Ultraäänilaitteet hydraulinesteiden leikkauskestävyyden testaamiseen ultraäänellä standardin ASTM D5621 mukaisesti

ASTM D5621 -standardin mukainen testimenetelmä kuvaa hydraulinesteiden leikkauskestävyyden testaamista ultraäänellä ja niiden viskositeetteja vastaavasti lämpötiloissa 40°C ja 100°C. Hydraulinesteiden viskositeetin pysyvyyden testaaminen ja määrittäminen leikkausrasituksessa edellyttää luotettavaa testimenetelmää. ASTM D5621 on standardoitu menettely hydraulinesteiden leikkauskestävyyden arvioimiseksi ultraäänen tuottamien leikkausvoimien avulla.

Hydraulinesteiden leikkauskestävyyden testaaminen ultraäänellä standardin ASTM D5621 mukaisesti

ASTM D5621 on standardoitu menettely hydraulinesteiden viskositeetin alenemisen määrittämiseksi ultraäänen aiheuttamassa leikkausrasituksessa. Hydraulinestenäytteisiin kohdistetaan siksi ultraäänen tuottamia leikkausvoimia leikkauskestävyyden arvioimiseksi. Soveltuu ihanteellisesti polymeerejä sisältäville hydrauliöljyille ja moottoriöljyille.
Tarkoitus: Hydraulinesteet (tietyt voiteluaineet), moottoriöljyt, autojen vaihteistonesteet, traktorinesteet ja muut voimansiirtonesteet altistuvat tavanomaisessa käytössä erisuuruisille leikkausvoimille, jotka voivat aiheuttaa viskositeetin muutoksia ja siten heikentää hyötysuhdetta. Hydraulinesteiden viskositeetti-indeksin parantamiseksi niihin lisätään polymeerejä (esim. kampapolymeerejä). ASTM D5621 -testissä tutkitaan viskositeetin muutoksia polymeerejä sisältävissä nesteissä, jotka altistetaan ultraäänen tuottamille leikkausvoimille eli niin kutsutuille äänen aiheuttamille leikkausvärähtelyille.
Käyttökohde: ASTM D5621 -standardin mukaisen menettelyn tavoitteena on määrittää näytteen viskositeetti leikkausjännityksen alaisena. Testi on olennainen hydraulinesteille, sillä voimansiirtonesteinä ne altistuvat leikkausrasitukselle. Niiden käyttäytyminen tietyissä leikkausolosuhteissa on määritettävä, jotta tiettyihin koneisiin ja moottoreihin voidaan valita sopiva hydraulinestelaatu.
Menettely: Hydraulinesteen alkuviskositeetti määritetään. Näyte asetetaan sitten testidekantterilasiin, säädetään testilämpötilaan ja käsitellään ultraäänivärähtelijällä (eli ultraääneen perustuvalla leikkauslaitteella) määritetyn testiajan ajan. Tämän jälkeen ultraäänikäsitellyn näytteen viskositeetti mitataan. Raportissa luetellaan alkuviskositeetti, loppuviskositeetti ja viskositeetin prosentuaalinen muutos senttistokseina.

Laitteet hydraulinesteiden leikkauskestävyyden testaamiseen ultraäänellä ASTM D5621 -standardin mukaisella testimenetelmällä

ASTM D5621 -menettelyssä kuvatun ja standardoidun testin suorittamiseen tarvitaan määritetyt laitteet.

• Ultraäänilaite: anturityyppinen ultraääneen perustuva leikkauslaite, jossa on kiinteä taajuus ja ultraäänitorvi (tunnetaan myös anturina tai sonotrodina). Tyypillinen ASTM D2603 -testauksessa käytettävä ultraäänilaite on UP400ST (24kHz, 400W) varustettuna ultraäänianturilla (torvi / sonotrodi) S24d22.

Yhdenmukaisen suorituskyvyn ja toistettavien tulosten edistämiseksi suositellaan seuraavia lisälaitteita:

• Vesi- / jäähaude: Jäähdyttävä vesihaude tai jäähaude, joka pystyy ylläpitämään vaipan lämpötilan 0°C:ssa.
• Lämpötila-anturi kuten PT100 (sisältyy UP400ST-ultraäänilaitteisiin)
• Griffin-dekantterilasi, 50mL, valmistettu borosilikaattilasista.
• Äänieristyskotelo (valinnainen): Ultraäänitorven ympärille asetettava äänieristyskotelo (esim. UP400St-laitteen äänieristyskotelo SPB-L), joka vähentää ultraääneen perustuvan leikkauslaitteen tuottamaa melutasoa.
• Viskosimetri: Mikä tahansa viskosimetri ja haude, jotka täyttävät testimenetelmän D445 vaatimukset, riittävät.

