سونیکاتورها برای آزمون پایداری برشی صوتی سیالات هیدرولیک طبق ASTM D5621
روش آزمون استاندارد ASTM D5621، آزمون پایداری برشی صوتی سیالات هیدرولیک و گرانروی آن‌ها را به‌ترتیب در دماهای 40°C و 100°C شرح می‌دهد. برای آزمودن و تعیین پایداری گرانروی سیالات هیدرولیک تحت برش، به یک روش آزمون قابل‌اعتماد نیاز است. ASTM D5621 پروتکلی استاندارد برای ارزیابی پایداری برشی سیالات هیدرولیک با استفاده از نیروهای برشی فراصوتی است.
آزمون پایداری برشی فراصوتی سیالات هیدرولیک با استفاده از ASTM D5621
ASTM D5621 پروتکلی استاندارد برای تعیین افت گرانروی سیالات هیدرولیک تحت برش صوتی است. برای این منظور، نیروهای برشی فراصوتی به نمونه‌های سیال هیدرولیک اعمال می‌شوند تا پایداری برشی ارزیابی شود. این روش برای روغن‌های هیدرولیک و روغن‌های موتور حاوی پلیمر ایدئال است.
هدف: سیالات هیدرولیک (روانکارهای ویژه)، روغن‌های موتور، سیالات انتقال قدرت خودرو، سیالات تراکتور و دیگر سیالات انتقال قدرت در کارکرد معمول در معرض نیروهای برشی با درجات مختلف قرار می‌گیرند که می‌تواند به تغییر گرانروی و در پی آن کاهش بازده منجر شود. برای بهبود شاخص گرانروی سیالات هیدرولیک، پلیمرهایی مانند پلیمرهای شانه‌ای به این سیالات افزوده می‌شوند. آزمون ASTM D5621 تغییرات گرانروی سیالات حاوی پلیمر را در معرض نیروهای برشی ایجادشده با فراصوت، موسوم به ارتعاشات برشی صوتی، بررسی می‌کند.
کاربرد: هدف پروتکل استاندارد ASTM D5621 تعیین گرانروی نمونه تحت تنش برشی است. این آزمون برای سیالات هیدرولیک کاربرد دارد، زیرا این سیالات به‌عنوان سیالات انتقال قدرت در معرض برش قرار می‌گیرند. رفتار آن‌ها در شرایط برشی مشخص باید تعیین شود تا بتوان کیفیت مناسب سیال هیدرولیک را برای استفاده در ماشین‌آلات و موتورهای مشخص انتخاب کرد.
روش اجرا: ابتدا گرانروی اولیه سیال هیدرولیک تعیین می‌شود. سپس نمونه در بشر آزمون قرار می‌گیرد، به دمای آزمون رسانده می‌شود و به‌مدت تعیین‌شده برای آزمون، با یک ارتعاش‌دهنده فراصوتی (یعنی دستگاه برش صوتی) تیمار می‌شود. پس از آن، گرانروی نمونه فراصوت‌دهی‌شده اندازه‌گیری می‌شود. در گزارش، گرانروی اولیه، گرانروی نهایی و درصد تغییر گرانروی برحسب سانتی‌استوکس درج می‌شود.
سامانه برش فراصوتی UP400St (24kHz, 400W) برای آزمون پایداری برشی صوتی سیالات هیدرولیک طبق ASTM D5621
تجهیزات موردنیاز برای روش آزمون استاندارد ASTM D5621 جهت سنجش پایداری برشی صوتی سیالات هیدرولیک
برای اجرای روش شرح‌داده‌شده و استانداردشده در پروتکل ASTM D5621، تجهیزات مشخصی موردنیاز است.
- سونیکاتور: یک دستگاه برش فراصوتی از نوع پروبی با فرکانس ثابت و هورن فراصوتی (که پروب یا سونوتْرود نیز نامیده می‌شود). یکی از دستگاه‌های فراصوتی متداول برای آزمون ASTM D2603 عبارت است از UP400ST (24kHz, 400W) مجهز به پروب فراصوتی (هورن / سونوتْرود) S24d22.
- حمام آب / یخ: حمام آب خنک‌کننده یا حمام یخ با قابلیت حفظ دمای ژاکت در 0°C.
- حسگر دما مانند PT100 (همراه با دستگاه‌های فراصوتی UP400ST ارائه می‌شود)
- بشر Griffin با حجم 50mL، ساخته‌شده از شیشه بوروسیلیکات.
- محفظه عایق صدا (اختیاری): جعبه عایق صدا (برای مثال، جعبه عایق صدای SPB-L برای UP400St) برای محصور کردن هورن فراصوتی و کاهش سطح صدای تولیدشده توسط دستگاه برش صوتی.
