מכשירים אולטרסוניים לבדיקת יציבות נוזלים הידראוליים בגזירה קולית לפי ASTM D5621

שיטת הבדיקה התקנית ASTM D5621 מתארת את בדיקת היציבות של נוזלים הידראוליים בגזירה קולית ואת צמיגויותיהם בטמפרטורות 40°C ו-100°C, בהתאמה. כדי לבדוק ולקבוע את יציבות הצמיגות של נוזלים הידראוליים תחת גזירה, נדרשת שיטת בדיקה אמינה. ASTM D5621 הוא פרוטוקול תקני להערכת יציבותם של נוזלים הידראוליים בגזירה באמצעות כוחות גזירה אולטרסוניים.

בדיקת יציבות נוזלים הידראוליים בגזירה אולטרסונית לפי ASTM D5621

ASTM D5621 הוא פרוטוקול תקני לקביעת אובדן הצמיגות של נוזלים הידראוליים תחת גזירה קולית. לשם כך מופעלים כוחות גזירה אולטרסוניים על דגימות של נוזל הידראולי כדי להעריך את יציבותן בגזירה. אידיאלי לשמנים הידראוליים ולשמני מנוע המכילים פולימרים.
מטרה: נוזלים הידראוליים (חומרי סיכה מסוימים), שמני מנוע, נוזלי תמסורת למכוניות, נוזלים לטרקטורים ונוזלים אחרים להעברת הספק חשופים לכוחות גזירה בעוצמות שונות במהלך פעולה רגילה, העלולים להוביל לשינויים בצמיגות ובעקבותיהם לירידה ביעילות. כדי לשפר את מדד הצמיגות של נוזלים הידראוליים, מוסיפים להם פולימרים (למשל פולימרים דמויי מסרק). בדיקת ASTM D5621 בוחנת שינויים בצמיגות של נוזלים המכילים פולימרים ונחשפים לכוחות גזירה הנוצרים באמצעות אולטרסאונד, המכונים תנודות גזירה קוליות.
יישום: מטרת הפרוטוקול התקני ASTM D5621 היא לקבוע את צמיגות הדגימה תחת מאמץ גזירה. בדיקה זו רלוונטית לנוזלים הידראוליים, שכן נוזלים הידראוליים המשמשים להעברת הספק חשופים לגזירה. יש לקבוע את התנהגותם בתנאי גזירה מסוימים כדי לבחור את דרגת האיכות המתאימה של הנוזל ההידראולי לשימוש במכונות ובמנועים מסוימים.
הליך: נקבעת הצמיגות ההתחלתית של הנוזל ההידראולי. לאחר מכן מניחים את הדגימה בכוס הבדיקה, מביאים אותה לטמפרטורת הבדיקה ומטפלים בה באמצעות מתנד אולטרסוני (כלומר, מכשיר גזירה קולית) למשך זמן הבדיקה שנקבע. לאחר מכן נמדדת צמיגות הדגימה שעברה סוניקציה. הדוח מפרט את הצמיגות ההתחלתית, את הצמיגות הסופית ואת אחוז השינוי בצמיגות בסנטיסטוקס.

ציוד לשיטת הבדיקה התקנית ASTM D5621 ליציבות נוזלים הידראוליים בגזירה קולית

כדי לבצע את ההליך המתואר והמתוקנן בפרוטוקול ASTM D5621, נדרש ציוד מוגדר.

• מכשיר אולטרסוני: מכשיר גזירה אולטרסונית מסוג גשוש, בעל תדר קבוע וקרן אולטרסונית (המכונה גם גשוש או סונוטרודה). מכשיר אולטרסוני טיפוסי המשמש לבדיקות ASTM D2603 הוא UP400ST (24kHz, 400W) עם גשוש אולטרסוני (קרן / סונוטרודה) S24d22.

כדי לסייע להשיג ביצועים אחידים ותוצאות הניתנות לשחזור, מומלץ להשתמש בציוד העזר הבא:

• אמבט מים / קרח: אמבט מים לקירור או אמבט קרח המסוגל לשמור על טמפרטורת מעטפת של 0°C.
• חיישן טמפרטורה כגון PT100 (כלול במכשירים האולטרסוניים UP400ST)
• כוס Griffin בנפח 50mL, עשויה זכוכית בורוסיליקט.
• תא אקוסטי (אופציונלי): תיבה להגנה מפני רעש (למשל, תיבת ההגנה מפני רעש SPB-L עבור UP400St) להקפת הקרן האולטרסונית, כדי להפחית את רמת הרעש שמייצר מכשיר הגזירה הקולית.
• מד צמיגות: כל מד צמיגות ואמבט העומדים בדרישות שיטת הבדיקה D445 מספיקים.

