DẦU PHANH CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐI ĐƯỜNG

(Trích trong cuốn Vật Liệu Bôi Trơn – tác giả Đinh Văn Kha – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật)

Các chất lỏng thủy lực dùng cho các phương tiện đi đường phải thỏa mãn nhiều yêu cầu để đảm bảo chức năng an toàn của phanh dưới các điều kiện làm việc và khí hậu khắc nghiệt. Ngày nay các dầu phanh chính được dùng rộng rãi là hỗn hợp của ete polyglycol và polyglycol với phụ gia chống oxy hóa và chống gỉ. Trong các trường hợp đặc biệt, các dầu silicon có độ nhớt rất thấp với đặc tính nhiệt nhớt VT tốt và các phân đoạn dầu khoáng đã lựa chọn cũng được sử dụng, nếu dùng các phân đoạn dầu khoáng thì ngoài các phụ gia thông thường phải dùng cả phụ gia VI bền trượt. Hỗn hợp của dầu thầu dầu với ancol diaxeton thường được sử dụng trong quá khứ, nhưng ngày nay chỉ còn một vài nước sử dụng. Một dầu phanh phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

– Độ nhớt đủ thấp và tính chất dòng chảy tốt ở nhiệt độ thấp.

– Xu hướng tạo bọt ở nhiệt độ cao phải thấp.

– Bền nhiệt và bền oxy hóa.

– Tương hợp với kim loại và các chất đàn hồi.

– Tương hợp với nước và trộn lẫn nước ở các nhiệt độ mà không ảnh hưởng đến chức năng của hệ thống phanh.

Có nhiều tiêu chuẩn qui định đối với các dầu phanh đi từ polyglycol (SAE J1702 ARCTIC), SAE 1703 JAN80, DOT3, DOT4, DOT5 và ISO 4925). Các quy định này tương tự như nhau và chỉ khác nhau độ nhớt ở nhiệt độ thấp, điểm sôi nhỏ nhất của dầu phanh sạch theo ASTM D1120 và điểm sôi của dầu sau khi xử lý về độ ẩm. Việc đo điểm sôi mục đích để cung cấp thông tin về xu hướng tạo bọt của hệ ở tải trọng cao, tuy nhiên các số liệu không hoàn toàn chính xác vì khoảng cho phép của quy trình kiểm tra là quá rộng. Vì thế phương pháp kiểm tra này được thay thế bằng đo áp suất hơi. Độ nhớt lớn nhất cho phép ở nhiệt độ thấp được quy định tùy thuộc vào mỗi tiêu chuẩn, nhưng phải đảm bảo cho chức năng của phanh, tuy nhiên để phanh hoạt động dễ dàng và tiện lợi thì độ nhớt ở -40⁰C thường trong khoảng  800 – 1000 cSt.

Các quy định về độ nhớt và điểm sôi của dầu phanh đi từ polyglycol

Ghi chú: (1) Bộ giao thông vận tải Mỹ.

Polyglycol hút ẩm. Sự tăng hàm lượng ẩm khoảng 2% khối lượng trong một năm dẫn đến tăng độ nhớt ở nhiệt độ thấp và giảm điểm sôi và tăng khả năng tấn công kim loại, vì thế dầu phanh cần được thay thế hàng năm để đảm bảo an toàn. Người ta đã thực hiện nhiều điều chỉnh để giảm sự hư hỏng của dầu phanh do nước bằng cách thêm vào dầu các este borat (tới 30%); các este này sẽ thủy phân và tạo liên kết hóa học với nước tự do.

Nhiệt độ trong hệ thống phanh phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể, tải trọng của phương tiện và loại phanh. Ở phanh kiểu tang trống các động cơ đường thủy, nhiệt độ làm việc trong khoảng 125 – 150⁰C; ở các động cơ hoạt động ở vùng núi là 175 – 180⁰C; ở các động cơ tốc độ cao thậm chí nhiệt độ làm việc còn cao hơn nữa. Nhiệt độ làm việc trong phanh đĩa thấp hơn trong phanh kiểu tang trống do hiệu quả làm lạnh.

Các hợp chất silicon có đặc tính nhiệt nhớt tốt, tính kiềm, độ bền oxy hóa tốt và tương hợp với vật liệu đàn hồi nên được dùng làm dầu phanh; chúng dùng rất tốt trong các ứng dụng đặc biệt, tuy nhiên có sự rắc rối khi lượng nước lớn có thể vào được hệ thống phanh. Dầu silicon có thể chứa tới 800mg H₂O/kg và mức này giảm khi ở nhiệt độ  thấp. Chúng có thể dẫn đến tạo băng hoặc thậm chí làm đông đặc hệ phanh. Ở nhiệt độ cao có thể xảy ra xu hướng tạo bọt mạnh. Đặc điểm này cũng phải lưu ý khi dùng các chất lỏng gốc khoáng, tuy nhiên các nhà sản xuất ôtô châu Âu đã đề cập đến việc sử dụng một chất lỏng như vậy đối với một trong số các sản phẩm của họ (kết hợp với một hệ thủy khí). Chất lỏng này được đánh dấu rõ ràng bằng màu nhuộm khác biệt để tránh nhầm với chất lỏng phanh polyglycol xanh da trời. Các loại dầu phanh khác không được trộn lẫn hay sử dụng cùng với nhau trong cùng một hệ phanh. Chỉ có loại dầu phanh quy định cho một hệ thống cụ thể mới có khả năng tương hợp với vật liệu đàn hồi và kim loại.