Ultrasonicateurs pour la stabilité au cisaillement sonique des fluides hydrauliques selon ASTM D5621

La méthode d’essai normalisée ASTM D5621 décrit l’essai de stabilité au cisaillement sonique des fluides hydrauliques et de leurs viscosités à 40°C et 100°C respectivement. Afin de tester et de déterminer la stabilité de la viscosité des fluides hydrauliques sous cisaillement, une méthode d’essai fiable est nécessaire. La norme ASTM D5621 est un protocole normalisé pour l’évaluation de la stabilité au cisaillement des fluides hydrauliques à l’aide de forces de cisaillement ultrasonores.

Essai de stabilité au cisaillement ultrasonore des fluides hydrauliques selon ASTM D5621

ASTM D5621 est un protocole normalisé permettant de déterminer la perte de viscosité des fluides hydrauliques sous cisaillement sonique. À cet effet, des forces de cisaillement ultrasonores sont appliquées à des échantillons de fluide hydraulique afin d’évaluer la stabilité au cisaillement. Idéal pour les huiles hydrauliques et les huiles moteur contenant des polymères.
Objectif : Les fluides hydrauliques (lubrifiants spécifiques), les huiles moteur, les fluides de transmission pour automobiles, les fluides pour tracteurs et les autres fluides de transmission de puissance sont exposés, en fonctionnement normal, à des forces de cisaillement d’intensité variable, ce qui peut entraîner des variations de viscosité et une baisse consécutive du rendement. Afin d’améliorer l’indice de viscosité des fluides hydrauliques, des polymères (p. ex. des polymères en peigne) sont ajoutés à ces fluides hydrauliques. L’essai ASTM D5621 examine les variations de viscosité des fluides contenant des polymères exposés à des forces de cisaillement générées par ultrasons, appelées vibrations de cisaillement soniques.
Application : L’objectif du protocole normalisé ASTM D5621 est de déterminer la viscosité de l’échantillon sous contrainte de cisaillement. Cet essai est pertinent pour les fluides hydrauliques, car en tant que fluides de transmission de puissance, ils sont exposés au cisaillement. Leur comportement dans certaines conditions de cisaillement doit être déterminé afin de choisir la qualité de fluide hydraulique adaptée à l’utilisation dans des machines et moteurs spécifiques.
Procédure : La viscosité initiale du fluide hydraulique est déterminée. L’échantillon est ensuite placé dans le bécher d’essai, porté à la température d’essai et traité avec un vibrateur ultrasonore (c.-à-d. un dispositif de cisaillement sonique) pendant la durée d’essai spécifiée. La viscosité de l’échantillon soniqué est ensuite mesurée. Le rapport indique la viscosité initiale, la viscosité finale et le pourcentage de variation de la viscosité en centistokes.

Équipement pour la méthode d’essai normalisée ASTM D5621 de stabilité au cisaillement sonique des fluides hydrauliques

Afin de réaliser la procédure décrite et normalisée dans le protocole ASTM D5621, un équipement spécifié est nécessaire.

• Ultrasonicateur : un dispositif de cisaillement ultrasonore de type sonde, à fréquence fixe et équipé d’un cornet ultrasonore (également appelé sonde ou sonotrode). Un appareil ultrasonore typique utilisé pour les essais ASTM D2603 est le UP400ST (24kHz, 400W) avec sonde ultrasonore (cornet / sonotrode) S24d22.

Afin de favoriser des performances uniformes et des résultats reproductibles, l’équipement auxiliaire suivant est recommandé :

• Bain d’eau / de glace : Bain d’eau de refroidissement ou bain de glace capable de maintenir une température de double enveloppe de 0°C.
• Capteur de température tel que PT100 (fourni avec les appareils ultrasonores UP400ST)
• Bécher Griffin de 50mL, en verre borosilicaté.
• Caisson d’insonorisation (optionnel) : Un caisson d’insonorisation (p. ex. le caisson d’insonorisation SPB-L pour UP400St) entourant le cornet ultrasonore afin de réduire le niveau sonore produit par le dispositif de cisaillement sonique.
• Viscosimètre : Tout viscosimètre et bain satisfaisant aux exigences de la méthode d’essai D445 conviennent.

Essai de cisaillement sonique selon ASTM D6080

« Le système de classification de la viscosité des fluides hydrauliques est défini dans ASTM D6080. Le système de classification D6080 utilise la méthode d’essai normalisée ASTM D5621 de stabilité au cisaillement sonique des fluides hydrauliques, appelée ci-après essai de cisaillement sonique, comme base pour définir le grade de viscosité des fluides hydrauliques multigrades (ASTM D5621). Dans la procédure D5621, l’huile contenant des polymères est irradiée avec un oscillateur sonique pendant 40 min. La dégradation du polymère par la méthode sonique résulte de la formation et de l’effondrement énergétiques de vides au sein du liquide, comme cela peut se produire dans des conditions de cavitation du fluide. Il a été constaté que cette méthode de détermination de la perte de viscosité permanente produit des variations de viscosité similaires à celles observées dans les applications de pompes à palettes, à engrenages et à pistons. Des corrélations avec le rendement volumétrique des pompes ont également été rapportées. Les fluides à VI élevé qui présentaient une perte de viscosité permanente plus faible lors de l’essai de cisaillement sonique ont permis d’améliorer le rendement volumétrique des pompes. » (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) ont également constaté que, pour cette étude particulière, l’essai de cisaillement sonique selon la méthode ASTM D5621 présentait la meilleure corrélation avec les mesures de viscosité en fin d’essai.

Pourquoi choisir les ultrasonicateurs Hielscher pour les essais de stabilité au cisaillement selon ASTM D5621 ?

Hielscher Ultrasonics fournit des dispositifs de cisaillement ultrasonores haute performance pour les essais de stabilité au cisaillement selon ASTM D5621 et ASTM D2603. Grâce à leur fréquence fixe et à leur puissance de cisaillement ultrasonore fiable, les dispositifs de cisaillement ultrasonores Hielscher sont idéaux pour l’évaluation de la stabilité au cisaillement des fluides hydrauliques. Les ultrasonicateurs Hielscher sont équipés d’un logiciel et de réglages intelligents qui permettent des essais sophistiqués conformes aux normes ASTM. Le menu est facilement accessible via l’écran tactile numérique ou la commande à distance par navigateur. Alors que la fréquence est fixe, ce qui est important pour des résultats de sonication fiables et pour les normes ASTM, l’amplitude peut être réglée avec précision sur l’impact de course souhaité.
L’étalonnage des ultrasonicateurs Hielscher est simple et peut être effectué rapidement et facilement via le menu sophistiqué. Tous les ultrasonicateurs numériques sont équipés d’un capteur de température enfichable qui enregistre en continu la température de l’échantillon et la transmet au générateur d’ultrasons, où toutes les données de sonication importantes telles que l’amplitude, le temps et la durée de sonication, la température et la pression (lorsqu’un capteur de pression est monté) sont automatiquement enregistrées sur une carte SD intégrée. Ces fonctions intelligentes permettent des essais de cisaillement ultrasonore fiables et reproductibles et rendent l’utilisation conviviale et sûre.
Les appareils Hielscher Ultrasonics pour les essais de stabilité au cisaillement sont conformes aux deux normes, ASTM D-5621 et ASTM D-2603.

L’UP400St possède une fréquence fixe de 24kHz et est de ce fait conforme à ASTM D5621. Une configuration typique pour l’essai ASTM D5621 est le système de cisaillement ultrasonore UP400ST avec sonde (cornet / sonotrode) S24d22.