De standaardtestmethode ASTM D5621 beschrijft het testen van de sonische afschuifstabiliteit van hydraulische vloeistoffen en hun viscositeit bij respectievelijk 40°C en 100°C. Om de viscositeitstabiliteit van hydraulische vloeistoffen onder afschuiving te testen en te bepalen, is een betrouwbare testmethode vereist. ASTM D5621 is een gestandaardiseerd protocol voor de evaluatie van de afschuifstabiliteit van hydraulische vloeistoffen met gebruikmaking van ultrasone afschuifkrachten.

Ultrasone afschuifstabiliteitstests van hydraulische vloeistoffen met ASTM D5621

ASTM D5621 is een gestandaardiseerd protocol om het viscositeitsverlies van hydraulische vloeistoffen onder sonische afschuiving te bepalen. Daarom worden ultrasone afschuifkrachten uitgeoefend op monsters van hydraulische vloeistoffen om de afschuifstabiliteit te evalueren. Ideaal voor polymeerhoudende hydraulische oliën en motoroliën.
Doel: Hydraulische vloeistoffen (specifieke smeermiddelen), motoroliën, transmissievloeistoffen voor auto's, vloeistoffen voor tractoren en andere vloeistoffen voor krachtoverbrenging worden tijdens de normale werking blootgesteld aan afschuifkrachten van uiteenlopende graad, hetgeen kan leiden tot veranderingen in viscositeit en een daaruit voortvloeiende afname van de efficiëntie. Om de viscositeitsindex van hydraulische vloeistoffen te verbeteren, worden polymeren (bv. kampolymeren) aan dergelijke hydraulische vloeistoffen toegevoegd. De ASTM D5621-test onderzoekt de viscositeitsveranderingen in polymeerbevattende vloeistoffen die worden blootgesteld aan door ultrageluid opgewekte afschuifkrachten, de zogenaamde sonische afschuifvibraties.
Toepassing: Het doel van het ASTM D5621 standaardprotocol is de viscositeit van het monster onder afschuifspanning te bepalen. Deze test is relevant voor hydraulische vloeistoffen, aangezien hydraulische vloeistoffen als vloeistoffen voor krachtoverbrenging aan afschuiving worden blootgesteld. Hun gedrag onder bepaalde afschuifomstandigheden moet worden bepaald om de geschikte kwaliteit hydraulische vloeistof te kiezen voor gebruik in specifieke machines en motoren.
Procedure: De initiële viscositeit van de hydraulische vloeistof wordt bepaald. Het monster wordt dan in het testbekerglas gedaan, op de testtemperatuur gebracht en gedurende de aangegeven testtijd met een ultrasone vibrator (d.w.z. een sonisch afschuifapparaat) behandeld. Daarna wordt de viscositeit van het gesoniculeerde monster gemeten. Het rapport vermeldt de beginviscositeit, de eindviscositeit en het percentage viscositeitsverandering in centistokes.

Apparatuur voor ASTM D5621 Standaardtestmethode voor sonische afschuifstabiliteit van hydraulische vloeistoffen

Om de in het ASTM D5621-protocol beschreven en gestandaardiseerde procedure uit te voeren, is specifieke apparatuur vereist.

• Ultra-Sonicator: een ultra-sonisch afschuivingsapparaat van het sondetype met een vaste frequentie en een ultra-sonische hoorn (ook bekend als sonde of sonotrode). Een typisch ultrasoon toestel dat voor ASTM D2603-tests wordt gebruikt, is de UP400St (24kHz, 400W) met ultrasone sonde (hoorn / sonotrode) S24d22.

Om een uniforme werking en reproduceerbare resultaten te bevorderen, wordt de volgende hulpapparatuur aanbevolen:

• Water / ijsbad: Koelwaterbad of ijsbad dat een manteltemperatuur van 0°C kan handhaven.
• temperatuursensor zoals PT100 (inbegrepen bij de ultrasone apparaten UP400ST)
• Griffin 50 ml bekerglasgemaakt van borosilicaatglas.
• Geluidshuisvesting (optioneel): Een geluidsbeschermingsbox (bv. geluidsbeschermingsbox SPB-L voor UP400St) om de ultrasone hoorn te omsluiten om het door het sonische afschuifapparaat geproduceerde geluidsniveau te verminderen.
• Viscometer: Een viscositeitsmeter en een viscometerbad die voldoen aan de eisen van testmethode D445 zijn voldoende.

