HYDRAULVÄTSKOR En hydraulvätska måste klara flera funktioner, bl a överföra kraft effektivt, smörja och skydda hydraulsystemet. För detta krävs speciella egenskaper hos hydraulvätskan, som t ex : Låg kompressibilitet, vätskans volym ska variera så lite som möjligt när trycket förändras. Goda luftavskiljningsegenskaper så att kompressibiliteten inte ökar pga luftbubblor i oljan. - Liten skumningstendens, så att skum inte förs in i hydraulkretsen. Lämplig viskositet, tillräckligt tunn vid starttemperaturer och samtidigt tillräckligt tjock vid högsta driftstemperatur. En mycket hög viskositet (t ex vid start i kyla) ökar risken för kavitation. Vid drifttemperatur rekommenderas vanligtvis en viskositet mellan 20 och 50 cst. Smörja rörliga delar, viskositet och slitageminskande egenskaper är viktiga faktorer. Kyla, viskositeten är en viktig faktor, en tunnare olja överför värme bättre än en tjockare. Skydda systemet mot korrosion. Täta, viskositeten och inverkan på tätningsmaterial är de viktigaste egenskaperna. Termiskt stabil, ej brytas ned och bilda beläggningar vid höga temperaturer. Oxidationsstabil, påverkar livstiden för en hydraulvätska. God vattenavskiljningsförmåga, lätt renas från förorening av vatten. God filtrerbarhet, filtren ska inte blockeras av oljan. Ibland rekommenderar hydrauliktillverkare andra oljor än hydrauloljor, t ex motorolja eller automatväxellådsolja. Motorolja har goda slitageminskande egenskaper, men är mindre skjuvstabil och har sämre förmåga att avskilja vatten än de flesta hydrauloljor. Automatväxellådsoljor har goda lågtemperaturegenskaper. Blandbarhet mellan olika hydraulvätskor Mineraloljebaserade hydraulvätskor är generellt sett blandbara med varandra. Ett undantag utgör gejdoljor som inte bör blandas med andra oljor. Blandningar av olika oljor får dock ofta den sämsta oljans egenskaper. Problem kan uppstå med framförallt filtrerbarhet och vattenavskiljningsförmåga. Speciellt vid finare filtrering (filter finare än 10 µm, beta 75) kan det uppstå problem med filterblockering. Inblandning av motorolja ökar risken för problem. Det är därför bäst att inte blanda olika oljor! Svårbrännbara hydraulvätskor är baserade på annat än mineraloljor och är ej blandbara med mineraloljebaserade produkter. Vid byte till eller från denna typ av vätskor måste speciella åtgärder vidtas. Biologiskt lättnedbrytbara hydraulvätskor baserade på vegetabiliska oljor eller estrar blandar sig med mineraloljebaserade produkter och andra produkter baserade på vegetabiliska oljor och estrar, men blandningen fungerar inte alltid tillfredställande som hydraulvätska, bland annat kan filtren blockeras. Vid övergång till eller från denna typ av hydraulvätskor bör man därför tömma och rengöra systemet, se vidare under rubrik Bytesinstruktioner till miljöanpassade hydrauloljor.
KVALITETSKLASSER DIN Normer (Deutsches Institut für Norming) DIN 51524, tysk standard som innefattar en rad tester (pumpslitage, oxidation, korrosionsskydd mm) med gränser för att klassas i en viss grupp. DIN 51354 FZG, detta är egentligen en provningsstandard för växellådsoljor, men används även för hydrauloljor. Ett krav på minimum 10 ingår i DIN 51524 HLP, men vissa pumptillverkare kräver högre värden (gäller främst axialkolvpumpar). Värdet ges som skadesteg mellan 2 och 12. Ett högre värde anger en bättre slitageminskande förmåga i detta test. ISO-Normen (International Standard Organization) ISO 6743/4, denna standard är en klassificering av olika typer av hydraulvätskor. Klassen anges tillsammans med en siffra enligt ISO VG (viscosity grade), tex ISO-L-HM 46. Svensk Standard SS 155434, denna standard omfattar även miljöanpassade hydrauloljor. I standarden ingår följande bokstavsklassificerngar: A= Högsta krav på oxidationsstabilitet. B= Medelhöga krav på oxidationsstabilitet C= Lägsta kraven på oxidationsstabilitet M= Kvalitet utan krav på köldegenskaper V= Kvalitet med krav på köldegenskaper Om hydraulolja möter standardens kvav för miljöanpassnig anges det sist i namnet med Miljöanpassad. SMR Normen (SMR = Svenska Mekanisters Riksförening) Denna norm liknar DIN 51524 HVLP, men med hårdare lågtemperaturkrav. Klasserna benämns SH 15, SHS 32, SHS 46 och SH 68, där siffrorna står för viskositet enligt ISO VG.
