Hvad er SAE viskositet?

Viskositet er en af de mest vigtige egenskaber ved en smøreolie, og det er også den egenskab som giver anledning til megen forvirring og misforståelse pga. de forskellige måder viskositet kan angives på.

Viskositet er et udtryk for en væskes modstand mod at flyde og samtidig også en måling af dens indre friktion.

Når modstanden mod at flyde er lille betragtes væsken at have en lav viskositet, og når modstanden mod at flyde er stor betragtes væsken at have en høj viskositet.

Viskositeten på de fleste væsker er også afhængig af temperaturen, ved at viskositeten falder ved stigende temperaturer. Måden hvorpå viskositeten falder ved stigende temperatur afhænger af væskens natur og de tilsætningsstoffer (additiver) der som regel er tilsat.

Viskositeten kan også være afhængig af den belastning som væsken udsættes for i form af tryk eller forskydningskraft, som det f.eks. kendes fra kviksand, hvor væsken er tyk ved stilstand og bliver tynd ved bevægelse. Derfor bruges også ved angivelse af viskositet begreberne dynamisk viskositet eller kinematisk viskositet.

Dynamisk viskositet måles mens væsken praktisk talt røres rundt, men kinematisk viskositet måles uden nogen mekanisk påvirkning.

For smøreolie benævnes dynamisk viskositet mPa·s (milli-Pascal-sekunder), mens kinematisk viskositet benævnes mm²/s (kvadratmillimeter per sekund). I daglig tale kan af nemheds skyld også anvendes begreberne cP (centi-Poise) ved dynamisk viskositet og cSt (centi-Stoke) ved kinematisk viskositet, hvilke er levn efter det tidligere CGS-system.

I moderne tider angives viskositet på en smøreolie enten ved en SAE eller ISO viskositetsgrad, mens tidligere angivelser som Engler grader (tysk), Saybolt (amerikansk) og Redwood sekunder (engelsk) m.fl. i praksis er helt forsvundet.

(resten af indlægget omhandler SAE viskositet for motorolie – for gearolie henvises til SAE viskositet for gearolie)

SAE motorolie viskositet systemet

Da bilindustrien begyndte at blomstre i starten af 1900-tallet var amerikanerne de første til at identificere, at der var et behov for et relativt simpelt system til angivelse af viskositet på motorolie, og i juni 1911 udgav SAE specifikationen SAE J300 for første gang. Siden da er specifikationen blevet revideret adskillige gange på baggrund af den teknologiske udvikling indenfor bilmotorer og motorolier.

Det skal understreges, at specifikationen SAE J300 ene og alene definerer grænser for motoroliers flydeegenskaber under givne forhold, og i øvrigt ikke medtager andre egenskaber, selvom det umiddelbart ofte kan opfattes, at der er sammenhæng mellem SAE grader og kvalitet. Eneste undtagelse er den oprindelige 1911 udgave, som også havde medtaget egenskaber som flammepunkt, antændelsespunkt, farve, flydepunkt, ‘Conradsen Carbon Residue’ og korrosionstest.

I den første SAE J300 specifikation fra 1911 var defineret 10 forskellige SAE grader. For de lavere viskositeter var graden angivet efter de to første cifre af den gennemsnitlige Saybolt Universal Second (SUS) viskositet ved 100 °F (~38 °C). For eksempel blev graden, der var defineret til at have en viskositet mellem 180 og 220 SUS ved 100 °F, benævnt Grade 20 fordi dens gennemsnits viskositet var 200 SUS. Grad nummeret var i bund og grund den gennemsnitlige viskositet ved 100 °F i SUS divideret med 10. En anderledes base blev brugt til nummer systemet for de højere grader som blev målt ved 210 °F (~100 °C).¹

SAE viskositetstabel, juni 1911

I 1926 var man blevet klar over, at systemet var upraktisk og ikke hang sammen med tilgængelige motorolier og fabrikanters anbefalinger, hvorfor et nyt system blev skabt. I det nye system var der ikke direkte sammenhæng mellem gradnummer og viskositet, men derimod blev angivet et viskositetsområde, hvilket fortsat er praksis i dag. En del af de oprindelige numre blev bibeholdt, og derved opstod de seks SAE grader som sidenhen har været rygraden i SAE viskositet systemet. Temperaturen hvorved viskositetsområdet blev angivet var nu enten ved 130 °F (54 °C) eller 210 °F. Af øvrige væsentlige ændringer kan nævnes, at der ikke længere blev defineret andre egenskaber udover viskositeten.

