33-99 No. Jl. Mufu E, Distrik Gulou, Nanjing, Tiongkok [email protected] | [email protected]
33-99 No. Jl. Mufu E, Distrik Gulou, Nanjing, Tiongkok [email protected] | [email protected]
Selain menghantarkan energi, minyak berbasis petroleum memiliki satu fungsi kritis lainnya: pelumasan. Kedua fungsi tersebut—penghantaran energi dan pelumasan—sangat dipengaruhi oleh viskositas. Hal ini menjadikan viskositas sebagai sifat paling penting dari minyak hidrolik.
Pelumasan adalah proses mengurangi gesekan antara dua permukaan yang bersentuhan dan bergerak relatif satu sama lain.
Pelumasan merupakan fungsi kritis dari minyak hidrolik. Tanpa pelumasan, gesekan antar komponen yang bergerak menyebabkan keausan berlebih dan menghasilkan panas. 
Gesekan adalah gaya yang menentang gerak. Bahkan permukaan yang tampak halus pun secara mikroskopis kasar. Ketika dua permukaan bergesekan, tonjolan mikroskopis pada keduanya saling bersentuhan, mengalami deformasi, menyatu sementara (welding), lalu terpisah kembali — proses pemisahan inilah yang disebut gesekan. Semakin kasar permukaannya, semakin besar gaya geser yang diperlukan dan semakin besar pula gesekan yang dihasilkan.
Gambar 3-1 Gesekan terjadi ketika tonjolan mikroskopis pada dua permukaan saling bersentuhan, menyatu sementara, lalu terpisah saat permukaan tersebut bergeser.
Jika terdapat lapisan minyak di antara dua permukaan logam, kontak langsung logam-ke-logam dihilangkan. Permukaan-permukaan tersebut kemudian meluncur di atas lapisan minyak, bukan satu sama lain, sehingga gesekan berkurang secara signifikan.
Setiap cairan dapat membentuk lapisan minyak, tetapi beberapa cairan lebih baik daripada yang lain. Air, misalnya, digunakan sebagai cairan hidrolik pertama, namun lapisannya lemah dan mudah pecah. Minyak hidrolik berbasis petroleum membentuk lapisan yang jauh lebih kuat dan tahan terhadap kehancuran.
Kelumasan adalah kemampuan suatu cairan untuk membentuk lapisan yang sulit pecah. Kelumasan bergantung pada:
Minyak hidrolik berbasis petroleum memiliki sifat pelumasan yang sangat baik. Tuangkan minyak ini ke atas pelat baja, dan Anda akan melihat lapisan film minyak yang tebal dan luas menutupi permukaan serta tetap bertahan di sana. Tuangkan air ke atas pelat baja yang sama, maka terbentuklah lapisan film tipis yang mudah pecah. Tuangkan merkuri, maka cairan ini akan menggumpal membentuk bola-bola — merkuri hampir tidak memiliki daya lekat terhadap baja, sehingga sifat pelumasannya sangat buruk.
Gambar 3-2 Perbandingan sifat pelumasan. Sifat pelumasan yang baik memerlukan kedua hal berikut: film yang secara alami tebal dan daya lekat yang kuat terhadap permukaan logam. Minyak unggul dalam kedua aspek tersebut.
Viskositas minyak hidrolik yang tepat harus menyeimbangkan dua kebutuhan: minyak harus cukup kental untuk membentuk film yang baik, namun tetap cukup encer agar dapat mengalir dengan bebas. Keseimbangan ini akan dibahas lebih lanjut.
Minyak memiliki dua fungsi penting dalam sistem hidrolik:
Kedua fungsi ini — serta dampak akhirnya terhadap sistem — sangat dipengaruhi oleh viskositas. Mari kita mulai dengan mendefinisikan viskositas, kemudian mengkaji pengaruhnya terhadap pembangkitan panas, pelumasan, pelumasan dinamis, aliran pada celah, dan lain-lain.
Seperti semua cairan, minyak hidrolik berbasis petroleum terdiri atas molekul-molekul yang saling menarik satu sama lain. Gaya tarik-menarik antarmolekul dalam cairan jauh lebih kuat dibandingkan dalam gas, namun lebih lemah dibandingkan dalam zat padat (di mana molekul-molekul terkunci pada posisi tetap). Karena molekul-molekul cairan dapat meluncur melewati satu sama lain, cairan mampu mengalir secara kontinu.
Viskositas adalah sifat suatu zat yang menghambat aliran molekul-molekul cairan melewati satu sama lain — dengan kata lain, merupakan bentuk gesekan internal. Cairan berviskositas tinggi (seperti madu atau molase) mengalir lambat dan dengan hambatan besar. Cairan berviskositas rendah (seperti air atau minyak goreng) mengalir dengan mudah.
