Ultradźwiękowce dla ASTM D5621 Stabilność cieczy hydraulicznych przy ścinaniu sonicznym

Standardowa metoda badawcza ASTM D5621 opisuje badanie stabilności cieczy hydraulicznych pod wpływem ścinania sonicznego oraz ich lepkości w temperaturach odpowiednio 40°C i 100°C. W celu przeprowadzenia badań i wyznaczenia stabilności lepkościowej płynów hydraulicznych pod wpływem ścinania, konieczne jest zastosowanie wiarygodnej metody badawczej. Norma ASTM D5621 stanowi standardowy protokół do oceny stabilności cieczy hydraulicznych w próbie ścinania z zastosowaniem ultradźwiękowych sił ścinających.

Ultradźwiękowa próba stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu wg ASTM D5621

Norma ASTM D5621 jest znormalizowanym protokołem umożliwiającym wyznaczenie utraty lepkości płynów hydraulicznych pod wpływem ścinania ultradźwiękowego. Próbki cieczy hydraulicznych poddawane są działaniu ultradźwiękowych sił ścinających w celu oceny ich stabilności na ścinanie. Idealny do olejów hydraulicznych zawierających polimery i olejów silnikowych.
Cel: Płyny hydrauliczne (specyficzne środki smarne), oleje silnikowe, płyny przekładniowe do samochodów, płyny do ciągników i inne płyny do przenoszenia napędu są narażone na działanie sił ścinających o różnym stopniu natężenia podczas normalnej pracy, co może prowadzić do zmian lepkości i w konsekwencji do spadku wydajności. W celu poprawy wskaźnika lepkości płynów hydraulicznych, do takich płynów hydraulicznych dodaje się polimery (np. polimery grzebieniowe). W próbie ASTM D5621 badane są zmiany lepkości płynów zawierających polimery, poddanych działaniu sił ścinających generowanych przez ultradźwięki, tzw. sonicznych drgań ścinających.
Zastosowanie: Celem normy ASTM D5621 jest wyznaczenie lepkości próbki pod wpływem naprężeń ścinających. Próba ta dotyczy płynów hydraulicznych, ponieważ płyny hydrauliczne jako płyny do układów przeniesienia napędu narażone są na ścinanie. Konieczne jest określenie ich zachowania się w określonych warunkach ścinania w celu doboru odpowiedniej jakości płynu hydraulicznego do zastosowania w konkretnych maszynach i silnikach.
Procedura: Określa się lepkość początkową płynu hydraulicznego. Następnie próbkę umieszcza się w zlewce, temperuje do temperatury badania i poddaje działaniu wibratora ultradźwiękowego (tj. urządzenia do ścinania ultradźwiękowego) przez określony czas badania. Po tym czasie mierzy się lepkość próbki poddanej działaniu ultradźwięków. W sprawozdaniu podawana jest lepkość początkowa, lepkość końcowa oraz procentowa zmiana lepkości w centystoksach.

Wyposażenie do ASTM D5621 Standardowa metoda badania stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu sonicznym

W celu wykonania procedury opisanej i znormalizowanej w protokole ASTM D5621 wymagane jest zastosowanie określonego wyposażenia.

• Ultra-sonikator: urządzenie ultradźwiękowe typu sonda ze stałą częstotliwością i tubą ultradźwiękową (znane również jako sonda lub sonotroda). Typowym urządzeniem ultradźwiękowym stosowanym w badaniach wg normy ASTM D2603 jest UP400St (24kHz, 400W) z sondą ultradźwiękową (tubą / sonotrodą) S24d22.

W celu ułatwienia jednolitego wykonania i powtarzalności wyników, zaleca się stosowanie następujących urządzeń pomocniczych:

• Kąpiel wodna / lodowa: Łaźnia z wodą chłodzącą lub łaźnia lodowa umożliwiająca utrzymanie temperatury płaszcza 0°C.
• czujnik temperatury takich jak PT100 (w zestawie z urządzeniami ultradźwiękowymi UP400ST)
• Zlewka o pojemności 50 ml firmy GriffinWykonany z borokrzemianowego szkła.
• Obudowa dźwiękowa (opcja): Skrzynka dźwiękochłonna (np. skrzynka dźwiękochłonna SPB-L dla UP400St) do obudowania tuby ultradźwiękowej w celu zmniejszenia poziomu hałasu wytwarzanego przez urządzenie do cięcia ultradźwiękowego.
• Wiskozymetr: Wystarczy dowolny wiskozymetr i łaźnia spełniające wymagania metody badania D445.