- گرانروی‌سنج: هر گرانروی‌سنج و حمامی که الزامات روش آزمون D445 را برآورده کند، کفایت می‌کند.
برای تسهیل دستیابی به عملکرد یکنواخت و نتایج تکرارپذیر، تجهیزات جانبی زیر توصیه می‌شوند:
آزمون برش صوتی مطابق با ASTM D6080
«سامانه طبقه‌بندی گرانروی سیالات هیدرولیک در ASTM D6080 تعریف شده است. سامانه طبقه‌بندی D6080 از روش آزمون استاندارد ASTM D5621 برای پایداری برشی صوتی سیال هیدرولیک، که از این پس آزمون برش صوتی نامیده می‌شود، به‌عنوان مبنای تعریف درجه گرانروی سیالات هیدرولیک چنددرجه‌ای استفاده می‌کند (ASTM D5621). در روش D5621، روغن حاوی پلیمر به‌مدت 40 min با یک نوسان‌ساز صوتی در معرض امواج صوتی قرار می‌گیرد. تخریب پلیمر به روش صوتی نتیجه تشکیل و فروپاشی پرانرژی حفره‌ها درون مایع است؛ پدیده‌ای که ممکن است در شرایط کاویتاسیون سیال رخ دهد. مشخص شده است که این روش تعیین افت دائمی گرانروی، تغییراتی در گرانروی ایجاد می‌کند که مشابه تغییرات مشاهده‌شده در کاربردهای پمپ‌های پره‌ای، دنده‌ای و پیستونی است. همچنین همبستگی‌هایی با بازده حجمی پمپ گزارش شده است. سیالات دارای شاخص گرانروی بالا (High-VI) که در آزمون برش صوتی افت دائمی گرانروی کمتری نشان دادند، موجب بهبود بازده حجمی پمپ شدند.» (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) همچنین دریافتند که در این بررسی مشخص، آزمون برش صوتی به روش ASTM D5621 بیشترین همبستگی را با اندازه‌گیری‌های گرانروی در پایان آزمون داشت.
چرا سونیکاتورهای Hielscher برای آزمون‌های پایداری برشی مطابق با ASTM D5621 مناسب‌اند؟
Hielscher Ultrasonics دستگاه‌های برش فراصوتی با عملکرد بالا را برای آزمون‌های پایداری برشی مطابق با ASTM D5621 و ASTM D2603 عرضه می‌کند. دستگاه‌های برش فراصوتی Hielscher با فرکانس ثابت و توان برشی فراصوتی قابل‌اعتماد، برای ارزیابی پایداری برشی سیالات هیدرولیک ایدئال هستند. سونیکاتورهای Hielscher به نرم‌افزار و تنظیمات هوشمند مجهزند که اجرای آزمون‌های پیشرفته مطابق با استانداردهای ASTM را امکان‌پذیر می‌کنند. منو از طریق نمایشگر لمسی دیجیتال یا کنترل از راه دور با مرورگر به‌راحتی در دسترس است. درحالی‌که فرکانس ثابت است – که برای نتایج قابل‌اعتماد فراصوت‌دهی و استانداردهای ASTM اهمیت دارد – دامنه را می‌توان با دقت برای دستیابی به اثر ضربه‌ای مطلوب تنظیم کرد.
کالیبراسیون سونیکاتورهای Hielscher ساده است و از طریق منوی پیشرفته، به‌سرعت و به‌آسانی انجام می‌شود. همه سونیکاتورهای دیجیتال به حسگر دمای قابل‌اتصال مجهزند که دمای نمونه را به‌طور پیوسته ثبت می‌کند و به ژنراتور فراصوت بازمی‌فرستد؛ در آنجا همه داده‌های مهم فراصوت‌دهی، مانند دامنه، زمان و مدت فراصوت‌دهی، دما و فشار (در صورت نصب حسگر فشار)، به‌طور خودکار روی کارت SD داخلی ثبت می‌شوند. این قابلیت‌های هوشمند، آزمون‌های برش فراصوتی قابل‌اعتماد و بازتولیدپذیر را امکان‌پذیر کرده و کار با دستگاه را آسان و ایمن می‌کنند.
دستگاه‌های Hielscher Ultrasonics برای آزمون‌های پایداری برشی با هر دو استاندارد ASTM D-5621 و ASTM D-2603 مطابقت دارند.
