น้ำมันเบรก

น้ำมันเบรก  เป็นของเหลวไฮดรอลิกชนิดหนึ่งที่ใช้ในระบบเบรกไฮดรอลิกและคลัตช์ไฮดรอลิกในยานยนต์ จักรยานยนต์ รถบรรทุกขนาดเล็ก และจักรยานบางประเภท มันถูกใช้เพื่อส่งถ่ายแรงให้กลายเป็นแรงดัน และเพื่อขยายแรงเบรก มันทำงานได้เพราะของเหลวไม่สามารถถูกอัดให้เล็กลงได้อย่างเห็นได้ชัด
น้ำมันเบรกส่วนใหญ่ที่ใช้กันในปัจจุบันมีส่วนประกอบหลักเป็นไกลคอลอีเทอร์ แต่ก็ยังมีน้ำมันเบรกที่มีส่วนประกอบหลักเป็นน้ำมันแร่ ("liquide hydraulique minéral" (LHM) ของซีตรอง/โรลส์-รอยซ์) และน้ำมันเบรกที่มีส่วนประกอบหลักเป็นซิลิโคน (DOT 5) ให้เลือกใช้
ต้นกำเนิดของระบบเบรกสมัยใหม่นั้นย้อนกลับไปถึงเหตุการณ์เมื่อกว่าศตวรรษที่แล้ว กล่าวคือใน ค.ศ. 1917 ชาวสกอตแลนด์ชื่อมัลคอล์ม ล็อกฮีดได้จดสิทธิบัตรระบบเบรกที่ทำงานด้วยไฮดรอลิก ในช่วงแรกนั้น น้ำมันพืชถูกนำมาใช้เป็นของเหลวในการทำงาน แต่ก็ไม่ตรงตามข้อกำหนดพื้นฐานที่สุด และในกระบวนการพัฒนา จึงมีการสร้างน้ำมันเบรกพิเศษขึ้น ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานและชุดสารเติมแต่ง (สารเพิ่มความหนืด สารป้องกันการกัดกร่อน สารแต่งสี)
มาตรฐาน.
น้ำมันเบรกส่วนใหญ่ถูกผลิตขึ้นเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดโดยองค์การระหว่างประเทศ ระดับชาติ หรือระดับท้องถิ่น หรือหน่วยงานรัฐบาล
สากล.
องค์การระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) ได้เผยแพร่มาตรฐาน ISO 4925 ซึ่งกำหนด class 3, 4 และ 5 รวมถึง class 5.1, class 6 และ class 7 ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นตามลำดับสำหรับน้ำมันเบรก
SAE.
สมาคมวิศวกรยานยนต์ (SAE) ได้เผยแพร่มาตรฐาน J1703, J1704 และ J1705 ซึ่งแสดงถึงระดับประสิทธิภาพที่สูงขึ้นตามลำดับสำหรับน้ำมันเบรก มาตรฐานเหล่านี้มีมาตรฐานเทียบเคียงในมาตรฐานสากล ISO 4925
สหรัฐ.
มาตรฐานความปลอดภัยยานยนต์แห่งรัฐบาลกลาง (FMVSS) ภายใต้มาตรฐาน FMVSS เลขที่ 116 กำหนดเกรด DOT 3, DOT 4, DOT 5 และ DOT 5.1 โดย DOT หมายถึงกระทรวงคมนาคมสหรัฐ ซึ่งมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในประเทศอื่น ๆ การจำแนกประเภทเหล่านี้โดยกว้าง ๆ สะท้อนถึงข้อกำหนดของ SAE โดย DOT 3 เทียบเท่ากับ SAE J1703 และ ISO class 3, DOT 4 เทียบเท่ากับ SAE J1704 และ ISO class 4 เป็นต้น
น้ำมันเบรกที่ผ่านมาตรฐาน DOT ทั้งหมดจะต้องไม่มีสีหรือมีสีเหลืองอำพัน ยกเว้นน้ำมันเบรกซิลิโคน DOT 5 ซึ่งจะต้องเป็นสีม่วง ขอบเขตของมาตรฐานเลขที่ 116 จำกัดอยู่เฉพาะของเหลว 'สำหรับใช้' เท่านั้น น้ำมันเบรก 'ที่กำลังใช้งานอยู่' หรือไม่ได้ระบุว่าผ่านมาตรฐาน DOT อาจมีสีใดก็ได้
DOT 4.
รถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบรก DOT 3 อาจใช้น้ำมันเบรก DOT 4 หรือ 5.1 (เป็นการยกระดับด้านอุณหภูมิ) หากส่วนประกอบยางในระบบเบรกสามารถทนต่อสารประกอบบอเรตที่ช่วยเพิ่มจุดเดือด ขณะที่รถยนต์ที่ต้องการน้ำมันเบรก DOT 4 อาจทำให้น้ำมันเบรกเดือดหากใช้น้ำมันเบรก DOT 3 (เป็นการลดระดับด้านอุณหภูมิ) นอกจากนี้ น้ำมันเบรกที่เป็นสารประกอบโพลีไกลคอลอีเทอร์เหล่านี้ไม่สามารถผสมกับ DOT 5.0 ซึ่งเป็นน้ำมันเบรกที่มีส่วนประกอบหลักเป็นซิลิโคน
DOT 5.
DOT 5 เป็นของเหลวที่มีซิลิโคนเป็นส่วนประกอบหลัก และแตกต่างจากน้ำมันเบรกในกลุ่ม DOT 2, 3, 4, และ 5.1 อย่างสิ้นเชิง มันไม่สามารถผสมกับน้ำ และน้ำมันเบรกชนิดอื่น ๆ ดังนั้นจึงห้ามนำมาผสมกันโดยเด็ดขาด การเปลี่ยนไปใช้น้ำมันเบรก DOT 5 จะต้องทำหลังมีการเปลี่ยนระบบเบรกทั้งหมด เช่น การบูรณะรถยนต์ใหม่ทั้งคัน
มันประกอบด้วดิออร์กาโนโพลีไซลอกเซนอย่างน้อยร้อยละ 70 โดยน้ำหนัก ต่างจากของเหลวที่มีส่วนประกอบหลักเป็นโพลีเอทิลีนไกลคอล DOT 5 เป็นสารที่ไม่ชอบน้ำ ข้อดีเหนือกว่าน้ำมันเบรกชนิดอื่นคือซิลิโคนมีดัชนีความหนืดที่เสถียรกว่าในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่า คุณสมบัติอีกอย่างคือมันไม่ทำลายสี
น้ำมันเบรก DOT 5 ไม่สามารถใช้งานร่วมกับระบบเบรกป้องกันล้อล็อก (ABS) น้ำมันเบรก DOT 5 สามารถเกิดฟองอากาศเมื่อระบบเบรก ABS ทำงาน น้ำมันเบรก DOT 5 ดูดซับอากาศในปริมาณเล็กน้อย ทำให้ต้องระมัดระวังในการไล่อากาศออกจากระบบ
DOT 5.1.
เนื่องจากผู้คนยังไม่ยอมรับน้ำมันเบรกที่เป็นซิลิโคนจึงมีการพัฒนา DOT 5.1 ขึ้น ซึ่งเป็นน้ำมันเบรกที่ให้ข้อดีด้านประสิทธิภาพเหมือนกับซิลิโคน แต่ยังคงมีความคุ้นเคยและสามารถใช้งานร่วมกับน้ำมันเบรกที่เป็นไกลคอลอีเทอร์ได้ DOT 5.1 คือน้ำมันเบรกที่ไม่ใช่ซิลิโคนตามที่กำหนดโดยมาตรฐานเลขที่ 116 ว่ามีส่วนประกอบของซิลิโคนน้อยกว่าร้อยละ 70 หากมีซิลิโคนเกินเกณฑ์นั้นจะถือว่าเป็น DOT 5
คุณสมบัติ.
น้ำมันเบรกต้องมีคุณสมบัติบางประการและเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพที่กำหนดเพื่อให้ระบบเบรกทำงานได้อย่างถูกต้อง
ความหนืด.
เพื่อให้ระบบเบรกทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและสม่ำเสมอ น้ำมันเบรกต้องรักษาความหนืดให้คงที่ภายใต้อุณหภูมิที่หลากหลาย รวมถึงอุณหภูมิที่เย็นจัด สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งในระบบที่มีระบบเบรกป้องกันล้อล็อก ระบบควบคุมการยึดเกาะถนน และระบบควบคุมเสถียรภาพ (ESP) เนื่องจากระบบเหล่านี้มักใช้วาล์วขนาดเล็กมากและต้องการการทำงานที่รวดเร็วมาก น้ำมันเบรก DOT 5.1 ถูกกำหนดให้มีความหนืดต่ำในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง แม้รถยนต์ทุกคันที่ติดตั้ง ABS หรือ ESP จะไม่ได้ระบุให้ใช้น้ำมันเบรก DOT 5.1 เสมอไป เพื่อให้ระบบ ABS และ ESP ตอบสนองได้เร็วยิ่งขึ้น จึงมีน้ำมันเบรก DOT 4 และ DOT 5.1 ที่มีความหนืดต่ำตามข้อกำหนดสูงสุดที่ 750 ตารางมิลลิเมตร/วินาที ที่ ตามมาตรฐาน ISO 4925 class 6 น้ำมันเบรกเหล่านี้มักถูกเรียกว่า DOT 4+ หรือ Super DOT 4 และ DOT 5.1 ESP
จุดเดือด.
