طريقة الاختبار القياسية لتحديد قدرة تحمل مواد التشحيم – طريقة الكرات الأربع

طريقة الاختبار القياسية لتحديد قدرة تحمل مواد التشحيم – طريقة الكرات الأربع

(وفقًا لمعيار ASTM D2783 و ASTM D2596 و ISO 20623)

1. المقدمة:

تُستخدم طريقة الكرات الأربع (Four-Ball Test) لتقييم قدرة تحمل الضغط لزيوت التشحيم والشحوم من خلال قياس أداء التشحيم تحت الأحمال العالية. يساعد هذا الاختبار في تحديد مقاومة الزيت أو الشحم للتآكل، التحميل الزائد، وفشل الطبقة الزيتية.

2. أنواع اختبارات الكرات الأربع:

🔹 اختبار حمل التآكل (Wear Preventive Test – ASTM D4172): يقيس قطر البُلى الناتج عن الحمل المستمر.
🔹 اختبار حمل اللحام (Weld Load Test – ASTM D2783 / D2596): يحدد الحد الأقصى للحمل قبل حدوث اللحام بين الكرات.
🔹 اختبار مؤشر حمل الفشل (Load Wear Index – LWI): يقيس مقاومة الزيت أو الشحم للفشل تحت الأحمال المتزايدة.

3. الأجهزة والمعدات المطلوبة:

✅ جهاز اختبار الكرات الأربع مزودًا بوحدة تحميل وقادرًا على التحكم في السرعة والحرارة.
✅ كرات فولاذية قياسية (قطر 12.7 مم، صلابة 65 HRC).
✅ مواد تشحيم للاختبار (زيت أو شحم).
✅ ميزان حساس لقياس قطر التآكل.
✅ مذيب تنظيف مثل الهكسان أو الإيزوبروبانول.

4. تحضير العينة وتجهيز الجهاز:

✅ تنظيف الكرات الفولاذية باستخدام مذيب لإزالة أي زيوت أو شوائب.
✅ تثبيت ثلاث كرات في الكأس السفلي من الجهاز، ثم وضع الكرة الرابعة (العليا) في الدوران.
✅ إضافة كمية محددة من زيت التشحيم أو الشحم إلى منطقة التلامس بين الكرات.
✅ ضبط درجة الحرارة عند 75°C (في بعض الاختبارات).

5. تنفيذ الاختبار:

📌 اختبار حمل التآكل (Wear Preventive Test – ASTM D4172):

✅ يتم تطبيق حمل ثابت (40 كجم) لمدة 60 دقيقة بسرعة 1200 دورة/دقيقة.
✅ بعد انتهاء الاختبار، يتم قياس قطر البلى (Wear Scar Diameter – WSD) بالميكرون.
✅ كلما كان قطر البلى أصغر، كان الزيت أو الشحم أفضل في تقليل التآكل.

📌 اختبار حمل اللحام (Weld Load Test – ASTM D2783 / D2596):

✅ يتم تطبيق حمل متزايد تدريجيًا حتى تصل الكرات إلى نقطة اللحام (حيث يلتصق الفولاذ ببعضه).
✅ يتم تسجيل الحمل الأقصى (كيلوجرام أو نيوتن) قبل حدوث اللحام.
✅ كلما كان حمل اللحام أعلى، كان الزيت أو الشحم أفضل في مقاومة الأحمال العالية.

📌 اختبار مؤشر حمل الفشل (Load Wear Index – LWI):

✅ يتم إجراء سلسلة من اختبارات الأحمال وتسجيل قطر البُلى لكل مستوى حمل.
✅ يتم حساب مؤشر حمل الفشل (LWI) باستخدام الصيغة التالية:

LWI=∑Wi​/∑(i​Pi​×W)​

حيث:

• Pᵢ = الحمل عند كل مستوى اختبار (كجم).
• Wᵢ = متوسط قطر البُلى عند ذلك الحمل.
• LWI المرتفع يشير إلى مقاومة أفضل للفشل تحت الأحمال العالية.

6. تحليل النتائج وتفسيرها:

📌 إذا كانت القيم مرتفعة: الزيت أو الشحم لديه قدرة ممتازة على مقاومة الأحمال والتآكل.
📌 إذا كانت القيم منخفضة: يوصى باختيار زيت أو شحم يحتوي على إضافات EP (الضغط الشديد).

7. أهمية الاختبار:

✅ تحديد مدى قدرة الزيت أو الشحم على حماية الأسطح المعدنية تحت الحمل العالي.
✅ تحسين اختيار زيوت التروس والشحوم الصناعية بناءً على الظروف التشغيلية.
✅ تقييم كفاءة إضافات الضغط الشديد (EP Additives) في زيوت التشحيم.

8. التوصيات بعد الاختبار:

🔹 إذا كانت نتائج الاختبار ضعيفة، يمكن تجربة زيوت تحتوي على إضافات مضادة للتآكل.
🔹 استخدام زيت تشحيم بمؤشر لزوجة أعلى يمكن أن يحسن مقاومة التآكل.
🔹 في التطبيقات ذات الأحمال العالية جدًا، يجب اختيار شحوم تحتوي على إضافات الكبريت والفوسفور لمقاومة التآكل بشكل أفضل.

💡 هل لديك أي استفسارات حول هذا الاختبار أو كيفية تحسين نتائج التشحيم؟ 😊