- دامنه ثابت
- نرم‌افزار هوشمند
- صفحه‌نمایش لمسی دیجیتال رنگی
- تنظیمات هوشمند
- منوی آسان و قابل‌فهم
- ثبت خودکار داده‌ها روی کارت SD
- حسگر دمای یکپارچه
- کنترل دقیق
- کالیبراسیون آسان
- نتایج بازتولیدپذیر
UP400St دارای فرکانس ثابت 24kHz است و ازاین‌رو با ASTM D5621 مطابقت دارد. یکی از چیدمان‌های متداول برای آزمون ASTM D5621، سامانه برش فراصوتی UP400ST همراه با پروب (هورن / سونوتْرود) S24d22 است.
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
- صنعت نفت
- علم مواد
- کنترل کیفیت
- تحقیق و توسعه
انواع مختلف سونوتْرودها (پروب‌ها / هورن‌ها) برای دستگاه برش صوتی UP400ST، که می‌توان از آن برای روش آزمون استاندارد ASTM D5621 جهت سنجش پایداری برشی صوتی سیالات هیدرولیک استفاده کرد
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
خواص گرانروی سیالات هیدرولیک و روانکارها
ویژگی‌های مادی روانکارهای مایع و نیمه‌جامد با داده‌هایی توصیف می‌شوند که عمدتاً از طریق پروتکل‌های استاندارد آزمون به دست می‌آیند.
برای روانکارها دو پارامتر اصلی کنترل وجود دارد:
- مقدار کنترلی: با بررسی روانکارهای نو می‌توان فرایندهای تولید و تحویل را کنترل کرد. پایش پیوسته حجم‌های روغن پرشده در حین کارکرد (آزمون روغن‌های کارکرده) امکان اقدام به‌موقع (تعویض روغن) را پیش از آنکه افت کیفیت روغن به دستگاه آسیب برساند، فراهم می‌کند (حدود کنارگذاری روغن).
- مقدار تناسب: مقادیر تناسب، روانکارها را از نظر کاربرد و سازگاری با ماشین‌آلات مشخص ارزیابی می‌کنند.
تعریف روانکارها و روغن‌های هیدرولیک
روانکارها سیالاتی هستند که می‌توان – بسته به ماهیتشان – از آن‌ها برای دفع گرما و ذرات حاصل از سایش، رساندن افزودنی‌ها به محل تماس، انتقال قدرت، محافظت و / یا آب‌بندی استفاده کرد.
درباره اینکه فراصوت‌دهی چگونه می‌تواند تولید روغن‌های روانکار با عملکرد بالا را بهبود بخشد، بیشتر بخوانید!
روغن‌های هیدرولیک یا سیالات هیدرولیک یکی از انواع اصلی روغن‌ها یا روانکارها هستند که در صنعت تحت عنوان روغن‌های صنعتی استفاده می‌شوند.
روغن هیدرولیک نوع خاصی از روانکار است. این بدان معناست که روغن هیدرولیک صرفاً روانکار نیست، بلکه محیطی نیز هست که قدرت از طریق آن در سراسر سامانه هیدرولیک منتقل می‌شود. بنابراین، هم روانکار است و هم محیط انتقال قدرت. برای آنکه روغن‌های هیدرولیک روانکارهایی مؤثر و قابل‌اعتماد باشند، باید خواص گوناگونی داشته باشند که با خواص دیگر روانکارها قابل‌مقایسه یا مشابه است. این خواص مادی عبارت‌اند از: مقاومت در برابر کف‌کردن و خواص گاززدایی (رهاسازی هوا)، پایداری در برابر تخریب حرارتی، اکسایشی و هیدرولیتی، عملکرد ضدسایش، قابلیت فیلتراسیون، قابلیت جداسازی امولسیون، جلوگیری از زنگ‌زدگی و خوردگی، و خواص مشخص گرانروی با توجه به تأثیر آن بر ضخامت لایه روانکار.
روغن‌های هیدرولیک یا سیالات هیدرولیک به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:
- سیالات هیدرولیک بر پایه روغن معدنی
- سیالات سنتزی انتقال فشار
- سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش
تعریف سانتی‌استوکس، واحد دستگاه CGS
گرانروی سینماتیکی اغلب با واحد سانتی‌استوکس (cSt) در دستگاه CGS اندازه‌گیری می‌شود که معادل 0٫01 استوکس (St) است. استوکس (نماد: St) و سانتی‌استوکس (نماد: cSt) از واحدهای CGS هستند. یک سانتی‌استوکس (cSt) معادل 0٫01 استوکس (St) است. یک سانتی‌استوکس معادل یک سانتی‌متر مربع بر ثانیه است (cm2/s–1). یک استوکس برابر است با گرانروی برحسب پواز تقسیم بر چگالی سیال برحسب گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm–3).
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.