Seperti disebutkan di atas, cairan terdiri atas molekul-molekul yang bergerak terus-menerus dan saling menarik satu sama lain. Ketika molekul bergerak lambat, gaya tarik antarmolekulnya lebih kuat, sehingga hambatan terhadap aliran menjadi lebih besar—viskositas tinggi. Ketika molekul bergerak cepat (saat dipanaskan), gaya tarik tersebut melemah dan viskositas turun.
Molase dingin dari kulkas memiliki viskositas sangat tinggi—mengalir perlahan dan memerlukan usaha ekstra. Panaskan di atas kompor, maka molekul-molekulnya bergerak lebih cepat, gaya tarik melemah, viskositas turun, dan cairan mengalir dengan mudah melalui corong.
Salah satu cara mengukur viskositas minyak adalah dengan menggunakan satuan Detik Saybolt Universal (SUS, juga disebut SSU). Satuan SI-nya adalah sentistokes (cSt). SUS dinamai berdasarkan George Saybolt, yang mengusulkan viskometer Saybolt kepada Biro Standar Amerika Serikat pada tahun 1919.
Metode: Tuangkan cairan ke dalam wadah dan panaskan hingga mencapai suhu pengujian. Tarik keluar sumbat bawah dan mulai pencatat waktu (stopwatch) secara bersamaan. Hentikan pencatat waktu ketika tepat 60 mL cairan telah mengalir ke dalam labu. Waktu yang berlalu dalam satuan detik merupakan viskositas SUS pada suhu tersebut.
Contoh: Jika minyak yang dipanaskan hingga 100°F (37,7°C) memerlukan waktu 143 detik untuk mengalir, maka viskositasnya adalah 143 SUS @ 100°F (37,7°C). Jika minyak yang sama, setelah dipanaskan hingga 130°F (54,4°C), memerlukan waktu 82 detik: viskositas = 82 SUS (17,7 cSt) @ 130°F (54,4°C). Viskositas selalu bergantung pada suhu, sehingga Anda harus selalu menyatakan baik nilai maupun suhunya. "150 SUS (32 cSt)" tanpa menyebut suhu merupakan bentuk singkat dari 150 SUS (32 cSt) @ 100°F (37,7°C).
Gambar 3-5: Viscometer Saybolt. Minyak dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu, kemudian diukur waktunya saat tepat 60 mL mengalir ke dalam labu. Waktu dalam satuan detik = viskositas SUS.
Viskositas juga berubah seiring dengan tekanan sistem. Saat tekanan meningkat, viskositas pun meningkat (ditunjukkan oleh kurva pada gambar). Peningkatan tekanan dari 0 hingga 3.000 psi (207 bar) dapat meningkatkan viskositas minyak hidrolik industri khas sekitar 40%.
Gambar 3-6 Viskositas meningkat seiring tekanan. Pada tekanan 3.000 psi (207 bar), viskositas dapat 40% lebih tinggi dibandingkan pada tekanan atmosfer.
Viskositas secara langsung memengaruhi pembentukan panas. Minyak berviskositas tinggi (misalnya, 500 SUS / 107,9 cSt) menimbulkan hambatan aliran internal yang lebih besar dibandingkan minyak berviskositas rendah (misalnya, 150 SUS / 32 cSt), sehingga menghasilkan lebih banyak panas dalam sistem.
Pada kebanyakan sistem hidrolik, rentang viskositas kerja adalah 150–250 SUS (32–53,9 cSt) pada suhu 100°F (37,7°C).
Viskositas adalah resistansi terhadap aliran, sehingga tampaknya tidak diinginkan. Namun, viskositas memiliki pengaruh besar terhadap pelumasan—khususnya sangat penting untuk membentuk lapisan minyak yang baik. Viskositas yang lebih tinggi menghasilkan lapisan yang lebih tebal dan lebih kuat. Namun, minyak juga harus mampu mengalir dengan bebas, sehingga viskositas yang tepat harus menyeimbangkan kedua kebutuhan tersebut.
Gambar 3-7 Ketebalan lapisan minyak bervariasi tergantung pada viskositas. Viskositas tinggi menghasilkan lapisan yang lebih tebal, tetapi meningkatkan hambatan aliran. Viskositas rendah memungkinkan aliran yang mudah, namun lapisan tipis tersebut dapat pecah di bawah beban.
Kemampuan membentuk lapisan minyak yang kokoh merupakan sifat penting minyak hidrolik berbasis petroleum. Kemampuan ini disebut sebagai kelicinan (lubricity). Mungkin tampak bahwa komponen bergerak berkecepatan tinggi sulit dilumasi karena kecepatannya akan menghilangkan lapisan tersebut—namun kenyataannya, viskositas cairan umumnya mencegah hal tersebut.
