Συσκευές υπερήχων για τη σταθερότητα των υδραυλικών υγρών έναντι ηχητικής διάτμησης κατά ASTM D5621

Η πρότυπη μέθοδος δοκιμής ASTM D5621 περιγράφει τη δοκιμή σταθερότητας των υδραυλικών υγρών έναντι ηχητικής διάτμησης και του ιξώδους τους στους 40°C και 100°C, αντίστοιχα. Για τη δοκιμή και τον προσδιορισμό της σταθερότητας του ιξώδους των υδραυλικών υγρών υπό διάτμηση, απαιτείται μια αξιόπιστη μέθοδος δοκιμής. Το ASTM D5621 είναι ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο για την αξιολόγηση της σταθερότητας των υδραυλικών υγρών έναντι διάτμησης με χρήση δυνάμεων διάτμησης που παράγονται από υπερήχους.

Δοκιμή σταθερότητας υδραυλικών υγρών έναντι διάτμησης με υπερήχους κατά ASTM D5621

Το ASTM D5621 είναι ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο για τον προσδιορισμό της απώλειας ιξώδους των υδραυλικών υγρών υπό ηχητική διάτμηση. Για τον σκοπό αυτό, εφαρμόζονται δυνάμεις διάτμησης που παράγονται από υπερήχους σε δείγματα υδραυλικού υγρού, ώστε να αξιολογηθεί η σταθερότητα έναντι διάτμησης. Ιδανικό για υδραυλικά έλαια και έλαια κινητήρων που περιέχουν πολυμερή.
Σκοπός: Τα υδραυλικά υγρά (ειδικά λιπαντικά), τα έλαια κινητήρων, τα υγρά μετάδοσης κίνησης αυτοκινήτων, τα υγρά ελκυστήρων και άλλα υγρά μετάδοσης ισχύος εκτίθενται σε δυνάμεις διάτμησης ποικίλης έντασης κατά τη συνήθη λειτουργία, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μεταβολές του ιξώδους και σε επακόλουθη μείωση της απόδοσης. Για τη βελτίωση του δείκτη ιξώδους των υδραυλικών υγρών, προστίθενται σε αυτά πολυμερή (π.χ. πολυμερή τύπου χτένας). Η δοκιμή ASTM D5621 εξετάζει τις μεταβολές του ιξώδους σε υγρά που περιέχουν πολυμερή και εκτίθενται σε δυνάμεις διάτμησης που παράγονται από υπερήχους, τις λεγόμενες ηχητικές διατμητικές ταλαντώσεις.
Εφαρμογή: Στόχος του πρότυπου πρωτοκόλλου ASTM D5621 είναι ο προσδιορισμός του ιξώδους του δείγματος υπό διατμητική τάση. Η δοκιμή αυτή αφορά τα υδραυλικά υγρά, καθώς αυτά, ως υγρά μετάδοσης ισχύος, εκτίθενται σε διάτμηση. Η συμπεριφορά τους υπό συγκεκριμένες συνθήκες διάτμησης πρέπει να προσδιορίζεται, ώστε να επιλέγεται η κατάλληλη ποιότητα υδραυλικού υγρού για χρήση σε συγκεκριμένα μηχανήματα και κινητήρες.
Διαδικασία: Προσδιορίζεται το αρχικό ιξώδες του υδραυλικού υγρού. Στη συνέχεια, το δείγμα τοποθετείται στο ποτήρι ζέσεως δοκιμής, ρυθμίζεται στη θερμοκρασία δοκιμής και υποβάλλεται σε κατεργασία με δονητή υπερήχων (δηλαδή συσκευή ηχητικής διάτμησης) για τον καθορισμένο χρόνο δοκιμής. Κατόπιν, μετράται το ιξώδες του δείγματος που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους. Η έκθεση παραθέτει το αρχικό ιξώδες, το τελικό ιξώδες και το ποσοστό μεταβολής του ιξώδους σε centistokes.

Εξοπλισμός για την πρότυπη μέθοδο δοκιμής ASTM D5621 για τη σταθερότητα των υδραυλικών υγρών έναντι ηχητικής διάτμησης

Για την εκτέλεση της διαδικασίας που περιγράφεται και τυποποιείται στο πρωτόκολλο ASTM D5621, απαιτείται συγκεκριμένος εξοπλισμός.

• Συσκευή υπερήχων: μια συσκευή διάτμησης με υπερήχους τύπου καθετήρα, με σταθερή συχνότητα και χοάνη υπερήχων (γνωστή επίσης ως καθετήρας ή ηχοτρόδιο). Μια τυπική συσκευή υπερήχων που χρησιμοποιείται για δοκιμές κατά ASTM D2603 είναι η UP400ST (24kHz, 400W) με καθετήρα υπερήχων (χοάνη / ηχοτρόδιο) S24d22.

Για τη διευκόλυνση της ομοιόμορφης απόδοσης και την επίτευξη επαναλήψιμων αποτελεσμάτων, συνιστάται ο ακόλουθος βοηθητικός εξοπλισμός:

• Λουτρό νερού / πάγου: Λουτρό ψύξης με νερό ή λουτρό πάγου, ικανό να διατηρεί τη θερμοκρασία του μανδύα στους 0°C.
• Αισθητήρας θερμοκρασίας όπως ο PT100 (περιλαμβάνεται στις συσκευές υπερήχων UP400ST)
• Ποτήρι ζέσεως Griffin 50mL, κατασκευασμένο από βοριοπυριτικό γυαλί.
• Ηχομονωτικό περίβλημα (προαιρετικό): Ένα ηχομονωτικό κιβώτιο (π.χ. το ηχομονωτικό κιβώτιο SPB-L για το UP400St) που περικλείει τη χοάνη υπερήχων, ώστε να μειώνεται η στάθμη θορύβου που παράγεται από τη συσκευή ηχητικής διάτμησης.
• Ιξωδόμετρο: Οποιοδήποτε ιξωδόμετρο και λουτρό πληρούν τις απαιτήσεις της μεθόδου δοκιμής D445 επαρκούν.

