Hydrauliikkaöljyt

Hydrauliikkaöljyjen ominaisuudet ja tehtävät

Hydrauliikkaöljyt ovat yksi yleisimmin käytetyistä voiteluöljyryhmistä, ja niiden käyttökohteet ovat hyvin monipuolisia. Hydrauliikkaöljyn ensisijainen tehtävä on välittää voimaa hydraulijärjestelmässä. Paineistetun öljyn avulla energiaa voidaan siirtää ja muuntaa mekaaniseksi työksi eri laitteissa. Samalla hydrauliikkaöljy voitelee liikkuvia osia ja siirtää lämpöä. Hydrauliikkaöljyissä käytetään tyypillisesti muun muassa kulumisenesto- (AW, Anti-Wear) ja hapettumisenestolisäaineita. Käyttökohteen ja öljytyypin mukaan lisäaineistus voi sisältää myös esimerkiksi viskositeetti-indeksiä (VI) parantavia sekä korroosiota, vaahtoamista ja kerrostumien muodostumista ehkäiseviä lisäaineita.

Mineraaliöljypohjaisissa hydrauliikkaöljyissä käytetään API-ryhmiin I, II ja III kuuluvia perusöljyjä. Nykyaikaisissa korkealaatuisissa hydrauliikkaöljyissä käytetään usein pitkälle jalostettuja II- ja III-ryhmien perusöljyjä tai niiden seoksia. Ryhmien II ja III perusöljyille on ominaista suuri tyydyttyneiden hiilivetyjen osuus ja pieni rikkipitoisuus. Ne kestävät yleensä ryhmän I perusöljyjä paremmin hapettumista. Tämä voi mahdollistaa öljylle pidemmän käyttöiän, mutta lopulliseen suorituskykyyn vaikuttavat myös lisäaineistus, käyttökohde ja käyttöolosuhteet.

Nykyaikaiset kuormantunnistavat pumput, elektronisesti ohjatut venttiilit sekä järjestelmien kasvavat suorituskyky- ja ympäristövaatimukset asettavat hydrauliikkaöljyille entistä suurempia vaatimuksia. Viskositeetin lisäksi merkitystä on esimerkiksi kulumisenestokyvyllä, hapettumiskestävyydellä, leikkauskestävyydellä ja ilman- sekä vedenerotusominaisuuksilla. Öljyn käytön aikana sekä perusöljy että lisäaineistus vanhenevat ja niiden ominaisuudet heikkenevät, minkä vuoksi öljy on ennen pitkää vaihdettava. Korkealaatuinen perusöljy ja tarkoitukseen sopiva lisäaineistus voivat pidentää hydrauliikkaöljyn käyttöikää, pienentää huoltokustannuksia ja vähentää öljynvaihdoista syntyvää jätettä.

Erikoiskäyttökohteet

Ympäristöherkissä käyttökohteissa voidaan käyttää nopeasti biohajoavia hydrauliöljyjä. Tällaisia ovat esimerkiksi synteettisiin estereihin perustuvat hydrauliöljyt. Biohajoavien hydrauliöljyjen käyttö voi olla perusteltua tai sitä voidaan edellyttää esimerkiksi vesistöjen ja pohjavesialueiden läheisyydessä, kaivoporauksissa, metsätöissä sekä muissa kohteissa, joissa mahdollinen öljyvuoto aiheuttaisi merkittävän ympäristöriskin.

Ryhmän IV PAO-perusöljyjä voidaan käyttää myös synteettisissä hydrauliikkaöljyissä silloin, kun tarvitaan esimerkiksi hyvää kylmäkäyttäytymistä ja hapettumiskestävyyttä sekä korkeaa viskositeetti-indeksiä.

Sopiva hydraulineste valitaan aina käyttökohteen, laitevalmistajan vaatimusten ja tarvittavien suorituskykyominaisuuksien perusteella.

Hydrauliikkaöljyjen suorituskyky ja käyttöolosuhteet

Pohjoisissa olosuhteissa öljyiltä vaaditaan erityisominaisuuksia. Öljy on koetuksella erityisesti talvella, kun lämpötila vaihtelee kovista pakkasista suojakeliin. Kylmäkäynnistysviskositeetti on erittäin tärkeä ominaisuus, samoin kuin vedenerotuskyky, koska suuret lämpötilavaihtelut aiheuttavat öljyille kondenssikosteutta, jolloin öljyn voitelukyky heikkenee.

Hydrauliikkaöljyn lisäaineistuksella on suuri merkitys erityisesti vaativissa työkone- ja mobiilihydrauliikan käyttökohteissa. Viskositeetti-indeksin parantajat voivat käytön aikana altistua mekaaniselle leikkautumiselle, jolloin öljyn viskositeettiominaisuudet voivat muuttua. Korkeat käyttölämpötilat puolestaan nopeuttavat öljyn hapettumista ja vanhenemista. Liian korkea käyttölämpötila voi johtua esimerkiksi puutteellisesta jäähdytyksestä tai tukkeutuneesta öljynjäähdyttimestä.

Ongelmia ja ennenaikaista öljyn vanhenemista voivat aiheuttaa myös järjestelmässä olevat ilmakuplat, jotka kovassa paineessa puristuvat kasaan. Paineen alla puristuvat ilmakuplat voivat aiheuttaa mikrodieseling-ilmiötä, paikallista voimakasta kuumenemista, öljyn hapettumista / termistä hajoamista sekä hiilipitoisia sakka- ja lakkakerrostumia. Öljyn väri tummuu ja hajusta tulee voimakas ja epämiellyttävä.