BETECKNING ISO 6743 DIN 51524 ALLMÄN BESKRIVNING ISO-L-HH - Mineraloljor utan tillsatser ISO-L-HL HL (Teil 1) Mineraloljor med tillsatser mot oxidation och korrosion ISO-L-HM HLP(Teil 2) Mineraloljor med tillsatser mot oxidation, korrosion samt slitageminskande tillsatser ISO-L-HR - Som ISO-L-HL och med högt viskositetsindex ISO-L-HV HVLP (Teil 3) Som ISO-L-HM och med högt viskositetsindex ISO-L-HS - Syntetisk hydraulolja ISO-L-HG HLPD* Mineraloljor med tillsatser mot oxidation, korrosion samt slitageminskande tillsatser och detegent (rengörande) - HVLPD* Mineraloljor med tillsatser mot oxidation, korrosion, samt slitageminskande tillsatser och detergent (rengörande). Högt viskositetsindex ISO-L-HFAE - Svårbrännbar hydraulvätska, olja i vatten emulsion ISO-L-HFAS - Svårbrännbar hydraulvätska, kemisk lösning i vatten ISO-L-HFB - Svårbrännbar hydraulvätska, vatten i olja emulsion ISO-L-HFC - Svårbrännbar hydraulvätska, vatten-polymer-lösning ISO-L-HFD - Svårbrännbar hydraulvätska, vattenfria, med tillägget R (fosfatestrar), S (klor-kolväten), T (blandning av R och S) eller U (annan sammansättning) * HLPD och HVLPD innehåller detergenter som motverkar stick-slip, är smutslösande och löser in mer vatten. MILJÖANPASSADE HYDRAULVÄTSKOR Tekniska egenskaper De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos estrar och vegetabiliska oljor skiljer sig i många avseenden från mineraloljors. Vilken praktisk betydelse detta har beror på hydraul-/smörjsystemets utformning. Dagens hydraulsystem är nästan alltid anpassade till mineraloljebaserade hydrauloljor, vilket kan innebära tekniska begränsningar vid övergång till hydrauloljor baserade på estrar eller vegetabiliska oljor. Stabiliteten är generellt sämre för estrar och vegetabiliska oljor än mineraloljor. Detta gäller speciellt den hydrolytiska stabiliteten (stabiliteten i närvaro av vatten). Även oxidationsstabiliteten (stabilitet mot luftens syre) är sämre, speciellt för de vegetabiliska oljorna. Med tillsatsmedel kan man förbättra stabiliteten men inte till samma nivå som mineraloljor med tillsatsmedel. Densiteten för estrar och vegetabiliska oljor är c:a 0.92 kg/l vid 15 C, för mineraloljebaserade hydrauloljor är den c:a 0.87 kg/l. Viskositetsindex är högre för estrar och vegetabiliska oljor än för mineraloljor, dvs mineraloljors viskositet är mer temperaturberoende. Vegetabiliska oljor polymeriserar när en tunn film av olja utsätts för luft, värme och solljus. Detta medför att en kladdig beläggning bildas.
