây hại đến máy móc. Tuy nhiên việc pha trộn các sản phẩm dầu gốc tổng hợp với dầu gốc khoáng thì lại không như vậy. Mỗi một loại dầu gốc tổng hợp lại có khả năng tương thích với dầu gốc khoáng ở mức độ nhất định, thậm chí có loại hoàn toàn không tương thích.
Việc trộn lẫn các sản phẩm khác gốc dầu có thể làm xấu đi chất lượng dầu, gây nguy hại đến máy móc.

STT- Ký hiệu -Đặc tính chung của chất lỏng
1 -HH- Dầu khoáng tinh chế không có phụ gia
2 -HL- Dầu khoáng tinh chất chứa phụ gia chống gỉ vê chống oxi hóa
3 -HM- Kiểu HL có cải thiện tính chống mòn
4 -HR- Kiểu HL có cải thiện chỉ số độ nhớt
5 -HV- Kiểu HM có cải thiệu chỉ số độ nhớt
6 -HG- Kiểu HM có chống kẹt, chống chuyển động trượt chảy
7 -HS- Chất lỏng tổng hợp không só tính chất chống cháy đặc biệt
8 -HFAE- Nhũ tương dầu trong nước chống cháy, có 20% KL các chất có thể cháy được
9 -HFAS- Dung dịch chống cháy của hóa chất pha trong nước có tối thiểu 80% kl nước
10 -HFB- Nhũ tương chống cháy của nước trong dầu có tối đa 25% kl các chất có thể cháy được
11 -HFC- Dung dịch chống cháy của polyme trong nước, có tối thiểu 35% nước
12 -HFDR- Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở este của axit phosphoric.
13 -HFDS- Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở clo-hydrocacon
14 -HFDT- Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên sơ sở hỗn hợp HFDR vê HFDS 

Dầu thủy lực - Hydraulic oil

Hoạt động của nhiều máy móc công nghiệp được điều khiển bởi hệ thống thủy lực (hydraulic system), một hệ thống sử dụng chất lỏng để truyền áp lực. Thông thường, dầu bôi trơn và đôi khi nước được sử dụng để truyền áp suất. Dầu bôi trơn không chỉ có tác dụng truyền áp suất và điều khiển dòng chảy mà còn tối thiểu hóa lực ma sát và sự mài mòn của những phần chuyển động và bảo vệ bề mặt kim loại không bị rỉ sét.

Hoạt động thủy lực dựa trên phát hiện của Pascal rằng áp suất trong chất lỏng giống nhau trong mọi hướng và giống như một đòn bẩy thủy lực. Như hình bên dưới, vật nặng 5 kg với 1 piston 10 cm² sinh ra 1 áp suất 49 kPa (7.1 psi) khi truyền sang một piston 100 cm² làm piston đó có thể nâng được một vật nặng 50 kg. Khi diễn ra sự chuyển động, piston nhỏ phải chuyển động 10 cm để đẩy piston lớn đi 1 cm.

Thành phần lớn nhất của dầu thủy lực là dầu khoáng được thêm phụ gia để đạt một số tiêu chuẩn đặc biệt. Dầu thủy lực chống mài mòn (Antiwear hydraulic fluid) là lượng dầu thủy lực lớn nhất được sử dụng, chiếm khoảng 80%. Mặt khác, nhu cầu cho dầu chống cháy (fire-resistant fluid) chỉ khoảng 5% tổng thị trường dầu công nghiệp. Dầu chống cháy được phân loại thành dầu nền nước (high water-base fluid), nhũ tương nước trong dầu, glycol và phosphate ester.
Các loại dầu thủy lực
Dầu khoáng thủy lực
Dầu khoáng là lý tưởng nhất dùng cho hầu hết các hệ thống thủy lực bởi vì bản thân chúng là những dầu thủy lực xuất sắc. Dầu khoáng có chỉ số độ nhớt cao (high viscosity index - VI) có thể sử dụng trong một khoảng rộng độ nhớt. Thông thường, những sản phẩm độ nhớt cao đặc biệt phù hợp để sử dụng ở điều kiện nhiệt độ thấp. Tất cả dầu đều chứa phụ gia, ví dụ như chống oxide hóa, chống rỉ sét và chống mài mòn. Trong trường hợp phụ gia đã được tiêu thụ hoặc mất đi trong quá trình hoạt động thì những loại dầu này vẫn tiếp tục được sử dụng hiệu quả trong một thời gian dài nữa. Dầu này được xử lý cẩn thận để có khả năng tách nước và chống tạo bọt tốt. Vì khả năng chống oxide hóa cao, những tính chất này được duy trì trong thời gian dài hoạt động.
Dầu nhờn.
Gần như tất cả dầu nhờn trên thế giới được làm từ phân đoạn có độ nhớt cao của dầu thô sau khi đã tách gas oil (diesel oil) và những phần nhẹ hơn bằng chưng cất. Tuy nhiên, dầu thô từ những vùng khác nhau trên thế giới sẽ có tính chất và hình thức khác nhau, mặc dù thành phần nguyên tố không khác nhau nhiều.
Hai loại dầu nhờn có cùng độ nhớt được liệt kê ở bảng sau. Một loại dầu được làm từ cycloparaffinic, ví dụ napthenic - dầu thô không chứa sáp và có điểm chảy thấp (-46^oC). Ngược lại, loại dầu paraffinic cần phải loại sáp để giảm điểm chảy từ +27^oC thành -18^oC. Mặc dù cả hai loại có cùng độ nhớt ở 38^oC, độ nhớt của dầu cycloparaffinic chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ hơn dầu paraffinic. Điều này được thể hiện qua chỉ số độ nhớt của dầu cycloparaffinic thấp hơn. Dầu cycloparaffinic ít được ưa chuộng khi dùng cho những sản phẩm hoạt động ở một khoảng rộng nhiệt độ, ví dụ như dầu động cơ ô tô. 

