طريقة الاختبار القياسية لخصائص منع التآكل لسائل التشحيم – طريقة الكرات الأربع
(وفقًا لمعايير ASTM D4172 وISO 20623 وDIN 51350-3)
المقدمة:
يُستخدم اختبار آلة الكرات الأربع (Four-Ball Wear Test) لتحديد خصائص منع التآكل لسوائل التشحيم والزيوت من خلال قياس حجم التآكل الناتج عن الاحتكاك تحت حمولة ثابتة. يُعد هذا الاختبار أساسيًا في تقييم أداء الزيوت الصناعية، الزيوت الهيدروليكية، زيوت المحركات، وزيوت التروس لضمان قدرتها على توفير الحماية الكافية للمكونات الميكانيكية.
1. المعايير المعتمدة:
- ASTM D4172 – قياس خصائص منع التآكل باستخدام آلة الكرات الأربع.
- ISO 20623 – اختبار الضغط الشديد ومقاومة التآكل للزيوت.
- DIN 51350-3 – تقييم مقاومة التآكل للزيوت باستخدام اختبار الكرات الأربع.
2. الأجهزة والمعدات المطلوبة:
✅ آلة الكرات الأربع (Four-Ball Wear Test Machine).
✅ كرات فولاذية قياسية بقطر 12.7 مم (½ بوصة).
✅ ميزان تحميل (Load Cell) لقياس الحمل التطبيقي (kgf أو N).
✅ جهاز قياس التآكل (ميكروسكوب دقيق).
✅ مذيب تنظيف (مثل الهكسان أو الإيثانول) لإزالة أي بقايا زيتية.
3. طريقة الاختبار وفقًا لـ ASTM D4172:
أ) تحضير العينة والجهاز:
- وضع ثلاث كرات فولاذية جديدة في وعاء التثبيت السفلي لجهاز الاختبار.
- غمر الكرات بـ سائل التشحيم المراد اختباره لضمان تغطية سطح التلامس بالكامل.
- تثبيت الكرة الرابعة في المغزل العلوي للجهاز، بحيث تضغط عموديًا على الكرات الثلاث السفلية.
- ضبط درجة الحرارة على 75°C ± 2°C (حسب معيار ASTM D4172).
ب) تنفيذ الاختبار:
- تشغيل الجهاز بسرعة دوران ثابتة 1200 دورة في الدقيقة (rpm).
- تطبيق حمل ثابت قدره 40 كجم (392 N) لمدة 60 دقيقة.
- بعد انتهاء الاختبار، يتم إزالة الكرات وتنظيفها بمذيب مناسب لإزالة أي بقايا زيتية أو تآكل سطحي.
ج) قياس التآكل:
- استخدام الميكروسكوب الدقيق لقياس قطر بصمة التآكل (Wear Scar Diameter – WSD) على الكرات الثلاث السفلية بدقة 0.01 مم.
- تسجيل متوسط قطر بصمات التآكل لكل كرة وتحديد الأداء بناءً على القيم المقاسة.
4. تحليل النتائج:
| المعامل | التفسير |
|---|---|
| قطر بصمة التآكل (WSD, mm) | كلما قل القطر، زادت مقاومة الزيت للتآكل. |
| معدل التآكل (Wear Rate, mg/h) | يقيس فقدان المادة بسبب الاحتكاك، وكلما قل، زادت جودة الزيت. |
قيم نموذجية لأنواع الزيوت المختلفة:
| نوع الزيت | قطر البصمة (WSD, mm) | أداء مقاومة التآكل |
|---|---|---|
| زيوت المحركات التقليدية | 0.40 – 0.55 | جيد |
| زيوت صناعية متوسطة الأداء | 0.30 – 0.40 | ممتاز |
| زيوت التروس والزيوت الصناعية عالية الأداء | 0.25 – 0.35 | عالي جدًا |
5. أهمية الاختبار:
✅ يحدد مدى قدرة الزيوت على حماية الأسطح المعدنية من التآكل.
