作動油の音響せん断安定性に関するASTM D5621試験用超音波処理装置

ASTM D5621標準試験方法は、作動油の音響せん断安定性試験と、それぞれ40°Cおよび100°Cでの粘度について規定しています。せん断下における作動油の粘度安定性を試験し、判定するには、信頼性の高い試験方法が必要です。ASTM D5621は、超音波せん断力を用いて作動油のせん断安定性を評価するための標準化された手順です。

ASTM D5621による作動油の超音波せん断安定性試験

ASTM D5621は、音響せん断下における作動油の粘度低下を測定するための標準化された手順です。そのため、作動油のサンプルに超音波せん断力を加えて、せん断安定性を評価します。ポリマーを含有する作動油およびエンジン油に最適です。
目的： 作動油（特定の潤滑剤）、エンジン油、自動車用トランスミッション油、トラクター用油、その他の動力伝達用流体は、通常の運転中にさまざまな強さのせん断力にさらされます。これにより粘度が変化し、その結果、効率が低下する可能性があります。作動油の粘度指数を改善するため、こうした作動油にはポリマー（例えば、くし形ポリマー）が添加されます。ASTM D5621試験では、超音波によって発生するせん断力、いわゆる音響せん断振動にさらされたポリマー含有流体の粘度変化を調べます。
用途： ASTM D5621標準手順の目的は、せん断応力下でのサンプルの粘度を測定することです。作動油は動力伝達用流体としてせん断にさらされるため、この試験は作動油に関連します。特定の機械やエンジンでの使用に適した品質の作動油を選択するには、特定のせん断条件下での挙動を把握する必要があります。
手順： 作動油の初期粘度を測定します。次に、サンプルを試験用ビーカーに入れ、試験温度に調整し、指定された試験時間にわたって超音波振動装置（すなわち、音響せん断装置）で処理します。その後、超音波処理したサンプルの粘度を測定します。報告書には、初期粘度、最終粘度、および粘度変化率をセンチストークスで記載します。

作動油の音響せん断安定性に関するASTM D5621標準試験方法に必要な機器

ASTM D5621手順に記載され、標準化された手順を実施するには、指定された機器が必要です。

• 超音波処理装置： 固定周波数で動作し、超音波ホーン（プローブまたはソノトロードとも呼ばれます）を備えたプローブ型超音波せん断装置です。ASTM D2603試験で使用される代表的な超音波装置は、 UP400St (24kHz, 400W) に超音波プローブ（ホーン／ソノトロード）S24d22を装着したものです。

均一な性能と繰り返し再現できる結果を得やすくするため、以下の補助機器を推奨します。

• 水浴／氷浴： ジャケット温度を0°Cに維持できる冷却水浴または氷浴。
• 温度センサー – PT100など（超音波装置UP400Stに付属）
• Griffin 50mLビーカー（ホウケイ酸ガラス製）。
• 防音エンクロージャー（オプション）： 音響せん断装置から発生する騒音レベルを低減するため、超音波ホーンを囲む防音ボックス（例えば、UP400St用防音ボックスSPB-L）。
• 粘度計： 試験方法D445の要件を満たす粘度計と恒温槽であれば、いずれも使用できます。

ASTM D6080に準拠した音響せん断試験

「作動油の粘度分類体系はASTM D6080で定義されています。D6080分類体系は、マルチグレード作動油の粘度グレードを定義する基準として、作動油の音響せん断安定性に関するASTM D5621標準試験方法（以下、音響せん断試験と呼びます）を使用しています（ASTM D5621）。D5621の手順では、ポリマー含有油に音響発振器で40 min照射します。音響法によるポリマーの劣化は、流体のキャビテーション条件下で起こり得るような、液体内部でのエネルギーを伴う空洞の形成と崩壊によって生じます。恒久的な粘度低下を測定するこの方法は、ベーンポンプ、ギヤポンプ、およびピストンポンプの使用時に観察されるものと同様の粘度変化を生じることが確認されています。ポンプの容積効率との相関も報告されています。音響せん断試験で恒久的な粘度低下が小さかった高粘度指数（高VI）流体は、ポンプの容積効率を向上させました。」（Michael et al., 2018）。
Michael et al. (2018)はまた、この特定の調査では、ASTM D5621法による音響せん断試験が、試験終了時の粘度測定値と最もよく相関することを明らかにしました。

ASTM D5621に準拠したせん断安定性試験にHielscherの超音波処理装置を選ぶ理由

Hielscher Ultrasonicsは、ASTM D5621およびASTM D2603に準拠したせん断安定性試験用の高性能超音波せん断装置を提供しています。固定周波数と信頼性の高い超音波せん断出力を備えたHielscherの超音波せん断装置は、作動油のせん断安定性評価に最適です。Hielscherの超音波処理装置には、ASTM規格に従った高度な試験を可能にするスマートなソフトウェアと設定機能が搭載されています。メニューには、デジタルタッチディスプレイまたはブラウザーによる遠隔操作で簡単にアクセスできます。信頼性の高い超音波処理結果とASTM規格にとって重要な周波数は固定されている一方、振幅は所望の振動ストロークの衝撃効果に合わせて精密に設定できます。
Hielscherの超音波処理装置の校正は簡単で、高度なメニューを通じて迅速かつ容易に実施できます。すべてのデジタル超音波処理装置には、着脱式の温度センサーが装備されています。このセンサーはサンプル温度を連続的に記録し、その情報を超音波発振器に送り返します。超音波発振器では、振幅、超音波処理の時刻と継続時間、温度、および圧力（圧力センサーを装着した場合）など、重要な超音波処理データがすべて内蔵SDカードに自動記録されます。これらのスマートな機能により、信頼性と再現性の高い超音波せん断試験が可能になり、操作も使いやすく安全になります。
せん断安定性試験用のHielscher Ultrasonics装置は、ASTM D-5621およびASTM D-2603の両規格に適合しています。

UP400Stは24kHzの固定周波数を備えているため、ASTM D5621に適合しています。ASTM D5621試験の代表的な構成は、超音波せん断システムUP400Stにプローブ（ホーン／ソノトロード）S24d22を装着したものです。