cjs的部落格

在軸承的應用上, 有許多地方是有溫度很高的熱源的, 熱經由傳導與/或對流, (甚至有些情況還加上輻射)的方式使軸承長時間處與高於200度C以上的狀況下運轉, 在這些地方的軸承損壞率較一般操作溫度狀況下來得高, 最常見的現象就是卡死, 但這是在最後所呈現出來的, 在這之前軸承尚能轉動的時候, 震動與噪音都應該是很明顯的了.卡死的軸承很難拆卸下來, 常常必須以切割的方式拆卸, 這大都也會傷及機軸, 停機和機件換修的成本很高,如果有什麼辦法可以讓在高溫狀況下運轉的軸承使用壽命延長,拉大軸承更換的周期,就等於是在提高稼動率和降低維修成本.

卡死的軸承,通常有著嚴重磨損的(甚至有一些是破碎的)滾動體(balls or rollers)和內外圈(inner ring/outter ring),它們的顏色有些是帶些褐色,有些帶深藍色,甚至有些地方十分光亮.當然也有扭曲或斷裂的保持器(cage或retainer).還有乾涸結塊的潤滑脂或者碳化的潤滑油.看到這般慘狀,多數都會認為是所用的潤滑脂或油不耐軸承所承受的高溫而不能充分潤滑與保護軸承,這是很好的答案,完整一點的考量要將軸承納入. 200度C以上的溫度對潤滑脂或油來說是很高的溫度,毫無疑問地必須依照軸承所受溫度,負荷,轉速慎選潤滑油脂,200度C以上的高溫對軸承鋼例如SUJ2( or ASTM52100, 100Cr6)的硬度與軸承運轉間隙也有很大的影響.

軸承部位的溫度會高於200度C,大都是因為無法採用液體潤滑,藉由循環的方式散熱與降溫.採用潤滑脂雖然很方便,但是有些難以克服的缺點,像散熱性和過濾性就是其二.

耐高潤滑脂以其中的組成物所依據的潤滑機制來說 可以分為兩大類型,第一類是潤滑基礎油+增稠劑+添加劑所製成,第二類則是由固體潤滑物質+黏合劑所製成.第一類耐高潤滑脂又可分為有滴點與所謂無滴點兩種,但是無論有沒有滴點,這一類潤滑脂的經常工作溫度最高不要超過300度C,因為這時有滴點的幾乎都會從軸承流失,無滴點的則會在軸承裡留下乾涸的無機物卡住軸承滾珠或滾子.第二類耐高溫潤滑脂最常見的是含有石墨或二硫化鉬或聚四氟乙烯(PTFE),這些固體潤滑劑經常工作溫度大約在300~330度C,在這種高溫之下靠著固體潤滑物質本身分子結構之間所具有的減摩特性來潤滑.溫度再高於330度C,在大氣環境之下這些固態潤滑劑會有氧化與聚四氟乙烯熔點的問題.

有高溫熱源的作業中,軸承所在的部位,都應先藉由像是隔離和散熱等等方法來降低軸承受到熱源的影響,想想汽機車引擎的器冷水冷散熱,或夏天打陽傘隔離日照,應該不難降低一些溫度.350度C以上的情況要選擇的潤滑劑,又是不同種類了.

    看到公平交易委員會上個月的兩則新聞稿^註1，說到有幾個在網路平台上販售機油的店家各對他們所販售的一款機油的品質有「虛偽不實及引人錯誤之表示」，違反公平交易法而受裁罰。相關單位善盡職責為消費者把關，值得喝采，新聞稿所提到的機油品牌，我看都是知名進口品牌，以個人多年於國際知名廠牌的工作經驗推測原廠原始標示應該沒有問題，問題可能是店家在廣告上一時有所疏忽。

    網購汽機車機油我認為是比較安全不會買到仿冒知名品牌機油的，因為由前述新聞可知，汽機車機油商品放在網路平台上販售是受到密切的監督的，除了政府相關單位的把關之外，還有對汽機車機油有做功課的消費者和競爭同業的瀏覽檢視，尤其是所謂的公司貨與平行輸入之間的競爭激烈，使得每一款放在網路銷售平台上的知名品牌機油從瓶身外觀、原始貼標一直到店家廣告用詞等等，都受到各方密切與嚴格的檢視，店家有廣告不實及誤導消費者的事實就會因違法而受罰，如果是放一瓶仿冒知名品牌機油在網路銷售平台上販賣，相信很快就會被相關單位查獲，或者被眼尖的消費者或競爭對手看到而舉發，不僅違反公平交易法，也會有違反商標法等等的問題，將面臨官司纏身以及高額的求償，因此我認為在台灣不會有人想冒險將仿冒知名品牌機油放在網路上販賣的。最後仍建議購買前做些功課與比較，就可以買到品質好、價格卻親民的品牌機油。