✅ يضمن اختيار الزيت المناسب لتطبيقات الضغط العالي والاحتكاك الشديد.
✅ يساعد في تحسين تركيبات زيوت التشحيم لتقليل استهلاك الطاقة وتقليل التآكل.
تنفيذ اختبار خصائص منع التآكل لسائل التشحيم – طريقة الكرات الأربع
(وفقًا لمعايير ASTM D4172 وISO 20623 وDIN 51350-3)
1. تجهيز المعدات والعينة:
✅ تحضير آلة الكرات الأربع والتأكد من ضبطها على المواصفات المطلوبة.
✅ تنظيف الكرات الفولاذية الجديدة باستخدام مذيب مناسب (مثل الهكسان أو الإيثانول) لضمان عدم وجود أي بقايا زيتية أو شوائب.
✅ تحضير العينة والتأكد من أن زيت التشحيم المراد اختباره في درجة حرارة الغرفة.
2. تثبيت الكرات الفولاذية:
- وضع ثلاث كرات فولاذية (بقطر 12.7 مم) في الوعاء السفلي لجهاز الاختبار.
- غمر الكرات بسائل التشحيم بالكامل لضمان تغطية سطح التلامس.
- تثبيت الكرة الرابعة في المغزل العلوي، بحيث تضغط عموديًا على الكرات الثلاث السفلية.
3. ضبط المعايير وتشغيل الجهاز:
✅ ضبط درجة حرارة الزيت عند 75°C ± 2°C باستخدام وحدة التسخين الخاصة بالجهاز.
✅ تحديد الحمل الثابت عند 40 كجم (392 نيوتن).
✅ ضبط سرعة الدوران على 1200 دورة في الدقيقة (rpm).
✅ ضبط زمن الاختبار على 60 دقيقة.
✅ تشغيل الجهاز والسماح له بالعمل حتى انتهاء الزمن المحدد.
4. إنهاء الاختبار وقياس التآكل:
✅ بعد انتهاء 60 دقيقة، يتم إيقاف الجهاز وإزالة الكرات بعناية.
✅ تنظيف الكرات جيدًا بمذيب مناسب لإزالة أي بقايا زيتية.
✅ استخدام ميكروسكوب دقيق لقياس قطر بصمة التآكل (Wear Scar Diameter – WSD) على الكرات الثلاث السفلية بدقة 0.01 مم.
✅ تسجيل متوسط قطر التآكل لكل كرة وحساب متوسط القيم الثلاث.
5. تحليل النتائج:
| قطر بصمة التآكل (WSD, mm) | أداء مقاومة التآكل |
|---|---|
| > 0.55 مم | ضعيف – أداء منخفض للحماية من التآكل. |
| 0.40 – 0.55 مم | جيد – مناسب لتطبيقات عادية. |
| 0.30 – 0.40 مم | ممتاز – أداء عالي في تقليل التآكل. |
| < 0.30 مم | عالي جدًا – زيت تشحيم ذو أداء ممتاز للضغط العالي. |
6. التفسير النهائي:
✅ إذا كان قطر بصمة التآكل منخفضًا → الزيت ذو كفاءة عالية في منع التآكل ومناسب للتطبيقات الصناعية القاسية.
✅ إذا كان قطر بصمة التآكل مرتفعًا → الزيت قد يكون غير كافٍ لمقاومة التآكل، مما قد يتطلب تحسين تركيبته أو استخدام إضافات تحسين الأداء.
7. التوصيات بعد الاختبار:
📌 إذا كانت النتائج غير مرضية، يمكن تحسين أداء الزيت بإضافة مواد مانعة للتآكل أو استخدام تركيبات معدلة.
📌 مقارنة النتائج مع زيوت تشحيم أخرى لاختيار الزيت الأنسب للتطبيق المطلوب.
📌 استخدام زيوت بتقنيات متقدمة مثل الزيوت الاصطناعية لتحسين مقاومة التآكل.
اترك تعليقاً