Hydrauliikkapumppujen valmistajat määrittelevät pumpuille sallitut minimi- ja maksimiviskositeetit sekä suositellun käyttöviskositeettialueen. Rajat vaihtelevat muun muassa pumpputyypin ja rakenteen mukaan. Öljyn valinnassa on huomioitava sekä kylmäkäynnistyksen aikainen viskositeetti että viskositeetin säilyminen riittävänä korkeimmassa käyttölämpötilassa. Laite- ja pumppuvalmistajan ilmoittamia viskositeetti- ja lämpötilarajoja tulee aina noudattaa.

Öljyn pitää antaa notkistua ja lämmetä ennen järjestelmän voimakasta kuormittamista. Ongelmallisia kohteita ovat esimerkiksi järjestelmät, joissa on pitkät ohuet putket, ja joissa öljy ei lämpene kunnolla edes toimiessaan (mobiilinostureiden puomihydrauliikka, perälautanostimet ym.). Silloin öljyn valinnalla on suuri merkitys laitteiden toimivuuden ja kestävyyden kannalta.

Vesi hydrauliikkajärjestelmässä

Hydrauliikkajärjestelmässä oleva vesi on erittäin haitallista. Vettä esiintyy hydrauliikkaöljyssä liuenneena, emulgoituneena ja vapaana vetenä. Liuennut vesi ei yleensä näy öljyssä silmämääräisesti, mutta kun öljyn kyky sitoa vettä ylittyy, vettä voi esiintyä emulsion muodossa eli pieninä vesipisaroina (jolloin öljy muuttuu sameaksi) tai vapaana vetenä esimerkiksi säiliön pohjalla.

Lämpötila vaikuttaa öljyn vedensitomiskykyyn: lämmin öljy pystyy yleensä sitomaan enemmän vettä kuin kylmä öljy. Kylmästä öljystä erottunut vapaa vesi painuu öljyä raskaampana säiliön pohjalle, mutta pumpun käynnistyessä sekoittuu öljyyn ja lähtee uudelleen kiertoon järjestelmään.

Öljyn kyky sitoa liuennutta vettä riippuu lämpötilan lisäksi muun muassa perusöljystä ja lisäaineistuksesta. Tämän vuoksi tietty ppm-arvo ei yksin kerro, näkyykö vesi öljyssä sameutena. Esimerkiksi esteripohjaiset hydraulinesteet voivat sitoa huomattavasti enemmän vettä kuin monet mineraaliöljyt ennen vapaan tai emulgoituneen veden muodostumista.

Veden pääsyä hydrauliikkajärjestelmään pyritään ehkäisemään muun muassa toimivilla huohottimilla ja tiivistyksillä. Järjestelmään päässyttä vettä voidaan poistaa esimerkiksi vettä sitovilla suodatinelementeillä tai erillisillä öljynpuhdistusmenetelmillä.

Luokitukset

Hydrauliikkaöljyn viskositeettiluokka ilmoitetaan yleensä ISO VG -luokituksella. Yleisiä viskositeettiluokkia ovat esimerkiksi ISO VG 22, 32, 46 ja 68. Numero kuvaa nimellistä kinemaattista viskositeettia 40 °C:ssa.

HLP ja HVLP kertovat öljyn suorituskykyominaisuuksista. HVLP-öljyllä on korkea viskositeetti-indeksi (VI), minkä ansiosta sen viskositeetti muuttuu lämpötilan mukana vähemmän kuin tavanomaisen HLP-öljyn. Tämän vuoksi HVLP-öljyt soveltuvat erityisesti kohteisiin, joissa käyttölämpötila vaihtelee paljon.

Laite- ja pumppuvalmistajilla, kuten Bosch Rexrothilla, Danfossilla ja Parkerilla, voi lisäksi olla hydrauliikkaöljyille omia vaatimuksiaan ja hyväksyntöjään. Ympäristöystävälliset hydraulinesteet jaetaan ISO 15380 -standardissa HETG-, HEPG-, HEES- ja HEPR-luokkiin. Esimerkiksi HEES tarkoittaa synteettisiin estereihin perustuvia hydraulinesteitä.

Biohajoavuutta voidaan osoittaa standardoiduilla testimenetelmillä. Esimerkiksi OECD 301 B -testillä arvioidaan aineen biohajoavuutta mittaamalla hajoamisessa muodostuvan hiilidioksidin määrää. Testi kestää normaalisti 28 vuorokautta, ja testin läpäisyraja on 60 % teoreettisesta hiilidioksidimäärästä (60 % ThCO₂).

Hydrauliikkajärjestelmän ja työkoneen valmistajan ohjeista löytyvät hydrauliikkaöljylle asetetut vähimmäisvaatimukset, kuten vaadittu viskositeettiluokka, suorituskykyluokitus ja mahdolliset valmistajakohtaiset hyväksynnät. Suomessa erityisesti kylmäkäynnistyslämpötilat ja käytön aikaiset lämpötilavaihtelut voivat olla suuria, joten sopiva ISO VG -viskositeettiluokka on valittava laitevalmistajan ilmoittamien viskositeettirajojen ja käyttöolosuhteiden perusteella.