น้ำมันเบรกต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบอกเบรกของเบรกดุม (brum brake) และคาลิเปอร์เบรกจาน (disk brake) น้ำมันเบรกจึงต้องมีจุดเดือดที่สูงเพื่อหลีกเลี่ยงการกลายเป็นไอในท่อ การกลายเป็นไอจะสร้างปัญหาเนื่องจากไอนั้นสามารถถูกอัดได้ง่ายมากเมื่อเทียบกับของเหลว และด้วยเหตุนี้จึงทำให้การส่งถ่ายแรงเบรกแบบไฮดรอลิกไม่สามารถทำงานได้ ดังนั้นเบรกจะไม่สามารถหยุดรถได้
มาตรฐานคุณภาพอ้างอิงถึงจุดเดือด "แห้ง" และ "เปียก" ของน้ำมันเบรก จุดเดือดเปียกซึ่งโดยปกติจะต่ำกว่ามาก (แม้จะสูงกว่าอุณหภูมิใช้งานปกติส่วนใหญ่) หมายถึงจุดเดือดของน้ำมันหลังดูดความชื้นในปริมาณหนึ่ง คิดเป็นร้อยละ (เลขหลักเดียว) ที่แตกต่างกันไปในแต่ละสูตร น้ำมันเบรกประเภทไกลคอลอีเทอร์ (DOT 3, 4 และ 5.1) มีคุณสมบัติในการดูดความชื้น (hygroscopic) ซึ่งหมายความว่ามันจะดูดความชื้นจากบรรยากาศภายใต้ระดับความชื้นปกติ น้ำมันที่ไม่ดูดความชื้น (เช่น สูตรที่ใช้น้ำมันซิลิโคน/DOT 5 และน้ำมันแร่) มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) และสามารถรักษาจุดเดือดที่ยอมรับได้ตลอดอายุการใช้งานของน้ำมัน
น้ำมันเบรกที่มีซิลิโคนเป็นพื้นฐานสามารถถูกอัดได้ง่ายกว่าน้ำมันเบรกที่มีไกลคอลเป็นพื้นฐาน นำไปสู่ความรู้สึกของเบรกที่ยวบยาบ มันอาจมีโอกาสเกิดการแยกชั้น/การรวมตัวของน้ำและการแข็งตัว/เดือดในระบบเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเป็นเหตุผลหลักที่ใช้ของเหลวดูดความชื้นแบบเฟสเดียว
การกัดกร่อน.
น้ำมันเบรกต้องไม่กัดกร่อนโลหะที่ใช้ภายในส่วนประกอบต่าง ๆ เช่น คาลิเปอร์ ลูกสูบเบรก แม่ปั๊มเบรก และวาล์วควบคุม ABS นอกจากนี้ยังต้องป้องกันการกัดกร่อนเมื่อความชื้นเข้าไปในระบบ สารเติมแต่ง (สารยับยั้งการกัดกร่อน) จะถูกเติมลงในน้ำมันพื้นฐานเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ซิลิโคนกัดกร่อนสีน้อยกว่าน้ำมันเบรก DOT ที่มีส่วนประกอบหลักเป็นไกลคอลอีเทอร์
ข้อดีของน้ำมันเบรกไฮดรอลิก LHM ที่ใช้ในรถยนต์ซีตรองคือไม่มีปัญหาเรื่องการกัดกร่อน ถึงแม้ซีลยางอาจมีการสึกหรอเมื่อใช้งานไปในระยะทางที่สูง แต่โดยรวมแล้วระบบเบรกเหล่านี้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ
การอัดตัว.
น้ำมันเบรกต้องรักษาระดับการอัดตัวต่ำ แม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงไปเพื่อรองรับสภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน สิ่งนี้สำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงความรู้สึกของแป้นเบรกที่สม่ำเสมอ เมื่อความสามารถในการอัดตัวเพิ่มขึ้น จะต้องเหยียบแป้นเบรกมากขึ้นเพื่อให้ได้แรงดันที่ลูกสูบคู่ล้อเบรกเท่าเดิม
การทำงาน.