 Dầu thủy lực chống cháy

Bốn loại dầu thủy thực chống cháy được liệt kê như bên dưới. Trong đó, tính chống cháy của 3 loại có được vì chúng chứa một lượng nước phù hợp để làm mát và bao phủ những vật liệu cháy.

Các loại dầu tổng hợp

Hydrocarbons
Hydrocarbons tổng hợp là dầu gốc tổng hợp phổ biến nhất. Đây là những hydrocarbon tinh khiết và được sản xuất từ nguyên liệu dẫn xuất từ dầu thô. Có 3 loại được sử dụng: olefin oligomer, alkylated aromatics và polybutene. Những loại khác như những hợp chất vòng no (cycloaliphatic) cũng được sử dụng với lượng nhỏ trong những ứng dụng đặc biệt.
Olefin Oligomers.
Olefin Oligomer được tạo thành bằng cách kết hợp một chất có khối lượng phân tử thấp, thường là ethylene, với một olefin đặc biệt để oligomer hóa thành một loại dầu bôi trơn. Trong quá trình oligomer hóa, một số phân tử kết hợp lại với nhau để kết thúc phản ứng. Do đó, sản phẩm có thể được hình thành với nhiều loại phân tử lượng khác nhau và đáp ứng được một khoảng rộng yêu cầu về độ nhớt.
Alkylated Aromatics (Hợp chất thơm được alkyl hóa)
Quá trình alkyl hóa kết nối những nhóm alkyl mạch thẳng hoặc nhánh với một chất thơm, thường là benzene. Thường thì những nhóm alkyl được sử dụng chứa từ 10-14 nguyên tử carbon và có cấu trúc paraffin bình thường. Tính chất của sản phẩm có thể được thay đổi bằng cách thay đổi cấu trúc và vị trí của nhóm alkyl.
Dialkylated benzene là một điển hình được dùng như một loại dầu bôi trơn.
Polybutene
Polybutene được sản xuất bằng cách polymer hóa butane và isobutene (isobutylene). Những chất có phân tử lượng thấp trong quá trình này được sử dụng làm dầu bôi trơn, trong khi những chất có phân tử lượng lớn được sử dụng làm chất cải thiện chỉ số độ nhớt (VI Improver) và chất làm đặc (thickener). Polybutene được sử dụng làm dầu bôi trơn có chỉ số độ nhớt từ 70-110. Trên khoảng nhiệt độ phân hủy (khoảng 288^oC), sản phẩm sẽ phân hủy hoàn toàn thành các chất khí.
Vòng no (Cycloaliphatic)
Vòng no tổng hợp thông thường không được dùng như là dầu thủy lực. Vòng no được tổng hợp để sử dụng làm dầu kéo (traction lubricant) vì dưới áp lực cao, chúng có hệ số kéo cao và độ bền tốt. Một vòng no điển hình được sử dụng như là một dầu kéo tổng hợp là 2,3-dicyclohexyl-2,3-dimethylbutane C₁₈H₃₄
Ester hữu cơ.
Dibasic Acid Ester. Được điều chế bởi phản ứng của một dibasic acid với một alcohol có chứa 1 nhóm hydroxyl hoạt hóa.
Tính chất vật lý của sản phẩm cuối có thể khác nhau phụ thuộc vào alcohol và acid. Những hợp chất thường dùng là acid adipic, acid azelaic, acid sebacic và 2-ethylhexyl, 3,5,5-trimethylhexyl, isodecyl, and tridecyl alcohol.
Polyol Ester
Polyol ester được tạo thành bằng phản ứng của 1 alcohol có 2 hoặc hơn nhóm hydroxyl, ví dụ như polyhydric alcohol và 1 monobasic acid.
Trimethylolpropane, C₆H₁₄O₃, and pentaerythritol, C₅H₁₂O₄ là 2 polyol thường sử dụng. Thông thường, acid được sử dụng có được từ động vật hoặc thực vật và chứa từ 5-10 nguyên tử carbon.
Polyglycol
Polyglycol hay gọi một cách chính xác là polyalkylene glycol ether, là lượng dầu bôi trơn tổng hợp lớn nhất. Một lượng nhỏ những glycol đơn giản như ethylene glycol C₂H₆O₂, và poly ethylene glycol được sử dụng làm dầu thắng (hydraulic brake fluid).
Phosphate Ester
Phosphate Ester là một trong những dầu tổng hợp được sản xuất nhiều nhất. Phosphate Ester điển hình có cấu trúc như sau, trong đó R có thể là nhóm aryl hoặc alkyl.
Phosphate ester có khả năng chống cháy cao hơn dầu khoáng.
Những dầu bôi trơn tổng hợp khác.
Silicone
Dầu Silicone có cấu trúc polymer, trong đó nguyên tử carbon được thay bằng nguyên tử silic.
Dimethylpolysiloxane, một trong những dầu silicon được dùng nhiều có cấu trúc như sau:
Silicate Esters
Silicate Ester, Si(OR)₄, với R là nhóm aryl hoặc alkyl.
Dầu halogenate
Chlorocarbons, fluorocarbons hoặc kết hợp 2 chất này được sử dụng để tạo thành dầu bôi trơn.