בדיקת גזירה קולית בהתאם ל-ASTM D6080

"מערכת סיווג הצמיגות של נוזלים הידראוליים מוגדרת בתקן ASTM D6080. מערכת הסיווג D6080 משתמשת בשיטת הבדיקה התקנית ASTM D5621 ליציבות נוזלים הידראוליים בפני גזירה קולית, המכונה להלן בדיקת הגזירה הקולית, כבסיס להגדרת דרגת הצמיגות של נוזלים הידראוליים רב־דרגתיים (ASTM D5621). בהליך D5621, השמן המכיל פולימרים מוקרן באמצעות מתנד קולי במשך 40 min. פירוק הפולימר בשיטה הקולית הוא תוצאה של היווצרות וקריסה אנרגטיות של חללים בתוך הנוזל, כפי שעשוי להתרחש בתנאי קוויטציה בנוזל. נמצא כי שיטה זו לקביעת אובדן צמיגות קבוע גורמת לשינויים בצמיגות הדומים לאלה שנצפו ביישומים של משאבות כנפיים, גלגלי שיניים ובוכנות. דווח גם על מתאמים עם הנצילות הנפחית של המשאבה. נוזלים בעלי מדד צמיגות גבוה (VI), שהפגינו אובדן צמיגות קבוע קטן יותר בבדיקת הגזירה הקולית, סיפקו נצילות נפחית משופרת של המשאבה." (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) מצאו גם כי במחקר מסוים זה, בדיקת גזירה קולית בשיטת ASTM D5621 הראתה את המתאם הטוב ביותר עם מדידות הצמיגות בסיום הבדיקה.

מדוע לבחור במכשירי אולטרסאונד של Hielscher לבדיקות יציבות בפני גזירה בהתאם לתקן ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics מספקת מכשירי גזירה אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים לבדיקות יציבות בפני גזירה בהתאם לתקנים ASTM D5621 ו־ASTM D2603. בזכות תדר קבוע והספק גזירה אולטרסוני אמין, מכשירי הגזירה האולטרסוניים של Hielscher אידיאליים להערכת יציבותם של נוזלים הידראוליים בפני גזירה. מכשירי האולטרסאונד של Hielscher מצוידים בתוכנה ובהגדרות חכמות, המאפשרות בדיקות מתקדמות בהתאם לתקני ASTM. ניתן לגשת לתפריט בקלות באמצעות מסך מגע דיגיטלי או שליטה מרחוק דרך דפדפן. בעוד שהתדר קבוע, דבר החשוב להשגת תוצאות סוניקציה אמינות ולעמידה בתקני ASTM, ניתן לכוון את המשרעת במדויק לאפקט הפגיעה הרצוי של מהלך התנודה.
כיול מכשירי האולטרסאונד של Hielscher פשוט, וניתן לבצעו במהירות ובקלות באמצעות התפריט המתקדם. כל מכשירי האולטרסאונד הדיגיטליים מצוידים בחיישן טמפרטורה הניתן לחיבור, המתעד ברציפות את טמפרטורת הדגימה ומשדר אותה בחזרה למחולל האולטרסוני, שבו כל נתוני הסוניקציה החשובים, כגון משרעת, זמן הסוניקציה ומשכה, טמפרטורה ולחץ (כאשר מותקן חיישן לחץ), נרשמים אוטומטית בכרטיס SD מובנה. תכונות חכמות אלה מאפשרות בדיקות גזירה אולטרסוניות אמינות והדירות והופכות את ההפעלה לידידותית למשתמש ובטוחה.
המכשירים של Hielscher Ultrasonics לבדיקות יציבות בפני גזירה עומדים בשני התקנים, ASTM D-5621 ו־ASTM D-2603.

ל־UP400St תדר קבוע של 24kHz, ובכך הוא עומד בתקן ASTM D5621. מערך טיפוסי לבדיקת ASTM D5621 הוא מערכת הגזירה האולטרסונית UP400ST עם גשוש (קרן / סונוטרודה) S24d22.