Sonicatori a ultrasuoni per la stabilità al taglio sonico dei fluidi idraulici secondo ASTM D5621

Il metodo di prova standard ASTM D5621 descrive le prove di stabilità al taglio sonico dei fluidi idraulici e delle loro viscosità rispettivamente a 40°C e 100°C. Per verificare e determinare la stabilità della viscosità dei fluidi idraulici sottoposti a taglio, è necessario un metodo di prova affidabile. ASTM D5621 è un protocollo standardizzato per la valutazione della stabilità al taglio dei fluidi idraulici mediante forze di taglio ultrasoniche.

Prove di stabilità al taglio ultrasonico dei fluidi idraulici secondo ASTM D5621

ASTM D5621 è un protocollo standardizzato per determinare la perdita di viscosità dei fluidi idraulici sottoposti a taglio sonico. A tal fine, ai campioni di fluido idraulico vengono applicate forze di taglio ultrasoniche per valutarne la stabilità al taglio. Ideale per oli idraulici e oli motore contenenti polimeri.
Scopo: I fluidi idraulici (lubrificanti specifici), gli oli motore, i fluidi per trasmissioni automobilistiche, i fluidi per trattori e altri fluidi per la trasmissione di potenza sono esposti a forze di taglio di diversa intensità durante il normale funzionamento, che possono causare variazioni della viscosità e una conseguente diminuzione dell’efficienza. Per migliorare l’indice di viscosità dei fluidi idraulici, a questi fluidi vengono aggiunti polimeri (ad esempio polimeri a pettine). La prova ASTM D5621 esamina le variazioni di viscosità nei fluidi contenenti polimeri esposti a forze di taglio generate dagli ultrasuoni, le cosiddette vibrazioni di taglio sonico.
Applicazione: L’obiettivo del protocollo standard ASTM D5621 è determinare la viscosità del campione sottoposto a sollecitazioni di taglio. Questa prova è rilevante per i fluidi idraulici poiché, in quanto fluidi per la trasmissione di potenza, sono esposti a taglio. Il loro comportamento in determinate condizioni di taglio deve essere determinato per scegliere un fluido idraulico di qualità adeguata all’impiego in macchine e motori specifici.
Procedura: Si determina la viscosità iniziale del fluido idraulico. Il campione viene quindi posto nel becher di prova, portato alla temperatura di prova e trattato con un vibratore a ultrasuoni (ossia un dispositivo di taglio sonico) per il tempo di prova specificato. Successivamente, si misura la viscosità del campione sottoposto a sonicazione. Il rapporto riporta la viscosità iniziale, la viscosità finale e la percentuale di variazione della viscosità in centistokes.

Apparecchiature per il metodo di prova standard ASTM D5621 per la stabilità al taglio sonico dei fluidi idraulici

Per eseguire la procedura descritta e standardizzata nel protocollo ASTM D5621, sono necessarie apparecchiature specifiche.

• Sonicatore a ultrasuoni: un dispositivo di taglio ultrasonico a sonda con frequenza fissa e un corno ultrasonico (noto anche come sonda o sonotrodo). Un tipico dispositivo a ultrasuoni utilizzato per le prove ASTM D2603 è il UP400ST (24kHz, 400W) con sonda ultrasonica (corno / sonotrodo) S24d22.

Per favorire prestazioni uniformi e risultati ripetibili, si raccomandano le seguenti apparecchiature ausiliarie:

• Bagno d’acqua / ghiaccio: Bagno d’acqua di raffreddamento o bagno di ghiaccio in grado di mantenere la temperatura della camicia a 0°C.
• Sensore di temperatura come il PT100 (incluso con i dispositivi a ultrasuoni UP400ST)
• Becher Griffin da 50mL, in vetro borosilicato.
• Cabina insonorizzante (opzionale): Una cabina di protezione acustica (ad esempio la cabina di protezione acustica SPB-L per UP400St) che racchiude il corno ultrasonico per ridurre il livello di rumore prodotto dal dispositivo di taglio sonico.
• Viscosimetro: Sono sufficienti un viscosimetro e un bagno qualsiasi che soddisfino i requisiti del metodo di prova D445.

Prova di taglio sonico secondo ASTM D6080

“Il sistema di classificazione della viscosità dei fluidi idraulici è definito nella norma ASTM D6080. Il sistema di classificazione D6080 utilizza il metodo di prova standard ASTM D5621 per la stabilità al taglio sonico dei fluidi idraulici, di seguito denominato prova di taglio sonico, come base per definire il grado di viscosità dei fluidi idraulici multigrado (ASTM D5621). Nella procedura D5621, l’olio contenente polimeri viene irradiato con un oscillatore sonico per 40 min. La degradazione del polimero mediante il metodo sonico è il risultato della formazione e del collasso energetici di cavità all’interno del liquido, come può avvenire in condizioni di cavitazione del fluido. Si è riscontrato che questo metodo per determinare la perdita permanente di viscosità produce variazioni di viscosità simili a quelle osservate nelle applicazioni con pompe a palette, a ingranaggi e a pistoni. Sono state riportate anche correlazioni con l’efficienza volumetrica delle pompe. I fluidi ad alto indice di viscosità che hanno mostrato una minore perdita permanente di viscosità nella prova di taglio sonico hanno garantito una maggiore efficienza volumetrica delle pompe.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) hanno inoltre riscontrato che, per questa specifica indagine, le prove di taglio sonico mediante il metodo ASTM D5621 presentavano la migliore correlazione con le misurazioni della viscosità a fine prova.

Perché utilizzare i sonicatori a ultrasuoni Hielscher per le prove di stabilità al taglio secondo ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics fornisce dispositivi di taglio ultrasonico ad alte prestazioni per prove di stabilità al taglio secondo ASTM D5621 e ASTM D2603. Grazie alla frequenza fissa e all’affidabile potenza di taglio ultrasonico, i dispositivi di taglio ultrasonico Hielscher sono ideali per valutare la stabilità al taglio dei fluidi idraulici. I sonicatori a ultrasuoni Hielscher sono dotati di software e impostazioni intelligenti che consentono di eseguire prove sofisticate secondo le norme ASTM. Il menu è facilmente accessibile tramite il display digitale touch o il controllo remoto via browser. Mentre la frequenza è fissa, requisito importante per ottenere risultati di sonicazione affidabili e rispettare le norme ASTM, l’ampiezza può essere regolata con precisione per ottenere l’impatto della corsa desiderato.
La calibrazione dei sonicatori a ultrasuoni Hielscher è semplice e può essere eseguita rapidamente e facilmente tramite il sofisticato menu. Tutti i sonicatori a ultrasuoni digitali sono dotati di un sensore di temperatura collegabile, che registra continuamente la temperatura del campione e la trasmette al generatore di ultrasuoni, dove tutti i dati importanti della sonicazione, quali ampiezza, tempo e durata della sonicazione, temperatura e pressione (quando è installato un sensore di pressione), vengono registrati automaticamente su una scheda SD integrata. Queste funzioni intelligenti consentono prove di taglio ultrasonico affidabili e riproducibili e rendono il funzionamento semplice e sicuro.
I dispositivi Hielscher Ultrasonics per le prove di stabilità al taglio sono conformi sia alla norma ASTM D-5621 sia alla norma ASTM D-2603.

UP400St ha una frequenza fissa di 24kHz ed è pertanto conforme alla norma ASTM D5621. Una configurazione tipica per la prova ASTM D5621 è il sistema di taglio ultrasonico UP400ST con sonda (corno / sonotrodo) S24d22.