Sonikátory pro stanovení sonické smykové stability hydraulických kapalin podle ASTM D5621
Standardní zkušební metoda ASTM D5621 popisuje zkoušení sonické smykové stability hydraulických kapalin a jejich viskozit při 40°C, resp. 100°C. Pro zkoušení a stanovení stability viskozity hydraulických kapalin při smykovém namáhání je zapotřebí spolehlivá zkušební metoda. ASTM D5621 je standardizovaný protokol pro hodnocení smykové stability hydraulických kapalin pomocí ultrazvukových smykových sil.
Ultrazvukové zkoušení smykové stability hydraulických kapalin podle ASTM D5621
ASTM D5621 je standardizovaný protokol pro stanovení ztráty viskozity hydraulických kapalin při sonickém smykovém namáhání. Za tímto účelem se na vzorky hydraulické kapaliny působí ultrazvukovými smykovými silami, aby bylo možné vyhodnotit smykovou stabilitu. Ideální pro hydraulické a motorové oleje obsahující polymery.
Účel: Hydraulické kapaliny (specifická maziva), motorové oleje, převodové kapaliny pro automobily, kapaliny pro traktory a další kapaliny pro přenos výkonu jsou během běžného provozu vystaveny smykovým silám různé intenzity, což může vést ke změnám viskozity a následnému poklesu účinnosti. Ke zlepšení indexu viskozity hydraulických kapalin se do takových hydraulických kapalin přidávají polymery (např. hřebenové polymery). Zkouška ASTM D5621 zkoumá změny viskozity kapalin obsahujících polymery, které jsou vystaveny smykovým silám generovaným ultrazvukem, tzv. sonickým smykovým vibracím.
Použití: Cílem standardního protokolu ASTM D5621 je stanovit viskozitu vzorku při smykovém namáhání. Tato zkouška je pro hydraulické kapaliny relevantní, protože hydraulické kapaliny jako kapaliny pro přenos výkonu jsou vystaveny smyku. Jejich chování za určitých smykových podmínek musí být stanoveno, aby bylo možné zvolit vhodnou kvalitu hydraulické kapaliny pro použití v konkrétních strojích a motorech.
Postup: Stanoví se počáteční viskozita hydraulické kapaliny. Vzorek se poté umístí do zkušební kádinky, temperuje se na zkušební teplotu a po stanovenou dobu zkoušky se ošetřuje ultrazvukovým vibrátorem (tj. sonickým smykovým zařízením). Následně se změří viskozita sonikovaného vzorku. Protokol uvádí počáteční viskozitu, konečnou viskozitu a procentuální změnu viskozity v centistokes.
Ultrazvukový smykový systém UP400St (24kHz, 400W) pro stanovení sonické smykové stability hydraulických kapalin podle ASTM D5621
Vybavení pro standardní zkušební metodu ASTM D5621 pro stanovení sonické smykové stability hydraulických kapalin
K provedení postupu popsaného a standardizovaného v protokolu ASTM D5621 je zapotřebí specifikované vybavení.
- Sonikátor: ultrazvukové smykové zařízení sondového typu s pevnou frekvencí a ultrazvukovou sonotrodou (známou také jako sonda nebo horn). Typickým ultrazvukovým zařízením používaným pro zkoušky podle ASTM D2603 je UP400ST (24kHz, 400W) s ultrazvukovou sondou (horn / sonotroda) S24d22.
- Vodní / ledová lázeň: Chladicí vodní lázeň nebo ledová lázeň schopná udržovat teplotu pláště 0°C.
- Teplotní čidlo např. PT100 (součástí dodávky ultrazvukových zařízení UP400ST)
- Kádinka Griffin 50mL, vyrobená z borosilikátového skla.
- Zvukotěsný kryt (volitelně): Protihluková skříň (např. protihluková skříň SPB-L pro UP400St), která uzavírá ultrazvukovou sonotrodu a snižuje hladinu hluku produkovaného sonickým smykovým zařízením.