Ketika sebuah balok logam diam diletakkan di atas permukaan logam yang dilumasi minyak dan suatu gaya mendorongnya, tepi depan balok tersebut terangkat sedikit. Minyak menahan tekanan untuk dikeluarkan (karena viskositas), sehingga terbentuklah segitiga minyak di bawah balok. Segitiga ini menopang balok saat bergerak—mirip kapal di atas air. Selama tekanan pada balok yang bergerak tetap berada dalam kisaran tertentu, segitiga minyak mencegah terjadinya kontak langsung antarpermukaan logam. Ini disebut pelumasan dinamis (hidrodinamis).
Cairan berviskositas rendah seperti air, dalam kondisi kecepatan rendah dan beban tinggi, mudah terperas keluar—segitiga minyak tidak dapat terbentuk secara sempurna, dan lapisan pelumas mudah pecah.
Ketika komponen sistem bergerak, proses hidrodinamis memberikan pelumasan yang baik. Namun, pada saat mulai beroperasi (start-up) atau ketika tekanan penggerak komponen terlalu tinggi, kemampuan minyak membentuk lapisan pelumas yang kokoh (lubrikitas) menjadi sangat penting.
Gambar 3-8 Pelumasan hidrodinamis. Saat balok bergerak, terbentuk baji minyak yang menopang beban dan mencegah kontak logam-ke-logam antar permukaan.
Viskositas juga memengaruhi seberapa baik minyak membentuk segel pada celah sempit antar komponen bergerak. Banyak komponen hidrolik (pompa, motor, katup) mengandalkan segel logam-ke-logam—tidak ada segel karet di antara, misalnya, piston dan silindernya dalam pompa piston. Yang ada hanyalah lapisan tipis minyak di celah antar komponen tersebut.
Celahan antar komponen ini berfungsi seperti orifis tetap—secara terus-menerus menghambat aliran kebocoran kecil. Aliran kebocoran ini berfungsi ganda: melumasi dan membentuk segel. Terlalu sedikit kebocoran berarti pelumasan tidak memadai; terlalu banyak berarti sistem kehilangan aliran, efisiensi menurun, dan panas berlebih dihasilkan.
Untuk penyegelan terbaik, celah harus sekecil mungkin—namun tidak terlalu kecil sehingga minyak tidak dapat melumasi, dan tidak terlalu besar sehingga terjadi kebocoran berlebihan. Celah optimal menyeimbangkan antara penyegelan dan pelumasan.
Ketika viskositas minyak terlalu rendah (minyak terlalu encer), kebocoran melalui celah-celah menjadi berlebihan. Hal ini mengurangi aliran yang mencapai aktuator dan menghasilkan panas berlebih. Ketika viskositas terlalu tinggi, lapisan film tetap terbentuk, namun hambatan aliran meningkat dan efisiensi sistem menurun.
Gambar 3-9 Pengaruh viskositas rendah terhadap kebocoran internal. Dengan minyak encer, kebocoran melalui celah logam-ke-logam meningkat, sehingga mengurangi aliran yang mencapai aktuator.
Viskositas minyak hidrolik merupakan parameter penting dalam sistem hidrolik. Namun, viskositas berubah seiring suhu; oleh karena itu, jika sistem tidak mampu mempertahankan suhu operasi yang konstan, viskositas minyak harus tetap relatif stabil di seluruh kisaran suhu operasi.
Indeks Viskositas (VI) menggambarkan seberapa besar perubahan viskositas terhadap suhu. Hubungan ini menggunakan grafik standar viskositas-suhu ASTM (American Society for Testing and Materials): ketika viskositas minyak pada dua suhu berbeda diplot pada grafik ini, hasilnya berupa garis lurus. Viskositas pada suhu lainnya kemudian dapat dibaca dari garis tersebut (metode ini berlaku untuk minyak dasar tanpa aditif kimia; aditif dapat memengaruhi hubungan alami antara viskositas dan suhu).
Jika dua kurva minyak diplot pada grafik yang sama, garis yang lebih mendatar menunjukkan minyak dengan indeks viskositas lebih tinggi. Sebagai contoh:
Minyak A memiliki garis yang lebih datar—viskositasnya berubah lebih sedikit terhadap suhu—sehingga Minyak A memiliki Indeks Viskositas yang lebih tinggi.
Ketika konsep VI pertama kali diperkenalkan, skala nilainya berkisar dari 0 (terburuk, paling sensitif terhadap suhu) hingga 100 (terbaik, paling tidak sensitif). Metode pemurnian modern mampu menghasilkan minyak dengan indeks viskositas (VI) di atas 100. Pada sistem hidrolik modern, umumnya mensyaratkan VI ≥ 90, meskipun untuk sistem yang beroperasi pada suhu yang relatif konstan, pengaruh VI menjadi kurang signifikan.
Gambar 3-10: Grafik viskositas–suhu ASTM. Semakin mendatar garisnya, semakin tinggi Indeks Viskositas—artinya minyak tersebut semakin tidak sensitif terhadap perubahan suhu.