Próba ścinania sonicznego zgodna z normą ASTM D6080

“System klasyfikacji lepkościowej płynów hydraulicznych jest zdefiniowany w normie ASTM D6080. W systemie klasyfikacji D6080 jako podstawę do określenia klasy lepkości wielosezonowych płynów hydraulicznych stosuje się standardową metodę ASTM D5621 badania stabilności płynu hydraulicznego przy ścinaniu sonicznym, zwaną dalej próbą ścinania sonicznego (ASTM D5621). W procedurze D5621 olej zawierający polimer poddawany jest działaniu oscylatora sonicznego przez 40 min. Degradacja polimeru metodą soniczną jest wynikiem tworzenia się energetycznych pustek i zapadania się cieczy, co może mieć miejsce w warunkach kawitacji płynu. Stwierdzono, że ta metoda określania trwałej utraty lepkości powoduje zmiany lepkości podobne do tych obserwowanych w pompach łopatkowych, zębatych i tłokowych. Zanotowano również korelacje z wydajnością objętościową pompy. Ciecze o wysokiej zawartości VI, które wykazywały mniejszą trwałą utratę lepkości w próbie ścinania sonicznego, charakteryzowały się wyższą sprawnością objętościową pompy.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) stwierdzili również, że w przypadku tego konkretnego badania, badanie metodą ścinania sonicznego z zastosowaniem metody ASTM D5621 najlepiej korelowało z pomiarami lepkości końcowej.

Dlaczego Ultra-sonikatory Hielscher do badań stabilności ścinania wg ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics dostarcza wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe do badań stabilności ścinania zgodnie z normami ASTM D5621 i ASTM D2603. Dzięki stałej częstotliwości, niezawodnej mocy ścinania ultradźwiękowego, ultradźwiękowe urządzenia ścinające Hielscher są idealne do oceny stabilności ścinania płynów hydraulicznych. Ultradźwiękowe urządzenia firmy Hielscher wyposażone są w inteligentne oprogramowanie i ustawienia, które pozwalają na przeprowadzenie zaawansowanych badań zgodnie z normami ASTM. Menu jest łatwo dostępne poprzez cyfrowy wyświetlacz dotykowy lub zdalne sterowanie przez przeglądarkę. Podczas gdy częstotliwość jest stała, co jest ważne dla wiarygodnych wyników sonikacji i norm ASTM, amplituda może być precyzyjnie ustawiona na żądany skok.
Kalibracja ultradźwiękowców Hielscher jest prosta i może być szybko i łatwo przeprowadzona poprzez zaawansowane menu. Wszystkie ultradźwiękowe urządzenia cyfrowe są wyposażone w czujnik temperatury, który w sposób ciągły rejestruje temperaturę próbki i przekazuje ją do generatora ultradźwięków, gdzie wszystkie ważne dane sonikacji, takie jak amplituda, czas i długość sonikacji, temperatura i ciśnienie (przy zamontowanym czujniku ciśnienia) są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD. Te inteligentne funkcje pozwalają na wiarygodne i powtarzalne ultradźwiękowe testy ścinania oraz czynią operację przyjazną dla użytkownika i bezpieczną.
Urządzenia firmy Hielscher Ultrasonics do badań stabilności ścinania spełniają wymagania norm ASTM D-5621 i ASTM D-2603.

Urządzenie UP400St posiada stałą częstotliwość 24kHz, co zapewnia zgodność z wymaganiami normy ASTM D5621. Typowym urządzeniem do badań wg normy ASTM D5621 jest ultradźwiękowy system do ścinania UP400ST z sondą (tubą / sonotrodą) S24d22.