- Viskozimetr: Postačí jakýkoli viskozimetr a lázeň, které splňují požadavky zkušební metody D445.
Pro zajištění rovnoměrného výkonu a opakovatelných výsledků se doporučuje následující pomocné vybavení:
Sonický smykový test podle ASTM D6080
„Systém viskozitní klasifikace hydraulických kapalin je definován v ASTM D6080. Klasifikační systém D6080 využívá standardní zkušební metodu ASTM D5621 pro stanovení sonické smykové stability hydraulické kapaliny, dále označovanou jako sonický smykový test, jako základ pro definování viskozitní třídy vícestupňových hydraulických kapalin (ASTM D5621). Při postupu D5621 je olej obsahující polymer ozařován sonickým oscilátorem po dobu 40 min. Degradace polymeru sonickou metodou je výsledkem energetického vzniku a kolapsu dutin v kapalině, k jakému může docházet za podmínek kavitace kapaliny. Bylo zjištěno, že tato metoda stanovení trvalé ztráty viskozity vyvolává změny viskozity podobné těm, které jsou pozorovány v aplikacích lamelových, zubových a pístových čerpadel. Byly rovněž popsány korelace s objemovou účinností čerpadla. Kapaliny s vysokým VI, které v sonickém smykovém testu vykazovaly menší trvalou ztrátu viskozity, poskytovaly zvýšenou objemovou účinnost čerpadla.“ (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) rovněž zjistili, že v tomto konkrétním výzkumu sonické smykové zkoušení metodou ASTM D5621 nejlépe korelovalo s měřeními viskozity na konci zkoušky.
Proč sonikátory Hielscher pro zkoušky smykové stability podle ASTM D5621?
Hielscher Ultrasonics dodává vysoce výkonná ultrazvuková smyková zařízení pro zkoušky smykové stability podle ASTM D5621 a ASTM D2603. Díky pevné frekvenci a spolehlivému ultrazvukovému smykovému výkonu jsou ultrazvuková smyková zařízení Hielscher ideální pro hodnocení smykové stability hydraulických kapalin. Sonikátory Hielscher jsou vybaveny chytrým softwarem a nastaveními, která umožňují sofistikované zkoušky podle norem ASTM. Menu je snadno přístupné přes digitální dotykový displej nebo dálkové ovládání v prohlížeči. Zatímco frekvence je pevná, což je důležité pro spolehlivé výsledky sonikace a pro normy ASTM, amplitudu lze přesně nastavit na požadovaný účinek zdvihu.
Kalibrace sonikátorů Hielscher je jednoduchá a lze ji rychle a snadno provést prostřednictvím sofistikovaného menu. Všechny digitální sonikátory jsou vybaveny zásuvným teplotním čidlem, které nepřetržitě zaznamenává teplotu vzorku a přenáší ji zpět do ultrazvukového generátoru, kde se všechna důležitá data sonikace, jako je amplituda, čas a doba sonikace, teplota a tlak (je-li namontováno tlakové čidlo), automaticky zaznamenávají na vestavěnou SD kartu. Tyto chytré funkce umožňují spolehlivé a reprodukovatelné ultrazvukové smykové zkoušky a činí obsluhu uživatelsky přívětivou a bezpečnou.
Zařízení Hielscher Ultrasonics pro zkoušky smykové stability jsou v souladu s oběma normami, ASTM D-5621 i ASTM D-2603.
- pevnou amplitudu
- chytrý software
- digitální barevnou dotykovou obrazovku
- chytrá nastavení
- intuitivní menu
- automatický záznam dat na SD kartu
- integrované teplotní čidlo
- přesné řízení
- snadnou kalibraci
- reprodukovatelné výsledky
UP400St má pevnou frekvenci 24kHz, a je tak v souladu s ASTM D5621. Typickou sestavou pro zkoušku podle ASTM D5621 je ultrazvukový smykový systém UP400ST se sondou (horn / sonotroda) S24d22.