Minyak hidrolik berbasis petroleum merupakan pelumas yang baik untuk sistem hidrolik, namun memiliki rentang viskositas tertentu di mana kinerjanya optimal. Jika viskositas minyak terlalu rendah, lapisan film minyak menjadi terlalu tipis (seperti air), sehingga komponen mengalami keausan. Jika viskositas terlalu tinggi, minyak tidak dapat mengalir ke dalam bantalan dengan cukup cepat, sehingga komponen mengalami kekurangan pasokan minyak.
Komponen putar — pompa dan motor hidrolik — khususnya memerlukan pelumasan bantalan yang baik. Produsen pompa menetapkan rentang viskositas untuk produk mereka. Jika komponen-komponen tersebut dilumasi secara tepat, maka semua komponen sistem lainnya juga akan terlumasi secara memadai.
Setelah rentang viskositas yang diperlukan diketahui, rentang suhu operasi sistem menentukan minyak hidrolik spesifik mana yang harus dipilih. Sebagai contoh, jika suatu sistem memerlukan viskositas antara 70–250 SUS (15–54 cSt) dan suhu operasinya berkisar 80–140°F (26,7–60°C), pilih Minyak Y. Jika rentang suhunya 110–170°F (43,3–76,7°C), pilih Minyak Z.
Bahkan di lingkungan industri, suhu dapat turun sangat rendah. Untuk memastikan pompa mampu menghisap minyak secara normal saat startup, produsen pompa menetapkan viskositas startup maksimum yang diperbolehkan: umumnya 1.000 SUS (216 cSt) untuk pompa torak, dan 7.500 SUS (1.618 cSt) untuk pompa palet dan pompa roda gigi.
Gambar 3-11 Memilih kelas oli berdasarkan suhu operasi. Pita berbayang menunjukkan rentang viskositas yang dapat digunakan. Pilih oli yang pita viskositasnya mencakup rentang suhu operasi Anda.
Grafik viskositas ASTM tidak menunjukkan titik tuang (pour point). Pada suhu sangat rendah, oli berbasis minyak bumi berhenti mengalir sama sekali—kristal parafin berlilin mengendap dari oli dan menghalangi aliran. Titik tuang adalah suhu terendah di mana oli hidrolik masih mampu mengalir, diukur dalam kondisi laboratorium ASTM.
Dalam sistem nyata, jika kebutuhan viskositas maksimum saat startup terpenuhi, titik tuang biasanya tidak perlu diperiksa secara terpisah. Namun, jika sistem berpotensi beroperasi pada suhu sangat rendah, titik tuang oli harus setidaknya 20°F di bawah suhu operasi minimum yang diperkirakan.
Data titik tuang untuk oli tertentu dapat ditemukan pada lembar data produknya.
Saat sistem hidrolik beroperasi setiap hari, minyak pelumas berbasis petroleum mengalami kondisi yang menuntut. Beberapa masalah dapat muncul yang memengaruhi baik minyak maupun sistem: pelumasan tekanan tinggi, oksidasi minyak, kontaminasi air, masuknya udara, serta kontaminasi partikel padat. Aditif kimia dalam minyak membantu mengatasi banyak masalah ini.
Penting: Aditif kimia tidak mampu sepenuhnya menyelesaikan setiap masalah minyak, dan tidak ada minyak yang dapat mengandung semua jenis aditif. Tidak ada "minyak super" yang mampu melakukan segalanya. Banyak aditif saling tidak kompatibel satu sama lain—mencampur minyak dengan paket aditif berbeda dari pemasok berbeda dapat memicu reaksi berbahaya.
Minyak hidrolik berbasis petroleum berkualitas baik tidak selalu merupakan pelumas yang baik pada tekanan tinggi. Ketika tekanan meningkat, lapisan minyak (oil wedge) di antara komponen yang bergerak lebih mudah terputus, sehingga film perekat (lubrikitas) menjadi sangat krusial. Aditif kimia dapat meningkatkan pelumasan tekanan tinggi atau pelumasan batas.
Terdapat tiga jenis aditif anti-aus:
Ketiga jenis aditif ini tidak dapat digunakan bersamaan dalam satu jenis minyak—masing-masing memiliki fungsi yang berbeda. Aditif pelumas kecil (oiliness/WR) digunakan untuk sistem bertekanan rendah (di bawah 1.000 psi / 68,97 bar). Aditif tekanan ekstrem (EP) terutama digunakan untuk sistem di atas 3.000 psi (207 bar) atau untuk pelumas gigi dan mesin perkakas. Aditif anti-aus (AW) digunakan untuk kisaran tekanan menengah (1.000–3.000 psi / 68,97–207 bar).
Untuk memeriksa apakah suatu minyak mengandung aditif anti-aus, periksa nama minyak tersebut atau konsultasikan lembar data teknis dari pemasok. Contoh: "Hamony 48 AW" (Gulf Oil Co.) — "AW" menunjukkan sifat anti-aus; "Sunvis 816 WR" (Sun Oil Co.) — "WR" menunjukkan pengurangan keausan.