註1:新聞稿連結http://www.ftc.gov.tw/internet/main/doc/docDetail.aspx?uid=126&docid=14147 與  http://www.ftc.gov.tw/internet/main/doc/docDetail.aspx?uid=126&docid=14155

    許多關心愛車保養的人常聽說人說：「某某機油耐高溫高剪切…」，聽了怦然心動，有股衝動想要馬上買來加進自己愛車引擎裡，因為高溫和高剪切聽起來蠻可怕的，就怕自己現在所用的機油沒那麼「耐」，擔心愛車的引擎會因潤滑保護不足而受到這可怕的東西傷害。其實不要被嚇唬到倉促購買，否則萬一購買到誇大其辭的產品就糟糕了。這裡就來談談什麼是「高溫、高剪切」？怎樣是「耐」高溫高剪切？為什麼有些機油使用不久就開始會有衰退的感覺？

在討論如何選擇引擎機油的時候，高溫高剪切是指一個檢測機油性能的試驗項目：高溫高剪切黏度試驗 HTHS Viscosity Test。在查詢某廠牌的某一款引擎機油的技術資料表（TDS）時，通常都會看到這個檢測項目和數據，查詢API、ACEA、ILSAC等等國際機構對於引擎機油性能等級分類的測驗項目，也會看到有這個項目與標準。

大家都知道潤滑油的溫度上升，黏度會下降，但比較少注意到機械作用力（這裡所談的稱為剪應力）也會造成黏度的變化。在高溫、高剪切率時的黏度，顧名思義就是受測機油在高溫高剪切率的條件之下所具有的黏度，標準測試方法有ASTM和CEC等等機構的方法。實驗所設定的條件為150℃高溫和每秒10的6次方剪切率，這條件被認為與汽車引擎運轉時機油在軸承部位所遭遇的狀況相似，機油在這狀況之下必須仍保有一定的黏度才能在軸承與軸頸這兩個相對滑動面之間形成足夠的潤滑油膜厚度，使彼此不會接觸磨擦。

      高溫150℃大家應該能夠想像就是比沸騰的水更高出50℃的燙。「高剪切率」就比較抽象了，舉個較容易想像的例子來形容約略的概念¹。試想有三副全新的撲克牌，全部拆開來，確定是整副牌感覺滑滑的那一種。先拿半副二十七張整齊地擺放在桌子上一塊大的美工切割墊上，以食指稍微按壓在最上層的那張牌的中心位置，然後食指以一個力量瞬間將撲克牌沿著平行於長邊的方向水平地撥去，撥牌動作開始到結束，食指與樸克牌的接觸時間只有一瞬間。然後再拿另二十七張新牌重複一次，這次食指撥牌的水平力量比前次大一倍。重複做到第六次，每次手指按壓的力量相同，每疊厚度相同，也就是每次手指距離切割墊的距離相同，撥牌的方向和時間也相同，唯一有變化的是手指水平撥牌的力。到第六次的水平力量是第一次的32倍。每次做完，每疊半副撲克牌呈現出平行四邊體的樣子，高度都相同，手指水平撥牌力就是對整疊二十七張牌的剪切力，撥牌的水平力量愈大，平行四邊體往被撥方向的傾斜度愈大，代表在實驗中的剪切率愈高。引擎內的軸頸就像手指，軸承像切割墊，隔開手指與切割墊的撲克牌就像潤滑油，但樸克牌是固體，厚度是固定的，潤滑油是液體，在引擎不運轉時軸頸幾乎直接接觸軸承，當引擎運轉時，機油在兩者之間建立起潤滑油膜，這時轉速、黏度和溫度等因素影響著油膜厚度的大小。(下圖為撥牌實驗的示意圖)

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   汽車引擎機油多久要更換？這問題由來已久，但至今各方對換油週期的意見不盡一致，這不意外，不同意見反應出不同人以不同觀點與了解去看引擎機油和引擎保護所得到的結果。在此野人獻曝，分享個人的觀點，接下來這一段先講結論，之後的段落再述理由，讀者也可以先把接下來這段跳過，留待最後當結論。