Δοκιμή ηχητικής διάτμησης σύμφωνα με το ASTM D6080

“Το σύστημα ταξινόμησης του ιξώδους των υδραυλικών ρευστών ορίζεται στο ASTM D6080. Το σύστημα ταξινόμησης D6080 χρησιμοποιεί την Πρότυπη Μέθοδο Δοκιμής ASTM D5621 για τη Σταθερότητα Υδραυλικών Ρευστών υπό Ηχητική Διάτμηση, η οποία στη συνέχεια αναφέρεται ως δοκιμή ηχητικής διάτμησης, ως βάση για τον καθορισμό της κατηγορίας ιξώδους των πολύτυπων υδραυλικών ρευστών (ASTM D5621). Στη διαδικασία D5621, το έλαιο που περιέχει πολυμερή ακτινοβολείται με ηχητικό ταλαντωτή για 40 min. Η αποδόμηση του πολυμερούς με την ηχητική μέθοδο είναι αποτέλεσμα του σχηματισμού και της κατάρρευσης κοιλοτήτων με υψηλή ενέργεια μέσα στο υγρό, όπως μπορεί να συμβεί υπό συνθήκες σπηλαίωσης του ρευστού. Έχει διαπιστωθεί ότι αυτή η μέθοδος προσδιορισμού της μόνιμης απώλειας ιξώδους προκαλεί μεταβολές του ιξώδους παρόμοιες με εκείνες που παρατηρούνται σε εφαρμογές πτερυγιοφόρων, γραναζωτών και εμβολοφόρων αντλιών. Έχουν επίσης αναφερθεί συσχετίσεις με την ογκομετρική απόδοση των αντλιών. Τα ρευστά υψηλού δείκτη ιξώδους (VI) που παρουσίασαν μικρότερη μόνιμη απώλεια ιξώδους στη δοκιμή ηχητικής διάτμησης παρείχαν βελτιωμένη ογκομετρική απόδοση των αντλιών.” (Michael et al., 2018).
Οι Michael et al. (2018) διαπίστωσαν επίσης ότι, για τη συγκεκριμένη έρευνα, η δοκιμή ηχητικής διάτμησης με τη μέθοδο ASTM D5621 παρουσίασε την καλύτερη συσχέτιση με τις μετρήσεις ιξώδους στο τέλος της δοκιμής.

Γιατί να επιλέξετε συσκευές υπερήχων Hielscher για δοκιμές σταθερότητας υπό διάτμηση σύμφωνα με το ASTM D5621;

Η Hielscher Ultrasonics παρέχει συσκευές υπερηχητικής διάτμησης υψηλών επιδόσεων για δοκιμές σταθερότητας υπό διάτμηση σύμφωνα με τα ASTM D5621 και ASTM D2603. Με σταθερή συχνότητα και αξιόπιστη ισχύ υπερηχητικής διάτμησης, οι συσκευές υπερηχητικής διάτμησης Hielscher είναι ιδανικές για την αξιολόγηση της σταθερότητας των υδραυλικών ρευστών υπό διάτμηση. Οι συσκευές υπερήχων Hielscher διαθέτουν έξυπνο λογισμικό και ρυθμίσεις που επιτρέπουν τη διεξαγωγή προηγμένων δοκιμών σύμφωνα με τα πρότυπα ASTM. Το μενού είναι εύκολα προσβάσιμο μέσω ψηφιακής οθόνης αφής ή τηλεχειρισμού μέσω προγράμματος περιήγησης. Ενώ η συχνότητα είναι σταθερή, κάτι που είναι σημαντικό για αξιόπιστα αποτελέσματα κατεργασίας με υπερήχους και για τα πρότυπα ASTM, το πλάτος μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια ώστε να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα κρούσης της ταλαντωτικής διαδρομής.
Η βαθμονόμηση των συσκευών υπερήχων Hielscher είναι απλή και μπορεί να πραγματοποιηθεί γρήγορα και εύκολα μέσω του προηγμένου μενού. Όλες οι ψηφιακές συσκευές υπερήχων διαθέτουν αποσπώμενο αισθητήρα θερμοκρασίας, ο οποίος καταγράφει συνεχώς τη θερμοκρασία του δείγματος και τη μεταδίδει στη γεννήτρια υπερήχων, όπου όλα τα σημαντικά δεδομένα της κατεργασίας με υπερήχους, όπως το πλάτος, ο χρόνος και η διάρκεια κατεργασίας με υπερήχους, η θερμοκρασία και η πίεση (όταν έχει τοποθετηθεί αισθητήρας πίεσης), καταγράφονται αυτόματα σε ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτές οι έξυπνες λειτουργίες επιτρέπουν αξιόπιστες και αναπαραγώγιμες δοκιμές υπερηχητικής διάτμησης και καθιστούν τη λειτουργία φιλική προς τον χρήστη και ασφαλή.
Οι συσκευές της Hielscher Ultrasonics για δοκιμές σταθερότητας υπό διάτμηση συμμορφώνονται και με τα δύο πρότυπα, ASTM D-5621 και ASTM D-2603.

Το UP400St έχει σταθερή συχνότητα 24kHz και, ως εκ τούτου, συμμορφώνεται με το ASTM D5621. Μια τυπική διάταξη για τη δοκιμή ASTM D5621 είναι το σύστημα υπερηχητικής διάτμησης UP400ST με καθετήρα (χοάνη / ηχοτρόδιο) S24d22.