Banyak produsen minyak olahan tidak mencantumkan kandungan anti-aus dalam nama produk; untuk minyak tertentu, selalu konsultasikan lembar data teknisnya. Jika suatu sistem mengalami masalah keausan berlebihan dan minyak yang digunakan tidak mengandung aditif anti-aus, beralih ke minyak AW mungkin membantu—namun pastikan terlebih dahulu bahwa keausan tersebut bukan disebabkan oleh kontaminasi minyak.
Oksidasi adalah reaksi kimia suatu bahan dengan oksigen — suatu proses yang umum terjadi. Ketika Anda menggigit apel dan daging buahnya berubah menjadi kecokelatan, itu adalah oksidasi. Fender mobil yang tergores sehingga terbuka ke udara bereaksi dengan oksigen dan berkarat. Sebagian besar benda di dunia, termasuk minyak, mengalami oksidasi dengan cara ini.
Oksidasi minyak dalam sistem hidrolik terutama terjadi di dua tempat: tangki penyimpanan (reservoir) dan saluran keluar pompa. Keduanya melibatkan kontak antara minyak dan oksigen, namun proses oksidasinya berbeda di masing-masing lokasi.
Di dalam tangki penyimpanan, permukaan bebas minyak bereaksi dengan oksigen di udara. Hasil reaksi ini mencakup asam lemah dan zat-zat mirip sabun. Asam-asam tersebut mengikis permukaan komponen dan menimbulkan bercak noda berwarna gelap. Zat-zat mirip sabun ini melapisi permukaan komponen serta menyumbat lubang-lubang kecil pada port pengindera tekanan dan saluran pelumasan.
Panas mempercepat oksidasi minyak. Setiap kenaikan suhu 18–20°F (10–11°C) di atas suhu rata-rata reservoir (130°F / 54,4°C) kira-kira menggandakan laju oksidasi. Partikel besi, tembaga, dan tetesan air dalam minyak juga mempercepat proses oksidasi.
Lokasi kedua terjadinya oksidasi minyak adalah di outlet pompa. Jika saluran isap bocor sehingga udara masuk atau aliran minyak balik mengganggu permukaan reservoir dan menyebabkan inlet pompa mengisap gelembung udara, maka gelembung-gelembung udara tersebut akan mencapai outlet pompa bertekanan tinggi dan tiba-tiba meledak (kolaps secara hebat) di bawah tekanan tinggi. Proses ini menghasilkan panas lokal yang sangat ekstrem. Perhitungan menunjukkan bahwa ketika sebuah gelembung dikompresi dari tekanan hampir nol menjadi 3.000 psi (207 bar), suhunya dapat mencapai 2.100°F (1.149°C). Pada suhu ini, minyak terbakar, menghasilkan endapan mirip resin serta bau terbakar yang tajam.
Jika produk oksidasi terbentuk di outlet pompa, resin tersebut larut ke dalam minyak. Ketika resin bersentuhan dengan permukaan panas (rotor pompa, spool katup pengaman, dll.), resin mengendap keluar dari minyak dalam bentuk endapan vernis pada permukaan-permukaan tersebut, sehingga menyebabkan komponen bergerak menjadi macet dan tersumbat.
Resin dalam minyak juga bereaksi dengan debu dan partikel untuk membentuk lumpur (sludge), yang menyumbat orifis kecil pada katup dan filter, serta menghambat pelepasan panas melalui dinding tangki penampung. Implosi gelembung udara di outlet pompa merupakan salah satu penyebab utama oksidasi minyak yang cepat.
Gambar 3-14: Implosi gelembung udara di outlet pompa. Ketika gelembung dikompresi dari tekanan rendah ke tekanan tinggi, suhu lokal dapat melebihi 2.000°F — cukup tinggi untuk menyalakan minyak dan membentuk endapan vernis.
Bandingkan sampel minyak dari sistem (kemungkinan teroksidasi) dengan sampel minyak segar dari drum, pada suhu yang sama. Minyak segar terasa jelas lengket ketika digosokkan di antara ibu jari dan jari telunjuk, serta tetap menempel di jari. Minyak teroksidasi terasa seperti air — mengalir turun seperti air, dengan daya lekat dan daya rekat yang buruk.
Minyak yang teroksidasi akibat implosi gelembung juga memiliki bau tajam dan menyengat. Jika sampel menunjukkan tanda-tanda oksidasi, kirimkan ke laboratorium untuk dianalisis. Jika minyak tidak dapat direkondisikan, lakukan pembilasan sistem dan isi kembali dengan minyak segar.
Setiap minyak hidrolik mengandung sejumlah kecil uap air. Dalam jumlah kecil, air terpecah menjadi tetesan-tetesan mikro dan terbawa oleh minyak. Air dan minyak tidak dapat bercampur (kecuali minyak yang larut dalam air); dalam jumlah besar, air akan mengendap di dasar tangki penyimpanan.