    現今車主手冊所建議的定期保養換油週期幾乎都是每10000公里或以上，相信這是對其自家的造車工藝和當今引擎機油科技深具信心的展現，所以最基本的作法就是按照原廠車主手冊中所載明的適合的機油黏度、核可認證的規格等級（原廠或API、ACEA、ILSAC等等機構的）、機油量、保養週期、定期檢查機油液位等等事項去選用正派、真材實料、誠實標示的國內外廠牌或汽車原廠真品引擎機油。在這基本做法之上，如果覺得自己駕駛習慣比較激烈或用路環境比較嚴苛，建議考慮提早一些換油，或選擇有核可認證的同規格等級裡面相對更優質的機油來保時原有的換油期。近年有些車款內建有機油監視系統或保養預告系統，由系統判斷並在儀表板上顯示下次的保養到期日或里程，這類型系統所建議或預告的換油保養間隔里程或時間不是固定週期，但通常在正確的機油等級使用與保養之下，換油週期相當長，只要依照建議或預告的里程或時間進廠實施換油保養即可。

    目前換油里程週期眾說紛紜，對於一般人用車的情況，有建議每5000公里的，也有每7500 、8000、10000、12000、15000公里…等，讓人感覺無所適從。其實各種週期的建議，在個別主觀觀點之下，都可說是對的，簡單舉個例，再以輪胎來說，新胎胎紋最深，橡膠彈性最好，安全舒適，那麼，平面道路平均一天開車來回共50公里上下班的人，每1500公里換新輪胎，好不好呢？相信會有人說好，認為舒適第一，錢不是問題，也會有人說不好，這樣既浪費又不環保，至少等跑了15000公里或者胎紋深度減少到X.Xmm（此指任何仍明顯高於安全規定的深度）再換，雖然考量點各異，但想必後者是比較多人的態度。機油多久該換的問題也一樣，只要機油原有的各項引擎保護功能還在，就可以繼續用，當機油隨著使用時間逐漸劣化到這些功能其中有一項以上即將不足的時候，就是換油時機。但是，引擎機油是怎麼逐漸劣化的呢？引擎機油在引擎用轉中的劣化過程可以用火焰噴燈直接對玻璃燒杯裡面的機油加熱或者是隔著燒杯底部間接加熱來模擬嗎？

引擎機油的劣化原因探討；引擎機油的保護功能來自於其成分所具有的理化性質，成分又分兩部分，就是基礎油組合（含幾種基礎油）和添加劑配方（多種不同功效的添加劑）。全新的機油也難脫大自然的定律，在誕生那一刻就開始漸漸劣化，也就是它原具有的理化性質因為自然與非自然因素而逐漸改變，功能成分逐漸消耗，造成這些改變與消耗的主要原因有：組成成分物質的氧化、分解（受到高溫和機械剪應力作用），受外物侵入汙染、反應消耗等等。引擎機油在原始出廠包裝瓶內常溫儲放時，只有自然氧化和些微水氣、空氣粉塵侵入發生，一旦加到引擎裡開始工作時，就同時有氧化、裂解、汙染、添加劑消耗等等複雜理化反應在持續進行。各種理化反應雖複雜，但是在冷卻、過濾、密封等等條件正常之下，氧化可以說是引擎機油劣化的主要因素。全新的引擎機油裡，仍然溶有些微空氣，在運轉的引擎裡，更有空氣、高溫、機械作用和觸媒（機件中的各種金屬元素），是氧化反應非常好的環境，因此引擎機油中的基礎油（不論礦物或合成）雖是相當穩定的碳氫化合物，也需要添加抗氧化添加劑來延長使用壽命。機油氧化基本上是含氧自由基的啟始、擴散到終結的連鎖化學反應。氧化過程中的不同時點產生許多的中間產物，初期所產生的含氧化合物可溶於機油，分子量大約是基礎油的20到100倍，因而使機油的黏度增加，顏色也變得較深，這些不穩定的可溶性含氧化合物隨時間持續進行反應與聚合，形成的分子逐漸加大，漸漸不溶於機油當中而析出沉澱為油泥與類似亮光漆的物質，如果缺乏清淨分散添加劑的作用，很快會形成堆積與附著於引擎機件上。氧化過程中也產生許多有機酸，對金屬的腐蝕性非常高，需要添加抗腐蝕添加劑來保護引擎。

    引擎機油氧化無可避免，但可加入各類型抗氧化劑來反應分解過氧化物並終止自由基反應、降低金屬的觸媒效果，延緩機油氧化速度。因此基礎油本身具有的抗氧化性和添加劑配方中的抗氧化劑的選用就很重要。現今的基礎油煉製與合成技術和添加劑配方科技已非昔日技術可比，應該也從這角度來探討比較適用於現今情況的換油週期。