Ultrasonicadores para ASTM D5621 Estabilidade de cisalhamento sónico de fluidos hidráulicos

O método de ensaio padrão ASTM D5621 descreve o ensaio de estabilidade ao cisalhamento sónico de fluidos hidráulicos e as suas viscosidades a 40°C e 100°C, respetivamente. Para testar e determinar a estabilidade da viscosidade dos fluidos hidráulicos sob cisalhamento, é necessário um método de teste fiável. O ASTM D5621 é um protocolo normalizado para a avaliação da estabilidade ao cisalhamento de fluidos hidráulicos utilizando forças de cisalhamento ultra-sónicas.

Ensaio de estabilidade ao cisalhamento ultrassónico de fluidos hidráulicos utilizando a norma ASTM D5621

A norma ASTM D5621 é um protocolo normalizado para determinar a perda de viscosidade de fluidos hidráulicos sob cisalhamento sónico. Assim, são aplicadas forças de cisalhamento ultra-sónicas a amostras de fluido hidráulico para avaliar a estabilidade ao cisalhamento. Ideal para óleos hidráulicos e óleos de motor que contenham polímeros.
Objetivo: Os fluidos hidráulicos (lubrificantes específicos), os óleos de motor, os fluidos de transmissão para automóveis, os fluidos para tractores e outros fluidos de transmissão de energia estão expostos a forças de cisalhamento de vários graus durante o funcionamento normal, o que pode levar a alterações na viscosidade e a uma subsequente diminuição da eficiência. A fim de melhorar o índice de viscosidade dos fluidos hidráulicos, são adicionados polímeros (por exemplo, polímeros de pente) a esses fluidos hidráulicos. O ensaio ASTM D5621 examina as alterações de viscosidade em fluidos contendo polímeros expostos a forças de cisalhamento geradas por ultra-sons, as chamadas vibrações de cisalhamento sónico.
Aplicação: O objetivo do protocolo padrão ASTM D5621 é determinar a viscosidade da amostra sob tensão de cisalhamento. Este ensaio é relevante para os fluidos hidráulicos, uma vez que os fluidos hidráulicos, enquanto fluidos de transmissão de potência, estão expostos ao cisalhamento. O seu comportamento em determinadas condições de cisalhamento deve ser determinado de modo a escolher a qualidade de fluido hidráulico adequada para a utilização em máquinas e motores específicos.
Procedimento: Determina-se a viscosidade inicial do fluido hidráulico. A amostra é então colocada no copo de ensaio, temperada à temperatura de ensaio e tratada com um vibrador ultrassónico (isto é, dispositivo de cisalhamento sónico) durante o tempo de ensaio especificado. Posteriormente, mede-se a viscosidade da amostra sonicada. O relatório indica a viscosidade inicial, a viscosidade final e a percentagem de alteração da viscosidade em centistokes.

Equipamento para ASTM D5621 Método de ensaio normalizado para estabilidade ao cisalhamento sónico de fluidos hidráulicos

Para efetuar o procedimento descrito e normalizado no protocolo ASTM D5621, é necessário equipamento específico.

• Ultra-sonicador: um dispositivo de corte ultrassónico do tipo sonda com uma frequência fixa e uma corneta ultra-sónica (também conhecido por sonda ou sonotrodo). Um dispositivo ultrassónico típico utilizado para os ensaios ASTM D2603 é o UP400St (24kHz, 400W) com sonda ultra-sónica (corneta / sonotrodo) S24d22.

Para facilitar um desempenho uniforme e a repetição dos resultados, recomenda-se a utilização do seguinte equipamento auxiliar:

• Banho de água / gelo: Banho de água de arrefecimento ou banho de gelo capaz de manter uma temperatura da camisa de 0°C.
• sensor de temperatura como o PT100 (incluído nos aparelhos ultra-sónicos UP400ST)
• Copo Griffin de 50 ml, fabricado em vidro borossilicato.
• Caixa de som (opcional): Uma caixa de proteção acústica (por exemplo, caixa de proteção acústica SPB-L para UP400St) para envolver a buzina ultra-sónica e reduzir o nível de ruído produzido pelo dispositivo de corte sónico.
• Viscosímetro: São suficientes qualquer viscosímetro e banho que satisfaçam os requisitos do método de ensaio D445.

