Con il nome di oli lubrificanti si identifica una classe di miscele liquide utilizzate per la lubrificazione di organi meccanici.
Dal punto di vista chimico, sono costituiti da una base di natura idrocarburica e da un insieme di additivi (presenti in genere dal 10 al 30% in volume), i quali possono essere di origine minerale, semisintetica o sintetica.
Nel caso di olio lubrificante utilizzato su veicoli, si parla più specificamente di olio motore.
Gli oli motore sono normalmente composti da una base e da un insieme di additivi. L'additivazione è suddivisa in pacchetti per il miglioramento della viscosità, dell'indice di viscosità, della detergenza, per inibire la formazione di schiuma o l'ossidazione, ecc. e sono per lo più in comune a tutti i lubrificanti oggi in commercio.
Possiamo quindi distinguere in 5 gruppi i vari tipi di basi:
Le basi possono inoltre essere:
I pacchetti di additivazione possono essere aggiunti da ogni singola casa costruttrice di lubrificanti secondo criteri "autocertificati", e si generalizza distinguendoli tra:
Le specifiche principali di un olio lubrificante sono le seguenti:[3]
Il monitoraggio delle caratteristiche dell'olio si effettua facendo periodiche analisi.
La Society of Automotive Engineers (SAE) e la International Organization for Standardization (ISO) hanno istituito dei codici numerici, per la classificazione degli oli, rispettivamente per trazione e industriali, in base alla loro viscosità cinematica.
Il valore di viscosità è molto importante per poter determinare se l'olio è adatto alle condizioni di lavoro: oli con un elevato valore di viscosità sono adatti per l'uso estivo, mentre oli con ridotti valori di viscosità sono adatti a un uso invernale; gli oli multigrado sono impiegabili in un più vasto intervallo di temperature ambientali e il loro arco d'utilizzo viene descritto da due numeri: la viscosità a freddo e quella a caldo.
Il codice può essere costituito da un solo numero ("olio unigrado"), il quale descrive la viscosità del liquido a una temperatura specifica (nel caso dei gradi ISO VG, facenti parte della classificazione ISO 3448, 40 °C), oppure può essere costituito da due numeri ("olio multigrado") dove il primo numero è seguito da una W (gradazione Winter) e determina il valore in condizione di temperature rigide, mentre il secondo determina il valore in condizione di temperature elevate.
Le caratteristiche di questi oli sono:
È bene ricordare che tali indicazioni, tuttavia, si riferiscono unicamente alla viscosità di un olio in particolare, e non anche alla sua base chimica, caratteristica che può comunque rivelarsi rilevante ai fini di una corretta determinazione dell'applicazione dell'olio (come ad esempio nel caso dei lubrificanti per compressori destinati al condizionamento, caso in cui la solubilità nel refrigerante, sia in stato liquido che gassoso e in range termici sufficientemente ampi, si rivela fondamentale al fine di garantire una corretta circolazione dell'olio all'interno del circuito frigorifero e, in particolare, un sufficiente ritorno di olio al compressore, che è favorito anche dall'impiego della gradazione di viscosità d'olio specifica per l'impianto, al fine di evitare il ristagno d'olio all'interno dell'evaporatore freddo).
Nel caso di utilizzo per motori, gli oli lubrificanti svolgono le seguenti funzioni anche grazie all'uso di additivi prestazionali[8]:
Ogni tipologia di olio presenta valori differenti di densità e viscosità. Fino agli anni ottanta si richiedevano lubrificanti "spessi", ossia con gradazione particolarmente elevata (ad esempio SAE 20W50), per creare uno spessore considerevole che andasse a ricoprire gli spazi tra le parti in scorrimento.
Oggi con l'utilizzo di materiali con dilatazioni termiche ridotte, e giochi di accoppiamento ridotti dovuti principalmente al contenimento di sostanze inquinanti, le case costruttrici prediligono per i propri motori viscosità particolari (ad esempio SAE 0W30 o SAE 5W30). Inoltre, sempre più case per ovviare a problemi di progettazione dei motori stessi (sempre dovuto al contenimento delle sostanze inquinanti), emanano alle case produttrici di lubrificanti particolari richieste di specifiche per far sì che i propri motori con l'utilizzo di determinati lubrificanti non abbiano rotture e grippaggi entro i termini di progettazione chilometrica dei motori.
Vi sono inoltre lubrificanti specifici a seconda del ciclo di combustione del motore:
Negli anni cinquanta gli oli lubrificanti per i motori due tempi davano una caratteristica colorazione bluastra ai gas di scarico, cosa che attualmente non accade quasi più; inoltre attualmente per la lubrificazione del motore si utilizza un miscelatore, il quale riceve olio da un serbatoio adibito a contenere l'olio, munito di un galleggiante per poter segnalare l'insufficienza dell'olio tramite una spia dell'olio. Inoltre per questi motori si può usare l'olio di ricino o ricinato, il quale ha un grado di protezione più elevato degli oli sintetici e la possibilità d'essere miscelato all'alcool, ma ha come inconvenienti un maggiore imbrattamento del motore, un minore potere lubrificante a motore freddo dovuto alla maggiore viscosità rispetto agli altri oli e un odore caratteristico e penetrante dallo scarico. Gli oli per il motore a seconda delle loro caratteristiche, nel caso in cui venga a mancare la lubrificazione riescono a garantire al motore un tempo d'esercizio più o meno limitato prima di grippare, In commercio esistono degli additivi specifici che migliorano alcune qualità dell'olio motore utilizzato.
Differenti risultano invece le esigenze che deve soddisfare un lubrificante per trasmissioni.