SAE viskositetstabel, 1926

Den næste større ændring kom i 1933, hvor SAE foreslog to nye grader: 10W og 20W. Disse blev specificeret med en minimum og maksimum viskositet i SUS ved 0 °F (~-18 °C), og var fastlagt ud fra ekstrapolation fra højere temperaturer. Derved var 10W helt enkelt specificeret til at have den forventede viskositet for en SAE 10 ved 0 °F, og 20W var baseret på den forventede viskositet for en SAE 20 olie ved 0 °F. Ved samme lejlighed blev introduceret en ny grad SAE 70 med viskositetsområdet 125 – 150 SUS ved 210 °F.

Betegnelsen ‘W’ kommer af ordet ‘Winter’ og betegner en viskositetsgrad med definerede lavtemperaturegenskaber. Disse er nødvendige at kende for bedre at kunne anslå, hvordan en olie indvirker på start af en motor under kolde forhold.

SAE viskositetstabel - Winter grades, 1933

Selvom SAE allerede i 1933 foreslog de første W-grader og selvom der var forskellige tiltag undervejs fra automobilbranchen, tog det lang tid før W-grader blev almindeligt udbredt. Det var først efter 1950, hvor kom en større revision af SAE viskositet systemet, at multi-viskositetsgrader begyndte at blive udbredt.

Den store ændring for SAE viskositet systemet i 1950 var, at SAE graderne 10, 60 og 70 forsvandt fra systemet, at viskositetskrav ved 130 °F blev droppet og at viskositetskrav for W-grader blev ændret samtidig med, at der blev indført en tyndere 5W grad. Ændring af viskositetskrav for W-grader skyldtes en ændring i metoden for ekstrapolation fra højere temperaturer idet systemet stadigvæk definerede egenskaber for Newtonske væsker.

SAE viskositetstabel, 1950

I 1962 var det første gang at betegnelsen J300 blev tilføjet SAE viskositet systemet.

I 1967 introduceredes den næste væsentlige ændring af SAE viskositet systemet, hvor den unøjagtige metode for viskositet ved 0 °F med ekstrapolation blev erstattet af den dynamiske målemetode ‘Cold Cranking Simulator’ målt i centipoise. En anden væsentlig ændring var, at den primære metode for måling af viskositet ved 210 °F blev kinematisk viskositet (centistoke), mens SUS blev medtaget for informationens skyld. For første gang gav SAE viskositet systemet en indikation af, at motorolie ikke opfører sig som en Newtonsk væske ved lave temperaturer.

Cold Cranking Simulator er som navnet næsten indikerer, et instrument til simulering af den nødvendige kraft for krankning (omdrejning) af en motor ved lave temperaturer.

SAE J300a viskositetstabel, 1967

Efter denne seneste ændring af SAE viskositet systemet begyndte det at blive mere udbredt med multigrad motorolier, som er begrebet for motorolier der er angivet med mere end en SAE viskositetsgrad som f.eks. 10W-30, og derved opfylder viskositetsegenskaber ved både lave og høje temperaturer.

I 1975 blev tilføjet viskositetsgraden SAE 15W.

SAE J300 er blevet revideret adskillige gange som det fremgår af denne tilnærmelsesvise komplette liste:

• Januar 2015
• April 2013
• Januar 2009
• November 2007
• Maj 2004
• December 1999
• April 1997
• December 1995
• December 1994
• Marts 1993
• Februar 1992
• Februar 1991
• Juni 1989
• Juni 1987
• Juni 1986
• April 1984
• September 1980
• Juli 1977
• December 1975
• 1974
• 1967
• 1962
• 1955
• 1950
• 1933
• 1926
• 1923
• Juni 1911

1. Kilde: Michael L. McMillan, ‘Engine Oil Viscosity Classification – Past, Present and Future’, 1977 ↩