Sonikatory do badań stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu akustycznym zgodnie z ASTM D5621

Standardowa metoda badawcza ASTM D5621 opisuje badanie stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu akustycznym oraz ich lepkości odpowiednio w temperaturach 40°C i 100°C. Do badania i określania stabilności lepkości cieczy hydraulicznych poddawanych ścinaniu wymagana jest niezawodna metoda badawcza. ASTM D5621 to znormalizowany protokół oceny stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu z wykorzystaniem ultradźwiękowych sił ścinających.

Badanie stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu ultradźwiękowym zgodnie z ASTM D5621

ASTM D5621 to znormalizowany protokół określania spadku lepkości cieczy hydraulicznych poddawanych ścinaniu akustycznemu. W celu oceny stabilności przy ścinaniu próbki cieczy hydraulicznej poddaje się zatem działaniu ultradźwiękowych sił ścinających. Idealny do olejów hydraulicznych i silnikowych zawierających polimery.
Cel: Ciecze hydrauliczne (szczególne środki smarne), oleje silnikowe, płyny przekładniowe do samochodów, płyny do ciągników i inne ciecze służące do przenoszenia mocy są podczas normalnej eksploatacji narażone na działanie sił ścinających o różnym natężeniu, co może prowadzić do zmian lepkości, a następnie do spadku sprawności. Aby poprawić wskaźnik lepkości cieczy hydraulicznych, dodaje się do nich polimery (np. polimery grzebieniowe). Badanie ASTM D5621 analizuje zmiany lepkości cieczy zawierających polimery poddawanych działaniu sił ścinających generowanych przez ultradźwięki, tak zwanych akustycznych drgań ścinających.
Zastosowanie: Celem standardowego protokołu ASTM D5621 jest określenie lepkości próbki poddanej naprężeniom ścinającym. Badanie to jest istotne dla cieczy hydraulicznych, ponieważ jako ciecze służące do przenoszenia mocy są one narażone na ścinanie. Należy określić ich zachowanie w określonych warunkach ścinania, aby wybrać ciecz hydrauliczną o jakości odpowiedniej do zastosowania w konkretnych maszynach i silnikach.
Procedura: Określa się początkową lepkość cieczy hydraulicznej. Następnie próbkę umieszcza się w zlewce badawczej, doprowadza do temperatury badania i poddaje działaniu wibratora ultradźwiękowego (tj. urządzenia do ścinania akustycznego) przez określony czas badania. Następnie mierzy się lepkość próbki poddanej sonikacji. Raport zawiera lepkość początkową, lepkość końcową i procentową zmianę lepkości w centystoksach.

Wyposażenie do standardowej metody badania stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu akustycznym ASTM D5621

Do przeprowadzenia procedury opisanej i znormalizowanej w protokole ASTM D5621 wymagane jest określone wyposażenie.

• Sonikator: ultradźwiękowe urządzenie do ścinania typu sondowego o stałej częstotliwości, wyposażone w sonotrodę ultradźwiękową (znaną również jako sonda lub sonotroda). Typowym urządzeniem ultradźwiękowym stosowanym w badaniach ASTM D2603 jest UP400ST (24kHz, 400W) z sondą ultradźwiękową (sonotrodą) S24d22.

Aby ułatwić uzyskanie jednolitego działania i powtarzalnych wyników, zaleca się następujące wyposażenie pomocnicze:

• Łaźnia wodna / lodowa: Chłodząca łaźnia wodna lub lodowa umożliwiająca utrzymanie temperatury płaszcza na poziomie 0°C.
• Czujnik temperatury taki jak PT100 (dołączony do urządzeń ultradźwiękowych UP400ST)
• Zlewka Griffina o pojemności 50mL, wykonana ze szkła borokrzemowego.
• Obudowa dźwiękochłonna (opcjonalna): Skrzynka dźwiękochłonna (np. skrzynka dźwiękochłonna SPB-L do UP400St) osłaniająca sonotrodę ultradźwiękową w celu zmniejszenia poziomu hałasu wytwarzanego przez urządzenie do ścinania akustycznego.
• Wiskozymetr: Wystarczające są dowolny wiskozymetr i łaźnia spełniające wymagania metody badawczej D445.