Sonische afschuiftest overeenkomstig ASTM D6080

“Het classificatiesysteem voor de viscositeit van hydraulische vloeistoffen is vastgelegd in ASTM D6080. Het D6080-classificatiesysteem gebruikt de ASTM D5621 Standard Test Method for Sonic Shear Stability of Hydraulic Fluid, hierna de sonische afschuiftest genoemd, als basis voor de bepaling van de viscositeitsgraad van multigrade hydraulische vloeistoffen (ASTM D5621). In de D5621-procedure wordt de polymeer-bevattende olie gedurende 40 minuten met een sonische oscillator bestraald. De afbraak van het polymeer bij de sonische methode is het resultaat van energetische vorming van holten en ineenstorting binnen de vloeistof, zoals die zich kunnen voordoen bij vloeistofcavitatie. Deze methode voor het bepalen van permanent viscositeitsverlies blijkt viscositeitsveranderingen op te leveren die vergelijkbaar zijn met die welke worden waargenomen in schoepen-, tandwiel- en zuigerpomptoepassingen. Correlaties met pompvolumetrisch rendement zijn ook gerapporteerd. Vloeistoffen met een hoge viscositeit die minder permanent viscositeitsverlies vertoonden in de sonische afschuiftest, leverden een hoger pompvolumetrisch rendement op.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) vonden ook dat voor dit specifieke onderzoek sonische afschuiftests via de ASTM D5621-methode het beste correleerden met metingen van de viscositeit aan het einde van de test.

Waarom Hielscher Ultra-Sonicators voor afschuifstabiliteitstests volgens ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics levert hoogwaardige ultrasone afschuivingsapparaten voor afschuifstabiliteitstests in overeenstemming met ASTM D5621 en ASTM D2603. Met een vaste frequentie, betrouwbaar ultrasoon afschuifvermogen, zijn Hielscher ultrasone afschuivingsapparaten ideaal voor afschuifstabiliteitsbeoordeling van hydraulische vloeistoffen. Hielscher ultrasoonapparaten zijn uitgerust met slimme software en instellingen, waarmee geavanceerde tests volgens ASTM-normen kunnen worden uitgevoerd. Het menu is gemakkelijk toegankelijk via een digitaal aanraakscherm of een browserafstandsbediening. Terwijl de frequentie vast is, wat belangrijk is voor betrouwbare sonicatieresultaten en ASTM-normen, kan de amplitude nauwkeurig worden ingesteld op een gewenste slagimpact.
De kalibratie van Hielscher ultrasoonapparatuur is eenvoudig en kan snel en gemakkelijk worden uitgevoerd via het geavanceerde menu. Alle digitale ultrasoonapparaten zijn uitgerust met een insteekbare temperatuursensor, die continu de monstertemperatuur registreert en deze terugzendt naar de ultrasone generator, waar alle belangrijke sonicatiegegevens, zoals amplitude, sonicatietijd en -duur, temperatuur en druk (wanneer een druksensor is gemonteerd) automatisch worden geregistreerd op een ingebouwde SD-kaart. Deze slimme functies maken betrouwbare en reproduceerbare ultrasone afschuifproeven mogelijk en maken de bediening gebruiksvriendelijk en veilig.
Hielscher Ultrasonics apparaten voor afschuifstabiliteitstests voldoen aan zowel de ASTM D-5621 als de ASTM D-2603 normen.

De UP400St heeft een vaste frequentie van 24kHz en is daarmee in overeenstemming met ASTM D5621. Een typische opstelling voor ASTM D5621 test is het ultrasone afschuifsysteem UP400ST met probe (hoorn / sonotrode) S24d22.