Sonicatoare cu ultrasunete pentru determinarea stabilității la forfecare sonică a fluidelor hidraulice conform ASTM D5621

Metoda de testare standard ASTM D5621 descrie testarea stabilității la forfecare sonică a fluidelor hidraulice și a vâscozităților acestora la 40°C și, respectiv, 100°C. Pentru a testa și a determina stabilitatea vâscozității fluidelor hidraulice sub forfecare, este necesară o metodă de testare fiabilă. ASTM D5621 este un protocol standardizat pentru evaluarea stabilității la forfecare a fluidelor hidraulice cu ajutorul forțelor de forfecare ultrasonice.

Testarea stabilității la forfecare ultrasonică a fluidelor hidraulice conform ASTM D5621

ASTM D5621 este un protocol standardizat pentru determinarea pierderii de vâscozitate a fluidelor hidraulice sub forfecare sonică. În acest scop, forțe de forfecare ultrasonice sunt aplicate probelor de fluid hidraulic pentru a evalua stabilitatea la forfecare. Ideal pentru uleiurile hidraulice și uleiurile de motor care conțin polimeri.
Scop: Fluidele hidraulice (lubrifianți specifici), uleiurile de motor, fluidele de transmisie pentru autoturisme, fluidele pentru tractoare și alte fluide de transmitere a puterii sunt expuse în timpul funcționării obișnuite unor forțe de forfecare de intensități variabile, ceea ce poate duce la modificări ale vâscozității și la o scădere ulterioară a eficienței. Pentru a îmbunătăți indicele de vâscozitate al fluidelor hidraulice, în astfel de fluide hidraulice se adaugă polimeri (de ex. polimeri de tip pieptene). Testul ASTM D5621 examinează modificările de vâscozitate ale fluidelor care conțin polimeri expuse forțelor de forfecare generate de ultrasunete, așa-numitele vibrații de forfecare sonică.
Aplicație: Scopul protocolului standard ASTM D5621 este determinarea vâscozității probei sub efort de forfecare. Acest test este relevant pentru fluidele hidraulice, deoarece fluidele hidraulice, ca fluide de transmitere a puterii, sunt expuse forfecării. Comportamentul lor în anumite condiții de forfecare trebuie determinat pentru a alege calitatea adecvată de fluid hidraulic pentru utilizarea în anumite mașini și motoare.
Procedură: Se determină vâscozitatea inițială a fluidului hidraulic. Proba este apoi plasată în paharul de testare, adusă la temperatura de testare și tratată cu un vibrator ultrasonic (adică un dispozitiv de forfecare sonică) pe durata de testare specificată. Ulterior, se măsoară vâscozitatea probei sonicate. Raportul indică vâscozitatea inițială, vâscozitatea finală și procentul de modificare a vâscozității în centistokes.

Echipamente pentru metoda de testare standard ASTM D5621 privind stabilitatea la forfecare sonică a fluidelor hidraulice

Pentru a efectua procedura descrisă și standardizată în protocolul ASTM D5621, este necesar echipamentul specificat.

• Sonicator cu ultrasunete: un dispozitiv de forfecare ultrasonică de tip sondă, cu frecvență fixă și sonotrodă ultrasonică (cunoscută și ca sondă). Un dispozitiv ultrasonic tipic utilizat pentru testarea conform ASTM D2603 este UP400St (24kHz, 400W) cu sonda ultrasonică (sonotrodă) S24d22.

Pentru a asigura o performanță uniformă și rezultate repetabile, se recomandă următoarele echipamente auxiliare:

• Baie de apă / gheață: Baie de apă de răcire sau baie de gheață capabilă să mențină o temperatură a mantalei de 0°C.
• Senzor de temperatură precum PT100 (inclus cu dispozitivele ultrasonice UP400St)
• Pahar Griffin de 50mL, din sticlă borosilicată.
• Carcasă fonoizolantă (opțional): O cutie de protecție fonică (de ex. cutia de protecție fonică SPB-L pentru UP400St) care închide sonotroda ultrasonică pentru a reduce nivelul de zgomot produs de dispozitivul de forfecare sonică.
• Vâscozimetru: Este suficient orice vâscozimetru și orice baie care îndeplinesc cerințele metodei de testare D445.

Testul de forfecare sonică conform ASTM D6080

„Sistemul de clasificare a vâscozității pentru fluidele hidraulice este definit în ASTM D6080. Sistemul de clasificare D6080 utilizează metoda de testare standard ASTM D5621 privind stabilitatea la forfecare sonică a fluidului hidraulic, denumită în continuare testul de forfecare sonică, ca bază pentru definirea gradului de vâscozitate al fluidelor hidraulice multigrad (ASTM D5621). În procedura D5621, uleiul care conține polimeri este iradiat cu un oscilator sonic timp de 40 min. Degradarea polimerului prin metoda sonică este rezultatul formării și colapsului energetic al golurilor în lichid, așa cum se poate întâmpla în condiții de cavitație a fluidului. S-a constatat că această metodă de determinare a pierderii permanente de vâscozitate produce modificări ale vâscozității similare celor observate în aplicațiile cu pompe cu palete, cu angrenaje și cu pistoane. Au fost raportate, de asemenea, corelații cu randamentul volumetric al pompei. Fluidele cu VI ridicat care au prezentat o pierdere permanentă de vâscozitate mai mică în testul de forfecare sonică au asigurat un randament volumetric îmbunătățit al pompei.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) au constatat, de asemenea, că, pentru această investigație specifică, testarea la forfecare sonică prin metoda ASTM D5621 s-a corelat cel mai bine cu măsurătorile de vâscozitate de la sfârșitul testului.

De ce sonicatoarele cu ultrasunete Hielscher pentru testele de stabilitate la forfecare conform ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics furnizează dispozitive de forfecare ultrasonică de înaltă performanță pentru teste de stabilitate la forfecare conform ASTM D5621 și ASTM D2603. Datorită frecvenței fixe și puterii de forfecare ultrasonică fiabile, dispozitivele de forfecare ultrasonică Hielscher sunt ideale pentru evaluarea stabilității la forfecare a fluidelor hidraulice. Sonicatoarele cu ultrasunete Hielscher sunt echipate cu software și setări inteligente, care permit testări sofisticate conform standardelor ASTM. Meniul este ușor accesibil prin intermediul afișajului digital tactil sau al controlului de la distanță prin browser. În timp ce frecvența este fixă, ceea ce este important pentru rezultate de sonicare fiabile și pentru standardele ASTM, amplitudinea poate fi setată precis la impactul dorit al cursei de oscilație.
Calibrarea sonicatoarelor cu ultrasunete Hielscher este simplă și se poate efectua rapid și ușor prin intermediul meniului sofisticat. Toate sonicatoarele digitale cu ultrasunete sunt echipate cu un senzor de temperatură conectabil, care înregistrează continuu temperatura probei și o transmite înapoi generatorului ultrasonic, unde toate datele importante de sonicare, precum amplitudinea, timpul și durata sonicării, temperatura și presiunea (când este montat un senzor de presiune), sunt înregistrate automat pe un card SD încorporat. Aceste funcții inteligente permit teste de forfecare ultrasonică fiabile și reproductibile și fac operarea ușoară pentru utilizator și sigură.
Dispozitivele Hielscher Ultrasonics pentru teste de stabilitate la forfecare sunt conforme cu ambele standarde, ASTM D-5621 și ASTM D-2603.

UP400St are o frecvență fixă de 24kHz și este astfel conform cu ASTM D5621. O configurație tipică pentru testul ASTM D5621 este sistemul de forfecare ultrasonică UP400St cu sonda (sonotroda) S24d22.