Ensaio de cisalhamento sónico em conformidade com a norma ASTM D6080

“O sistema de classificação da viscosidade dos fluidos hidráulicos é definido na norma ASTM D6080. O sistema de classificação D6080 utiliza o ASTM D5621 Standard Test Method for Sonic Shear Stability of Hydraulic Fluid (Método de Teste Padrão ASTM D5621 para Estabilidade de Cisalhamento Sónico de Fluidos Hidráulicos), referido subsequentemente como o teste de cisalhamento sónico, como base para definir o grau de viscosidade de fluidos hidráulicos multigrau (ASTM D5621). No procedimento D5621, o óleo contendo polímero é irradiado com um oscilador sónico durante 40 minutos. A degradação do polímero pelo método sónico é o resultado da formação de vazios energéticos e do colapso dentro do líquido, tal como pode ocorrer em condições de cavitação do fluido. Verificou-se que este método para determinar a perda permanente de viscosidade produz alterações de viscosidade semelhantes às observadas em aplicações de bombas de palhetas, de engrenagens e de pistões. Também foram registadas correlações com a eficiência volumétrica da bomba. Os fluidos de IV elevado que apresentaram uma menor perda de viscosidade permanente no teste de cisalhamento sónico proporcionaram uma maior eficiência volumétrica da bomba.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) também descobriram que, para esta investigação específica, o ensaio de cisalhamento sónico através do método ASTM D5621 correlacionou-se melhor com as medições de viscosidade no final do ensaio.

Porquê ultra-sonicadores Hielscher para ensaios de estabilidade ao cisalhamento de acordo com a norma ASTM D5621?

A Hielscher Ultrasonics fornece dispositivos de cisalhamento ultrassónico de elevado desempenho para ensaios de estabilidade ao cisalhamento, em conformidade com as normas ASTM D5621 e ASTM D2603. Com uma frequência fixa e uma potência de cisalhamento ultra-sónica fiável, os dispositivos de cisalhamento ultra-sónicos da Hielscher são ideais para a avaliação da estabilidade ao cisalhamento de fluidos hidráulicos. Os ultrassons Hielscher estão equipados com software e definições inteligentes, que permitem ensaios sofisticados de acordo com as normas ASTM. O menu é facilmente acessível através do ecrã tátil digital ou do controlo remoto do navegador. Enquanto a frequência é fixa, o que é importante para resultados de sonicação fiáveis e normas ASTM, a amplitude pode ser definida com precisão para um impacto de curso desejado.
A calibração dos ultrasonicadores Hielscher é simples e pode ser feita de forma rápida e fácil através do menu sofisticado. Todos os ultrassons digitais estão equipados com um sensor de temperatura conectável, que regista continuamente a temperatura da amostra e a transmite de volta ao gerador de ultrassons, onde todos os dados de sonicação importantes, como a amplitude, o tempo e a duração da sonicação, a temperatura e a pressão (quando o sensor de pressão está montado) são registados automaticamente num cartão SD incorporado. Estas caraterísticas inteligentes permitem a realização de testes de cisalhamento ultra-sónicos fiáveis e reproduzíveis e tornam a operação fácil e segura.
Os dispositivos ultra-sónicos da Hielscher para ensaios de estabilidade ao cisalhamento estão em conformidade com as normas ASTM D-5621 e ASTM D-2603.

O UP400ST tem uma frequência fixa de 24 kHz e, por conseguinte, está em conformidade com a norma ASTM D5621. Uma configuração típica para o ensaio ASTM D5621 é o sistema de cisalhamento ultrassónico UP400ST com sonda (corneta / sonotrodo) S24d22.