Påverkan på material Vissa färger och lim kan angripas av estrar och vegetabiliska oljor. Om färg används inuti systemet bör det vara av en typ som motstår dessa vätskor, tex epoxy-färg. Zink och bly och i vissa fall även legeringar av dessa metaller, kan angripas vid höga temperaturer eller om oljan är kraftigt oxiderad. Vissa pappersfilter är olämpliga i system med smörj-/hydrauloljor baserade på estrar. Tätningsmaterial förekommer i en mängd olika kvaliteter. Det följande är endast mycket allmänna råd och gäller vid låga halter vatten och ej kraftigt oxiderad olja. Tillverkarna av tätningsmaterial kan ge mer information om just deras produkt. SYNTETISKA ESTRAR VEG. OLJOR <60 C <80 C <100 C <120 C <60 C <80 C Nitril-butadien-gummi (NBR) + 0 - - + + Hydrerad NBR (HNBR) + + + + + + Polyuretan (AU) 0 - - - + 0 Fluorgummi (FPM) + + + 0 + + + kan användas, 0 testas i enskilda fall vid dynamiska inbyggnader, - ej lämplig Var kan man använda miljöanpassade hydrauloljor? Biologiskt nedbrytbara hydrauloljor bör främst användas när det är risk för att oljan läcker ut i naturen. Det finns vissa tekniska begränsningar för biologiskt nedbrytbara hydrauloljor. Generellt bör hydrauloljor baserade på estrar/vegetabiliska oljor ej användas i: Hydraulsystem där transmission och/eller våta bromsar smörjs av hydrauloljan, om inte tillverkarna specificerat det. Hydraulsystem med mycket vatten, vattenhalten skall vara så låg som möjligt, helst under 0,06% (600 ppm). Hydraulsystem med driftstemperatur över 80 C om hydrauloljan är baserad på vegetabiliska oljor. Tanktemperaturen bör vara max 70 C kontinuerligt. Hydraulsystem med driftstemperatur över 100 C om hydrauloljan är baserad på syntetiska estrar. Tanktemperaturen bör vara max 80 C kontinuerligt.
Bytesinstruktioner vid övergång till miljöanpassade hydrauloljor För bästa funktion bör halterna av tidigare använd mineraloljebaserad hydraulvätska vara högst 2% (1% om motorolja användes tidigare). Kontrollerar med maskintillverkaren om det finns några restriktioner i t ex driftsförhållanden. Hydrauloljor baserade på estrar och/eller vegetabiliska oljor bör ej användas i hydraulsystem med bly eller zink. 1. Kör upp systemet till driftstemperatur. 2. Töm oljan. Se till att systemet innehåller så lite restolja som möjligt. 3. Torka ur tanken med luddfria torkdukar. 4. Byt filter, undvik papperfilter och filter med förzinkade delar. 5. Fyll systemet till lägsta fungerande nivå med ny olja. Tänk på att systemet är tömt på olja, oljevolymen i tanken måste räcka för att fylla systemet och nå miniminivå i tanken. Pumpen måste suga upp olja utan problem. Efterfyll olja vid behov. Kör systemet vid normal drifttemperatur och använd alla hydraulfunktioner. 6. Töm ut oljan. 7. Fyll på med ny olja enligt maskintillverkarens rekommendationer. 8. Byt filter senast 50 drifttimmar efter övergång. Kontrollera filter ofta den första tiden, estrar och vegetabiliska oljor kan lösa upp gamla avlagringar i hydraulsystemen. 9. Håll vattenhalten i systemet så låg som möjligt, högst 0,1%.
