Ултразвукови апарати за ASTM D5621 – устойчивост на хидравличните течности на звуково срязване

Стандартният метод за изпитване ASTM D5621 описва изпитването на устойчивостта на хидравличните течности на звуково срязване и на техния вискозитет съответно при 40°C и 100°C. За изпитване и определяне на стабилността на вискозитета на хидравличните течности при срязване е необходим надежден метод за изпитване. ASTM D5621 е стандартизиран протокол за оценка на устойчивостта на хидравличните течности на срязване чрез ултразвукови сили на срязване.

Ултразвуково изпитване на устойчивостта на хидравличните течности на срязване съгласно ASTM D5621

ASTM D5621 е стандартизиран протокол за определяне на загубата на вискозитет на хидравличните течности при звуково срязване. За тази цел върху проби от хидравлична течност се прилагат ултразвукови сили на срязване, за да се оцени устойчивостта на срязване. Идеален за хидравлични и моторни масла, съдържащи полимери.
Цел: Хидравличните течности (специфични смазочни материали), моторните масла, автомобилните трансмисионни течности, тракторните течности и други течности за предаване на мощност са подложени на сили на срязване с различна интензивност при обичайна експлоатация, което може да доведе до промени във вискозитета и последващо намаляване на ефективността. За подобряване на вискозитетния индекс на хидравличните течности към тях се добавят полимери (например гребеновидни полимери). Изпитването по ASTM D5621 изследва промените във вискозитета на течности, съдържащи полимери, които са подложени на сили на срязване, генерирани от ултразвук – така наречените звукови трептения на срязване.
Приложение: Целта на стандартния протокол ASTM D5621 е да се определи вискозитетът на пробата при напрежение на срязване. Това изпитване е приложимо за хидравличните течности, тъй като като течности за предаване на мощност те са подложени на срязване. Поведението им при определени условия на срязване трябва да бъде установено, за да се избере подходящото качество на хидравличната течност за използване в конкретни машини и двигатели.
Процедура: Определя се началният вискозитет на хидравличната течност. След това пробата се поставя в изпитвателната чаша, темперира се до температурата на изпитване и се обработва с ултразвуков вибратор (т.е. устройство за звуково срязване) за определеното време на изпитване. След това се измерва вискозитетът на ултразвуково обработената проба. Докладът посочва началния вискозитет, крайния вискозитет и процентната промяна на вискозитета в сантистокси.

Оборудване за стандартния метод за изпитване ASTM D5621 за устойчивост на хидравличните течности на звуково срязване

За изпълнение на процедурата, описана и стандартизирана в протокола ASTM D5621, е необходимо определено оборудване.

• Ултразвуков апарат: устройство за ултразвуково срязване със сонда, фиксирана честота и ултразвуков концентратор (известен също като сонда или сонотрод). Типичен ултразвуков апарат, използван за изпитвания по ASTM D2603, е UP400St (24kHz, 400W) с ултразвукова сонда (концентратор / сонотрод) S24d22.

За улесняване на постигането на еднаква ефективност и повторяеми резултати се препоръчва следното спомагателно оборудване:

• Водна / ледена баня: Охлаждаща водна или ледена баня, способна да поддържа температура на ризата от 0°C.
• Температурен сензор като PT100 (включен в комплекта на ултразвуковите апарати UP400St)
• Лабораторна чаша тип Griffin с обем 50mL, изработена от боросиликатно стъкло.
• Звукоизолиращ корпус (по избор): Звукоизолираща кутия (например звукоизолиращата кутия SPB-L за UP400St), която обхваща ултразвуковия концентратор, за да намали нивото на шума, създаван от устройството за звуково срязване.
• Вискозиметър: Достатъчни са всеки вискозиметър и баня, които отговарят на изискванията на метода за изпитване D445.

Изпитване със звуково срязване съгласно ASTM D6080

„Системата за класификация на хидравличните течности по вискозитет е определена в ASTM D6080. Класификационната система D6080 използва стандартния метод за изпитване ASTM D5621 за устойчивост на хидравлична течност на звуково срязване, наричан по-нататък изпитване със звуково срязване, като основа за определяне на вискозитетния клас на всесезонните хидравлични течности (ASTM D5621). При процедурата D5621 маслото, съдържащо полимери, се облъчва със звуков осцилатор в продължение на 40 min. Разграждането на полимера чрез звуковия метод е резултат от енергичното образуване и колапс на кухини в течността, каквито могат да възникнат при условия на кавитация в течността. Установено е, че този метод за определяне на необратимата загуба на вискозитет води до промени във вискозитета, подобни на наблюдаваните при приложения с пластинчати, зъбни и бутални помпи. Докладвани са и корелации с обемния КПД на помпите. Течностите с висок вискозитетен индекс, които показват по-малка необратима загуба на вискозитет при изпитването със звуково срязване, осигуряват по-висок обемен КПД на помпите.“ (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) също установяват, че за това конкретно изследване изпитването със звуково срязване по метода ASTM D5621 показва най-добра корелация с измерванията на вискозитета в края на изпитването.

Защо ултразвуковите апарати на Hielscher за изпитвания на устойчивостта на срязване съгласно ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics доставя високоефективни устройства за ултразвуково срязване за изпитвания на устойчивостта на срязване съгласно ASTM D5621 и ASTM D2603. С фиксирана честота и надеждна мощност на ултразвуково срязване устройствата на Hielscher за ултразвуково срязване са идеални за оценка на устойчивостта на хидравличните течности на срязване. Ултразвуковите апарати на Hielscher са оборудвани с интелигентен софтуер и настройки, които позволяват провеждането на усъвършенствани изпитвания съгласно стандартите ASTM. Менюто е леснодостъпно чрез цифров сензорен дисплей или дистанционно управление през браузър. Докато честотата е фиксирана, което е важно за надеждните резултати от ултразвуковата обработка и за стандартите ASTM, амплитудата може да бъде прецизно зададена за постигане на желания ударен ефект на хода.
Калибрирането на ултразвуковите апарати на Hielscher е лесно и може да се извърши бързо и без затруднения чрез усъвършенстваното меню. Всички цифрови ултразвукови апарати са оборудвани с температурен сензор с щепселно свързване, който непрекъснато регистрира температурата на пробата и я предава обратно към ултразвуковия генератор, където всички важни данни за ултразвуковата обработка, като амплитуда, време и продължителност на ултразвуковата обработка, температура и налягане (когато е монтиран сензор за налягане), се записват автоматично на вградена SD карта. Тези интелигентни функции позволяват надеждни и възпроизводими изпитвания с ултразвуково срязване и правят работата удобна за потребителя и безопасна.
Устройствата на Hielscher Ultrasonics за изпитвания на устойчивостта на срязване отговарят и на двата стандарта – ASTM D-5621 и ASTM D-2603.

UP400St има фиксирана честота от 24kHz и поради това отговаря на ASTM D5621. Типична конфигурация за изпитване по ASTM D5621 е системата за ултразвуково срязване UP400St със сонда (концентратор / сонотрод) S24d22.