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
- Ropný průmysl
- Materiálové vědy
- Kontrola kvality
- Výzkum a vývoj
Různé typy sonotrod (sond / hornů) pro sonické smykové zařízení UP400ST, které lze použít pro standardní zkušební metodu ASTM D5621 pro stanovení sonické smykové stability hydraulických kapalin
Literatura / Reference
- ASTM D5621-20, Standard Test Method for Sonic Shear Stability of Hydraulic Fluids, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2020.
- ASTM D2603-20, Standard Test Method for Sonic Shear Stability of Polymer-Containing Oils, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2020.
- Michael, Paul; Cheekolu, Mercy; Panwar, Pawan; Devlin, Mark; Davidson, Rob; Johnson, Duval; Martini, Ashlie (2018): Temporary and Permanent Viscosity Loss Correlated to Hydraulic System Performance. Tribology Transactions 61, 2018.
Fakta, která stojí za to znát
Viskozitní vlastnosti hydraulických kapalin a maziv
Materiálové vlastnosti kapalných a „konzistentních“ maziv jsou popsány údaji, které se většinou stanovují pomocí standardizovaných zkušebních protokolů.
Pro maziva existují dva hlavní kontrolní parametry:
- Kontrolní hodnota: Zkoumáním čerstvých maziv lze kontrolovat výrobní a dodací procesy. Průběžné sledování objemů olejových náplní během provozu (zkoušení použitých olejů) umožňuje rychlý zásah (výměnu oleje) dříve, než zhoršení stavu oleje poškodí stroj (limity pro vyřazení).
- Hodnota vhodnosti: Hodnoty vhodnosti hodnotí maziva z hlediska jejich použití a kompatibility s konkrétními stroji.
Definice maziv a hydraulických olejů
Maziva jsou kapaliny, které lze – v závislosti na jejich povaze – použít k odvodu tepla a částic z opotřebení, k přívodu aditiv do kontaktu, k přenosu výkonu, k ochraně a / nebo k utěsnění.
Přečtěte si více o tom, jak může ultrazvuková sonikace zlepšit výrobu vysoce výkonných mazacích olejů!
Hydraulické oleje neboli hydraulické kapaliny jsou hlavním typem olejů či maziv (lubrikantů), které se v průmyslu používají jako tzv. průmyslové oleje.
Hydraulický olej je specifický typ maziva. To znamená, že hydraulický olej není pouze mazivo, ale je to také médium, jehož prostřednictvím se přenáší výkon v celém hydraulickém systému. Znamená to tedy, že jde o mazivo a zároveň o médium pro přenos výkonu. Aby byly hydraulické oleje účinným a spolehlivým mazivem, musí vykazovat různé vlastnosti, které jsou srovnatelné nebo podobné jako u jiných maziv. Mezi tyto materiálové vlastnosti patří: odolnost proti pěnění a odvzdušňovací vlastnosti (uvolňování vzduchu), stabilita vůči tepelné, oxidační a hydrolytické degradaci, protiotěrové vlastnosti, filtrovatelnost, deemulgační schopnost, inhibice rzi a koroze a určité viskozitní vlastnosti s ohledem na jejich vliv na tloušťku filmu.
Hydraulické oleje neboli hydraulické kapaliny se dělí na:
- Hydraulické kapaliny na bázi minerálního oleje
- Syntetické tlakové kapaliny
- Těžce zápalné hydraulické kapaliny
Definice jednotky CGS centistokes
Kinematická viskozita se často měří v jednotce CGS centistokes (cSt), která odpovídá 0,01 stokes (St). Stokes (značka: St) a centiStokes (značka: cSt) jsou jednotky CGS. Jeden centistokes (cSt) odpovídá 0,01 stokes (St). Jeden centiStoke odpovídá jednomu centimetru čtverečnímu za sekundu (cm2/s–1). Jeden stokes se rovná viskozitě v poisech dělené hustotou kapaliny v gramech na centimetr krychlový (g/cm–3).
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorní až po průmyslovou velikost.