FÖRORENINGAR FASTA FÖRORENINGAR Fasta föroreningar i hydraulvätskan är den vanligaste orsaken till funktionsstörningar i hydraulik. Det är därför viktigt att hålla hydraulvätskan så ren som möjligt. Detta är speciellt viktigt i hydraulsystem som arbetar vid höga tryck eller innehåller komponenter med små toleranser. Höga halter av fasta föroreningar kan orsaka: Abrasion (slipande nötning) av de noggrannt anpassade ytorna i tex hydraulpumpar och reglerventiler. Slitaget kan vidga spelet så mycket att det påverkar noggrannheten i regleringen. Nedbrytning av hydraulvätskan, katalyserad av föroreningarna. Tröghet som försämrar systemets funktion när igensatta komponenter kärvar. Lagerskador orsakade av ytutmattning. Det finns huvudsakligen tre källor till partikelföroreningar: Tillverkning och ingrepp - Vid tillverkningen och montering av ett hydraulsystem skapas oundvikligen en stor mängd föroreningar av skilda slag, tex metallspån, skärpastor, textilfiber, färgflagor och glödskal. Hydraulsystemet måste därför besiktigas noggrannt och sköljas med filtrerad vätska för att undvika att få in dessa föroreningar i systemet. Normalt slitage - Föroreningar skapas under inkörning och även därefter, tex genom korrosion. Om den ursprungliga renheten var dålig, accelereras denna process och mängden partiklar kommer att öka snabbare. Påfyllning och upptoppning av hydraulvätska/smörjolja - Avsevärda mängder föroreningar kan tillföras vid dessa operationer. Ny olja bör alltid fyllas på genom ett lämplig filteranläggning placerat så oljan passerar det innan det når tanken. Så länge påfyllning och arbete med ett hydraulsystem görs renligt och noggrannt, så förorenar vanligen inte omgivande smuts hydraulsystemet. Smörjsystem är ofta mindre täta. Risken att omgivande smuts kommer in i systemet är därför avsevärt större. Systemutformningen, tex luftfilter på tankar och tätningar, är viktig för att hindra smuts i omgivningen från att komma in i systemet. Driftstörningar orsakade av partikelföroreningar är vanligen av någon av följande tre typer: Plötsliga eller katastrofala driftstörningar uppstår när ett fåtal stora eller ett stort antal små partiklar, får en komponent att kärva eller fastna. Intermittenta (tillfälliga) störningar uppstår när föroreningar tillfälligt stör en komponents funktion, till exempel genom att hindra att en ventil rör sig fritt, men partikeln kan sköljas bort under en följande arbetscykel. Gradvist ökande driftstörningar uppstår genom vanligt slitage och visar sig i form av en gradvis försämring av systemets prestanda. Om det tillåts fortsätta kan det leda till katastrofala driftstörningar. Några exempel på konsekvenserna av partikelföroreningar är: Plötsligt haveri i en kugghjulspump när en stor metallpartikel fastnade i kuggtänderna och orsakade ett stopp.
Plötsligt haveri i en pump när pumpaxeln bröts av efter det att trycket byggts upp på grund av en blockerad säkerhetsventil. Gradvis ökande driftsstörningar på grund av abrasivt slitage på pumpvingar. Ökade föroreningsnivåer på grund av slitage på en hydraulcylinder. När skåror bildats samlas mer smuts i dem och ökar föroreningsnivåerna. De skadligaste partiklarna är de som är ungefär lika stora som spelen i oljesystemet. De riktigt stora partiklarna kommer inte in i spelen och de riktigt små partiklarna passerar igenom, men går endast i liten utsträckning mot ytorna. Det betyder inte att stora respektive små partiklar är helt oskadliga. Typiska spel i hydraulpumpar är mellan en halv och 15 µm. Som jämförelse kan nämnas att ett hårstrå är ungefär 70 µm i diameter och det mänskliga ögat kan se en partikel som är större än ungefär 40 µm. ANALYSMETODER Oljans renhet kan bestämmas genom analyser av oljeprov. De vanligaste analysmetoderna är: Automatiska partikelräknare bestämmer antal och storleksfördelning av partiklar. Observera att denna metod inte säger något om vilken typ av partiklar det är (stålpartiklar och mjuka partiklar räknas tex på samma sätt). Ferrografi utnyttjar en stark magnet för att dela upp partiklarna efter graden av magnetism. Partiklarna räknas och studeras därefter i ett mikroskop. Denna metod ger alltså även information om vilken typ av partiklar det rör sig om. Mikroskopräkning, denna metod ger information om halt, storleksfördelning och vilken typ av föroreningar det rör sig om. Filtremembran kan användas för att avskilja föroreningar från ett prov. En grov uppskattning av föroreningsgraden kan fås genom att jämföra membranen med en serie referensmembran. Elementanalyser är olika kemiska analyser som bestämmer halten av vissa grundämnen i provet. Denna metod bestämmer inte antal eller storleksfördelning på partiklar, men ger en indikation om vilken typ av partiklar det är. En kontinuerlig uppföljning av oljans renhet kan ge förvarning om något är på väg att hända och ger information om hur väl filtreringen fungerar.