Ultraääneen perustuva leikkaustesti standardin ASTM D6080 mukaisesti

”Hydraulinesteiden viskositeetin luokitusjärjestelmä määritellään standardissa ASTM D6080. D6080-luokitusjärjestelmä käyttää moniasteisten hydraulinesteiden viskositeettiluokan määrittämisen perustana ASTM D5621 -standardin mukaista testimenetelmää hydraulinesteiden leikkauskestävyyden testaamiseen ultraäänellä, jota jäljempänä kutsutaan ultraääneen perustuvaksi leikkaustestiksi (ASTM D5621). D5621-menettelyssä polymeerejä sisältävään öljyyn kohdistetaan äänivärähtelijän tuottamaa säteilyä 40 min ajan. Polymeerin hajoaminen äänimenetelmällä johtuu nesteessä tapahtuvasta voimakkaasta onteloiden muodostumisesta ja luhistumisesta, jota voi esiintyä nesteen kavitaatio-olosuhteissa. Tämän pysyvän viskositeetin alenemisen määrittämiseen käytettävän menetelmän on todettu aiheuttavan samankaltaisia viskositeetin muutoksia kuin siipi-, hammaspyörä- ja mäntäpumppusovelluksissa havaitut muutokset. Myös korrelaatioita pumppujen volumetrisen hyötysuhteen kanssa on raportoitu. Korkean viskositeetti-indeksin nesteet, joiden pysyvä viskositeetin aleneminen oli vähäisempää ultraääneen perustuvassa leikkaustestissä, paransivat pumpun volumetrista hyötysuhdetta.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) havaitsivat myös, että tässä nimenomaisessa tutkimuksessa ASTM D5621 -menetelmällä suoritetun ultraääneen perustuvan leikkaustestauksen korrelaatio testin lopussa tehtyihin viskositeettimittauksiin oli paras.

Miksi valita Hielscher-ultraäänilaitteet ASTM D5621 -standardin mukaisiin leikkauskestävyystesteihin?

Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokkaita ultraääneen perustuvia leikkauslaitteita ASTM D5621- ja ASTM D2603 -standardien mukaisiin leikkauskestävyystesteihin. Kiinteän taajuuden ja luotettavan ultraäänen leikkaustehon ansiosta Hielscherin ultraääneen perustuvat leikkauslaitteet soveltuvat ihanteellisesti hydraulinesteiden leikkauskestävyyden arviointiin. Hielscherin ultraäänilaitteissa on älykäs ohjelmisto ja asetukset, jotka mahdollistavat edistyneet ASTM-standardien mukaiset testaukset. Valikkoa voi käyttää helposti digitaaliselta kosketusnäytöltä tai selaimen kautta etäohjauksella. Vaikka taajuus on kiinteä, mikä on tärkeää luotettavien ultraäänikäsittelytulosten ja ASTM-standardien kannalta, amplitudi voidaan säätää tarkasti halutun värähtelyiskun vaikutuksen saavuttamiseksi.
Hielscherin ultraäänilaitteiden kalibrointi on yksinkertaista, ja se voidaan tehdä nopeasti ja helposti edistyneen valikon avulla. Kaikissa digitaalisissa ultraäänilaitteissa on liitettävä lämpötila-anturi, joka tallentaa jatkuvasti näytteen lämpötilan ja välittää sen takaisin ultraäänigeneraattorille. Siellä kaikki tärkeät ultraäänikäsittelytiedot, kuten amplitudi, ultraäänikäsittelyn ajankohta ja kesto, lämpötila sekä paine (kun paineanturi on asennettu), tallennetaan automaattisesti sisäänrakennetulle SD-kortille. Nämä älykkäät ominaisuudet mahdollistavat luotettavat ja toistettavat ultraääneen perustuvat leikkaustestit ja tekevät käytöstä käyttäjäystävällistä ja turvallista.
Hielscher Ultrasonicsin leikkauskestävyystesteihin tarkoitetut laitteet täyttävät sekä ASTM D-5621- että ASTM D-2603 -standardien vaatimukset.

UP400St-laitteen kiinteä taajuus on 24kHz, ja se täyttää siten ASTM D5621 -standardin vaatimukset. Tyypillinen ASTM D5621 -testin kokoonpano on ultraääneen perustuva leikkausjärjestelmä UP400ST varustettuna anturilla (torvi / sonotrodi) S24d22.