Pur rimanendo importanti le funzioni di asportazione del calore generato per attrito e le caratteristiche di protezione delle superfici metalliche, gli oli per cambi di velocità, differenziali e/o riduttori devono possedere le seguenti proprietà:
In realtà sarebbe più corretto indicare per questo tipo di lubrificante una viscosità ISO, ma commercialmente la sigla con cui vengono classificati i lubrificanti per trasmissione manuale è SAE. Come per i lubrificanti per motore, anche questi presentano un numero, seguito dalla lettera W, seguito da un secondo numero (ad esempio SAE 75 W-90) dove il primo numero indica la viscosità a freddo, e il secondo numero a caldo. È possibile l'utilizzo, a seconda delle esigenze dettate dai costruttori, l'utilizzo di lubrificanti monogrado (SAE 75 W, SAE 80 W), ma la gradazione più diffusa per lungo tempo è stata la 80 W-90 e su cambi di più moderna concezione le SAE 75 W-80 o 75 W-90. Le specifiche API per questo tipo di lubrificante sono caratterizzate dalla lettera GL e le specifica più utilizzate sono la API GL-4 o dove richiesto la più elevata GL-5.
Su alcuni cambi manuali non vengono richiesti dai costruttori dei lubrificanti, bensì dei fluidi (spesso utilizzati su pompe servosterzo e cambi automatici) con caratteristiche differenti. In commercio vi sono diverse qualità di fluidi per trasmissione, la cui maggior parte (circa il 90%) viene "classificata" a seconda che il lubrificante superi la specifica GM detta DEXRON (II, III, VI) oppure Allison. I fluidi per trasmissione vengono anche largamente impiegati come fluido per servosterzo.
Vengono comunemente chiamati oli idraulici, ma sarebbe più corretto parlare di "fluido idraulico". In alcuni tipi di trasmissioni (ad esempio quelle automatiche) un lubrificante deve poter funzionare come fluido idraulico, trasmettendo potenza con prontezza attraverso convertitori di coppia o giunti idraulici, e deve mantenere corretti coefficienti di attrito nel tempo tra i dischi frizione, per assicurare cambiate dolci e lineari. La caratteristica però più importante che un lubrificante deve possedere nel campo delle trasmissioni (in particolar modo in quelle più sollecitate dotate eventualmente di ingranaggi ipoidi) è la capacità di sopportare i carichi elevati che si generano abitualmente tra i denti in presa. L'ottenimento di queste prestazioni avviene tramite additivi che hanno elevata reattività chimica con i materiali ferrosi: tali additivi devono però essere selezionati accuratamente per non presentare (cosa non rara) reattività di tipo corrosivo nei confronti di alcune leghe metalliche.
Per il controllo del livello massimo e minimo di un liquido operativo si possono utilizzare diversi sistemi:
In tutti i casi, è consigliato fare riferimento esclusivamente alle istruzioni del produttore in merito all'operazione di controllo del livello, al fine di misurare correttamente il livello del liquido ed eventualmente portarlo al livello corretto.
È consigliabile sostituire l'olio secondo quanto raccomandato dal costruttore del motore stesso così come riportato sul libretto di uso e manutenzione, anche se gli intervalli di sostituzione possono variare sensibilmente in conseguenza del tipo e della qualità dell'olio utilizzato. Negli intervalli tra una sostituzione e l'altra il livello dell'olio va controllato a intervalli regolari e rabboccato in caso di necessità in quanto a seconda del motore si possono avere determinati consumi d'olio[9]. La sostituzione dell'olio motore è un'operazione che andrebbe riservata alle officine le quali sono dotate di tutte le attrezzature necessarie allo spurgo dell'olio vecchio e al suo smaltimento e alla sostituzione di esso con quello nuovo.
L'autoriparatore posiziona l'automobile su un ponte mobile e la solleva, svita il tappo della coppa e scarica l'olio usato a motore caldo in modo da scaricarne il più possibile e di seguito svita il filtro dell'olio. A questo punto lascia scolare l'olio vecchio per almeno dieci minuti, riavvita il tappo della coppa avendo cura di ripristinare la sua guarnizione e sostituisce il vecchio filtro con uno nuovo. A questo punto riporta l'automobile al livello del terreno e riempie il carter con dell'olio nuovo fino a riportarlo a livello. I filtri dell'olio avvitabili (non a cartuccia estraibile) vanno rigorosamente stretti a mano previa lubrificazione della guarnizione con olio lubrificante, in quanto un serraggio eccessivo, data la continua dilatazione/contrazione termica, può portare al semibloccaggio del filtro con notevoli difficoltà nello svitare in seguito l'elemento usato.
L'olio esausto va riconsegnato al rivenditore o ai centri di raccolta ecologici.
Gli oli presentano degli additivi che ne migliorano le prestazioni, questi additivi va da pochi punti percentuali fino a superare il 30%[10], inoltre in commercio sono esistiti ed esistono diversi additivi o trattamenti per olio motore tra cui:
Gli additivi hanno diverse classificazioni:[10]
Inoltre gli additivi per lubrificanti possono essere classificati come chimicamente attivi o chimicamente inerti, tra gli additivi chimicamente attivi si hanno i disperdenti, detergenti, antiusura, agenti per pressioni estreme, inibitori di ossidazione, inibitori della ruggine e corrosione.
L'olio motore può essere miscelato ad altri liquidi per ovviare a determinati problemi che possono verificarsi con un uso normale o con un uso errato che può accentuare tali problematiche, quali lacche, morchie e depositi.
I vapori d'olio sono dannosi per l'ambiente e il funzionamento del motore in quanto creano una pressione nel motore e di conseguenza riducono la tenuta delle fasce elastiche, per questo o vengono aspirati dall'impianto d'alimentazione o raccolti dal decantatore/raccoglitore dei vapori dell'olio e liquidi ("canister" in inglese).
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