Jika minyak sudah mengandung asam dan resin hasil oksidasi, zat-zat tersebut akan mempercepat retensi air.
Membandingkan sampel yang dicurigai dengan sampel oli baru merupakan pemeriksaan dasar. Tuangkan oli baru ke dalam labu kaca dan angkat ke arah cahaya — tampilannya jernih dengan gelembung kecil. Jika suatu sampel mengandung 0,5% air, tampilannya akan keruh atau berkabut. Pada kandungan air 1%, tampilannya akan seperti susu.
Metode lainnya: panaskan sampel yang tampak seperti susu/berkabut — jika kejernihan kembali setelah beberapa saat, kemungkinan besar air memang ada di dalamnya. Jika oli mengandung sejumlah besar air, sebagian besar air tersebut pada akhirnya akan mengendap; pemisahan sentrifugal dapat mempercepat proses ini jika waktu menjadi pertimbangan penting.
Jika oli hanya mengandung sedikit air (< 0,5%) dan persyaratan sistem tidak terlalu ketat, oli tersebut mungkin tidak perlu segera diganti. Kehadiran air dalam oli mempercepat proses oksidasi dan mengurangi sifat pelumasannya; air itu sendiri pada akhirnya akan menguap, namun produk oksidasi yang ditimbulkannya tetap bertahan dan terus menyebabkan kerusakan. Jika kondisi oli berada di batas ambang, kirimkan ke laboratorium.
Gambar 3-16: Pemeriksaan visual kandungan air. Jumlah air dalam oli dapat diperkirakan berdasarkan tingkat kekeruhan sampel ketika diangkat ke arah cahaya.
Dari sudut pandang sistem hidrolik, korosi adalah serangan kimia terhadap permukaan komponen yang disebabkan oleh asam yang terbentuk selama oksidasi minyak. Karat adalah oksidasi permukaan berbasis besi yang disebabkan oleh air dalam minyak.
Korosi melarutkan logam dan menghilangkannya — sehingga mengurangi ukuran dan berat komponen presisi. Karat menambah material pada permukaan besi — sehingga meningkatkan ukuran dan beratnya. Ketika komponen presisi mengalami perubahan ukuran, efisiensi dan kinerjanya terpengaruh. Baik korosi maupun karat tidak dapat diterima dalam sistem hidrolik.
Bahkan jumlah air dalam minyak yang sangat kecil pun dapat menyebabkan karat pada permukaan komponen besi. Dalam kondisi alami, minyak saja tidak memberikan perlindungan korosi yang memadai, dan praktis mustahil untuk menjaga seluruh air keluar dari sistem hidrolik — sehingga sebagian besar minyak hidrolik mengandung penghambat karat, yang membentuk lapisan pelindung kimia pada permukaan logam.
Interaksi udara-minyak dalam reservoir juga menghasilkan produk oksidasi yang pada akhirnya menyerang permukaan logam dan mempercepat oksidasi minyak lebih lanjut. Oleh karena itu, inhibitor oksidasi juga ditambahkan—zat kimia ini menghentikan reaksi berantai oksidasi.
Oksidasi bersuhu tinggi akibat implosi gelembung di outlet pompa tidak dapat dicegah hanya dengan bantuan bahan kimia; oksidasi ini hanya dapat dikendalikan dengan menghilangkan udara dari aliran masuk pompa. Aditif R&O (Rust & Oxidation) merupakan paket aditif dasar dalam sebagian besar oli hidrolik industri. Oli yang mengandung aditif ini kadang disebut sebagai "oli R&O". Oli R&O transparan (jernih) kelas premium merupakan kualitas tertinggi; sedangkan oli turbin kelas lebih rendah mungkin tetap cocok untuk banyak aplikasi hidrolik dan diberi label "oli R&O di bawah kualitas turbin".
Minyak yang kembali ke tangki penyimpanan harus melepaskan udara terperangkap apa pun dari sistem. Pada beberapa sistem, kebocoran udara di sisi isap sangat parah, dan ketika minyak kembali percik ke dalam tangki penyimpanan, hal ini menimbulkan busa—yang pada akhirnya menyebabkan udara terperangkap tersedot kembali ke dalam pompa, memicu ketidakstabilan sistem, mempercepat oksidasi, menimbulkan kebisingan, serta berpotensi menyebabkan tumpahan minyak dari tangki penyimpanan, sehingga menciptakan bahaya lingkungan.
Solusi terbaik adalah memperbaiki kebocoran dan mendesain ulang sirkuit aliran balik, misalnya: menggunakan sekat (baffle) dalam tangki penyimpanan atau menggunakan saluran aliran balik berdiameter lebih besar guna mengurangi kecepatan minyak saat memasuki tangki penyimpanan. Untuk alasan ekonomis, praktis, atau pelatihan, aditif kimia dapat digunakan sebagai alternatif.