Badanie ścinania akustycznego zgodnie z ASTM D6080

„System klasyfikacji lepkości cieczy hydraulicznych jest zdefiniowany w ASTM D6080. System klasyfikacji D6080 wykorzystuje standardową metodę badania stabilności cieczy hydraulicznej przy ścinaniu akustycznym ASTM D5621, zwaną dalej badaniem ścinania akustycznego, jako podstawę do określania klasy lepkości wielosezonowych cieczy hydraulicznych (ASTM D5621). W procedurze D5621 olej zawierający polimery jest poddawany działaniu promieniowania oscylatora akustycznego przez 40 min. Degradacja polimeru metodą akustyczną wynika z energetycznego tworzenia się i zapadania pustek w cieczy, jakie może występować w warunkach kawitacji cieczy. Stwierdzono, że ta metoda określania trwałego spadku lepkości powoduje zmiany lepkości podobne do obserwowanych w zastosowaniach pomp łopatkowych, zębatych i tłokowych. Odnotowano również korelacje ze sprawnością objętościową pomp. Ciecze o wysokim wskaźniku lepkości, które wykazywały mniejszy trwały spadek lepkości w badaniu ścinania akustycznego, zapewniały zwiększoną sprawność objętościową pomp.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) stwierdzili również, że w tym konkretnym badaniu wyniki badania ścinania akustycznego metodą ASTM D5621 najlepiej korelowały z pomiarami lepkości na zakończenie badania.

Dlaczego sonikatory Hielscher do badań stabilności przy ścinaniu zgodnie z ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics dostarcza wysokowydajne ultradźwiękowe urządzenia do ścinania do badań stabilności przy ścinaniu zgodnie z ASTM D5621 i ASTM D2603. Dzięki stałej częstotliwości i niezawodnej mocy ścinania ultradźwiękowego urządzenia Hielscher do ścinania ultradźwiękowego są idealne do oceny stabilności cieczy hydraulicznych przy ścinaniu. Sonikatory Hielscher są wyposażone w inteligentne oprogramowanie i ustawienia, które umożliwiają zaawansowane badania zgodnie z normami ASTM. Menu jest łatwo dostępne za pośrednictwem cyfrowego wyświetlacza dotykowego lub zdalnego sterowania przez przeglądarkę. Częstotliwość jest stała, co jest istotne dla niezawodnych wyników sonikacji i norm ASTM, natomiast amplitudę można precyzyjnie ustawić tak, aby uzyskać pożądany efekt uderzenia ruchu oscylacyjnego.
Kalibracja sonikatorów Hielscher jest prosta i można ją szybko i łatwo przeprowadzić za pomocą zaawansowanego menu. Wszystkie cyfrowe sonikatory są wyposażone w podłączany czujnik temperatury, który stale rejestruje temperaturę próbki i przekazuje ją do generatora ultradźwiękowego, gdzie wszystkie istotne dane sonikacji, takie jak amplituda, czas sonikacji i czas jej trwania, temperatura oraz ciśnienie (gdy zamontowany jest czujnik ciśnienia), są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD. Te inteligentne funkcje umożliwiają niezawodne i odtwarzalne badania ścinania ultradźwiękowego oraz sprawiają, że obsługa jest przyjazna dla użytkownika i bezpieczna.
Urządzenia Hielscher Ultrasonics do badań stabilności przy ścinaniu są zgodne z obiema normami: ASTM D-5621 i ASTM D-2603.

UP400St ma stałą częstotliwość 24kHz i tym samym jest zgodny z ASTM D5621. Typową konfiguracją do badania ASTM D5621 jest system ścinania ultradźwiękowego UP400ST z sondą (sonotrodą) S24d22.