เมื่อผู้ขับขี่เหยียบแป้นเบรก แรงจะถูกส่งไปยังแม่ปั๊มเบรก ลูกสูบในแม่ปั๊มเบรกจะสร้างแรงดันในระบบท่อไฮดรอลิก ซึ่งแต่ละท่อจะนำไปสู่ล้อแต่ละข้าง น้ำมันเบรกในท่อก็จะสร้างแรงดันให้กับลูกปั๊มเบรกที่ล้อแต่ละล้อ ลูกสูบในลูกปั๊มเบรกจะดันผ้าเบรกให้เข้าประกบและบีบจานเบรก ทำให้การหมุนของล้อช้าลง
นอกจากจะส่งแรงดันแล้ว น้ำมันเบรกยังช่วยให้ระบบเบรกทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุด มันช่วยควบคุมอุณหภูมิ ทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบต่าง ๆ ทนทานต่อความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเบรก การบำรุงรักษาระดับน้ำมันเบรกที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากระดับที่ต่ำเกินไปหรือน้ำมันที่ปนเปื้อนอาจนำไปสู่ประสิทธิภาพการเบรกที่ลดลง และในกรณีรุนแรง อาจทำให้เบรกขัดข้อง
น้ำมันเบรกส่วนใหญ่ใช้ในระบบเบรก แต่ก็มีการใช้อย่างแพร่หลายสำหรับคลัตช์ที่ควบคุมด้วยระบบไฮดรอลิกด้วยเช่นกัน
ขึ้นอยู่กับการใช้งาน น้ำมันเบรกจะได้รับแรงดันที่แตกต่างกัน ในกรณีของจักรยานยนต์ จะมีแรงดันสูงสุดในช่วง 8 ถึง 15 บาร์ ขณะที่รถแข่งฟอร์มูลาวัน แรงดันจะสูงเกินกว่า 75 บาร์
การบริการและบำรุงรักษา.
น้ำมันเบรกประเภทไกลคอลอีเทอร์ (DOT 3, 4 และ 5.1) มีคุณสมบัติในการดูดความชื้น ซึ่งหมายความว่ามันจะดูดความชื้นจากบรรยากาศภายใต้ระดับความชื้นปกติ น้ำมันที่ไม่ดูดความชื้น (เช่น น้ำมันซิลิโคน/DOT 5 และสูตรที่ใช้น้ำมันแร่) มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ และสามารถรักษาระดับจุดเดือดที่ยอมรับได้ตลอดอายุการใช้งาน โดยหลักการแล้ว น้ำมันซิลิโคนควรใช้เติมเฉพาะในระบบที่ไม่ใช่ ABS และไม่เคยเติมน้ำมันที่เป็นไกลคอลมาก่อน ระบบใด ๆ ที่เคยใช้น้ำมันที่เป็นไกลคอล (DOT 3/4/5.1) จะมีความชื้นอยู่ น้ำมันไกลคอลจะกระจายความชื้นไปทั่วทั้งระบบและมีสารยับยั้งการกัดกร่อน น้ำมันไกลคอลจะกระจายความชื้นไปทั่วทั้งระบบและมีสารยับยั้งการกัดกร่อน น้ำมันซิลิโคนไม่อนุญาตให้ความชื้นเข้าสู่ระบบ แต่ก็ไม่กระจายความชื้นที่มีอยู่แล้วด้วยเช่นกัน ระบบที่เติมน้ำมันซิลิโคนตั้งแต่แห้งสนิทไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนน้ำมันตามระยะเวลาที่กำหนด แต่จะเปลี่ยนเมื่อระบบมีการรบกวนเพื่อซ่อมแซมหรือเปลี่ยนชิ้นส่วน กองทัพสหรัฐกำหนดมาตรฐานการใช้น้ำมันเบรกซิลิโคนมาตั้งแต่ทศวรรษ 1990 น้ำมันซิลิโคนถูกใช้อย่างแพร่หลายในสภาพอากาศหนาวเย็น โดยเฉพาะในรัสเซียและฟินแลนด์
น้ำมันเบรกที่มีมาตรฐาน DOT ต่างกัน ไม่สามารถผสมกันได้เสมอไป ไม่ควรผสมน้ำมันเบรก DOT 5 กับน้ำมันเบรกมาตรฐานอื่น ๆ เนื่องจากน้ำมันเบรก DOT 5 เป็นชนิดซิลิโคน การผสมกับน้ำมันเบรกชนิดไกลคอลอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนเนื่องจากความชื้นที่ถูกกักเก็บไว้ ไม่ควรผสมน้ำมันเบรก DOT 2 กับน้ำมันเบรกมาตรฐานอื่น ๆ น้ำมันเบรก DOT 3, DOT 4 และ DOT 5.1 มีพื้นฐานมาจากไกลคอลเอสเทอร์และสามารถผสมกันได้ แม้จะเป็นการดีกว่าที่จะเปลี่ยนน้ำมันเบรกเก่าออกทั้งหมดแล้วเติมน้ำมันเบรกใหม่เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ระบุไว้
น้ำมันเบรกเป็นพิษ และสามารถทำลายพื้นผิวที่ทาสีได้