Aditif anti-foam mencegah terbentuknya buih pada minyak. Sebagian bekerja dengan menggabungkan gelembung-gelembung kecil menjadi gelembung besar yang naik ke permukaan dan pecah. Jenis lainnya bekerja dengan mengganggu pelepasan udara untuk mengurangi buih, namun meningkatkan jumlah gelembung-gelembung kecil dalam sistem. Saat memilih aditif anti-foam, pastikan Anda memilih jenis yang memungkinkan udara keluar—bukan jenis yang justru menjebak lebih banyak udara.
Periksa buih pada minyak dengan mengambil sampel dari tangki penyimpanan. Pemeriksaan secara visual memungkinkan Anda mengetahui dengan cepat apakah minyak mengandung udara. Sampel harus diambil sedekat mungkin dengan saluran masuk pompa agar mewakili kondisi minyak yang benar-benar memasuki sistem.
Tanda-tanda lain keberadaan udara dalam sistem: suara berfrekuensi tinggi dan tidak teratur dari pompa; pompa kadang-kadang mengeluarkan suara benturan keras, seolah-olah ada orang menembakkan senjata api di dalamnya. Gerakan silinder yang tidak stabil serta pembacaan tekanan pada manometer yang tidak konsisten juga merupakan indikasi adanya udara.
Gambar 3-18 Udara dalam sistem hidrolik. Busa di permukaan reservoir (kiri) atau kebisingan pompa (kanan) keduanya menunjukkan adanya masalah masuknya udara.
Masalah terbesar dengan minyak hidrolik selama pemakaian adalah kontaminasi. Kontaminan dapat berupa air, udara, atau partikel padat—partikel padat merupakan jenis yang paling umum dan paling merusak.
Kontaminan padat dapat menyumbat orifis katup kontrol, menyebabkan komponen bergerak macet, mempercepat keausan, serta mengkatalisis oksidasi minyak.
Kontaminan adalah setiap zat tidak larut dalam minyak. Kontaminan masuk ke dalam sistem melalui berbagai cara: selama proses pembuatan, perakitan, penyimpanan, dan pengangkutan komponen sistem; dari lingkungan luar melalui segel batang silinder yang aus atau ventilasi reservoir yang rusak; serta dari sistem itu sendiri—komponen internal yang aus terus-menerus menghasilkan partikel logam. Kontaminasi tidak pernah berhenti.
Tidak ada aditif kimia yang dapat menghilangkan kontaminan dari minyak atau mencegahnya masuk ke dalam minyak. Tujuan dari perancangan dan pemeliharaan sistem yang baik adalah mencegah kontaminan masuk ke dalam sistem, sedangkan penghilangan kontaminan dari minyak merupakan tanggung jawab filter dan tim pemeliharaan.
Mata telanjang tidak dapat menentukan tingkat kontaminasi secara andal. Memeriksa minyak dalam labu kaca di bawah cahaya bukanlah metode pemeriksaan kontaminasi yang akurat—banyak partikel berbahaya bagi sistem hidrolik terlalu kecil untuk dilihat. Penilaian kontaminasi yang akurat memerlukan analisis laboratorium.
Indikator penyumbatan filter sistem memberikan cara lain untuk memeriksa kontaminasi. Jika filter dipilih dengan ukuran yang tepat untuk sistem dan indikator berfungsi dengan baik: indikasi "bersih" berarti minyak cukup bersih untuk sistem; indikasi "perlu perawatan" berarti filter memerlukan perawatan atau penggantian; jika indikator menunjukkan kondisi bypass, maka minyak sangat kotor dan filter memerlukan perawatan segera.
Gambar 3-19 Indikator kondisi filter. "Bersih" (atas): minyak dalam kondisi dapat diterima. "Perlu Perawatan" (tengah): lakukan perawatan atau ganti elemen filter. "Dialihkan" (bawah): minyak sangat kotor — segera lakukan perawatan.
Seperti disebutkan sebelumnya, minyak hidrolik memiliki berbagai fungsi dalam sistem dan mengandung berbagai aditif untuk mendukung fungsi-fungsi tersebut. Minyak ini memerlukan perhatian khusus selama penyimpanan, pengangkutan ke tangki reservoir, serta selama operasi sistem.
Selama penyimpanan, kunci utamanya adalah menjaga minyak dalam kondisi sebaik mungkin. Kontaminasi minyak dalam drum penyimpanan tidak hanya menimbulkan pemborosan — tetapi juga dapat memasok sistem dengan minyak yang telah terdegradasi dan mengurangi keandalan sistem.
Drum harus disimpan di lokasi yang bersih dan kering. Drum yang disimpan di luar ruangan harus diletakkan secara horizontal (miring pada sisi sampingnya) untuk mencegah akumulasi air di bagian atas dan meresap masuk melalui segel tutup (bung).
Sebelum mulai memindahkan minyak, bersihkan tutup drum, lalu siapkan semua peralatan dan perlengkapan yang diperlukan: selang fleksibel, pompa pemindah, corong, filter pengisian reservoir, dan tangan yang bersih. Periksa apakah nama merek dan viskositas pada drum sesuai dengan yang dipersyaratkan. Tidak semua minyak hidrolik mengandung aditif yang sama, sehingga disarankan untuk tidak mencampur minyak dari pemasok berbeda kecuali pemasok tersebut memberikan otorisasi.
Setelah minyak berada dalam sistem, lakukan perawatan dan pemantauan secara berkala sesuai interval yang ditentukan. Perawatan minyak meliputi: penambahan hingga batas minimum (gunakan minyak yang sama atau minyak yang kompatibel dengan minyak yang sudah ada), penanganan kebocoran, serta penggantian elemen filter.
Mengganti elemen filter secara berkala sangat bermanfaat. Kontaminasi sangat berbahaya bagi minyak karena mempercepat oksidasi, terutama ketika partikel kontaminan berupa besi, timbal, atau tembaga. Filter menghilangkan sebagian besar kontaminasi dari aliran, tetapi tidak mampu menghilangkan kontaminasi secara menyeluruh dari sistem — filter hanya berfungsi menjaga kualitas minyak. Jika indikator filter memberikan peringatan namun tidak segera dilakukan perawatan, sejumlah besar kontaminasi yang tidak tersaring akan melewati aliran ke hilir, sehingga merusak komponen; sementara kontaminan yang terperangkap dalam elemen filter yang kotor tetap berada dalam sistem dan terus mempercepat proses oksidasi.
Elemen filter tipe jaring dapat dibersihkan dan digunakan kembali. Tingkat kebersihan setelah pembersihan bergantung pada ketelitian proses pembersihannya, bukan pada metode pembersihan itu sendiri.
Metode umum: rendam dalam pelarut bersih atau air sabun panas, lalu bersihkan dengan udara bertekanan. Menggunakan sikat lembut (sikat cat baru) membantu membersihkan jaringan. Jangan pernah menggunakan sikat kawat atau bahan abrasif. Setelah dibersihkan, angkat elemen ke arah cahaya dan periksa—area berwarna abu-abu atau hitam menunjukkan bahwa elemen memerlukan pembersihan lebih lanjut.
Pembersihan ultrasonik lebih mahal tetapi lebih praktis: masukkan elemen kotor ke dalam alat pembersih ultrasonik selama waktu tertentu, lalu keluarkan dalam keadaan bersih dan siap digunakan kembali. Elemen filter dengan rating 40 μm atau lebih halus harus dibersihkan menggunakan pembersih ultrasonik untuk memulihkan masa pakai kerjanya secara efektif.
Gambar 3-20 Pembersihan elemen filter jaringan. (Kiri) Pembersih ultrasonik untuk elemen halus. (Kanan) Mengangkat elemen yang telah dibersihkan ke arah cahaya untuk memeriksa area tersumbat yang masih tersisa.
KONSEP UTAMA — BAB 3
|
Konsepsi |
Fakta Utama |
Implikasi Praktis |
|
Viskositas |
Hambatan terhadap aliran; menurun saat suhu naik, meningkat saat suhu turun/tekanan naik |
Harus tetap berada dalam kisaran 150–250 SUS (32–54 cSt) pada 100°F untuk sebagian besar sistem |
|
Indeks Viskositas (VI) |
Seberapa stabil viskositas di seluruh rentang suhu |
VI >= 90 diperlukan untuk sistem hidrolik modern |
|
Titik tuang |
Suhu terendah di mana minyak masih dapat mengalir |
Harus setidaknya 20°F di bawah suhu startup minimum |
|
Film minyak / pelumasan |
Kemampuan membentuk dan mempertahankan film antar permukaan |
Sangat kritis pada saat startup dan tekanan tinggi — aditif AW membantu |
|
Jenis aditif |
WR (oiliness), AW (anti-wear), EP (extreme pressure) |
Sesuaikan aditif dengan rentang tekanan; jangan mencampur minyak yang tidak kompatibel |
|
Oksidasi |
Minyak bereaksi dengan oksigen — menghasilkan asam, endapan, dan lapisan pernis |
Gunakan minyak tipe R&O; jaga suhu tetap rendah; hilangkan gelembung udara |
|
Pencemaran air |
Mempercepat pembentukan karat dan mempercepat oksidasi |
Uji secara visual: keruh = kadar air 0,5%; berwarna susu = kadar air 1% |
|
Kontaminasi |
Partikel padat — penyebab utama kegagalan sistem hidrolik |
Jaga kebersihan filter; periksa indikator secara berkala; ganti minyak sesuai kebutuhan |
Selamat datang di HOVOO, pabrik segel Cina. Produksi segel PU, Karet dan PTFE. Segel tersebut mencakup O-ring, segel piston, segel batang, Gray ring dan segel gas.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
