Ultrazvukové prístroje na skúšanie stability hydraulických kvapalín pri akustickom šmyku podľa ASTM D5621

Štandardná skúšobná metóda ASTM D5621 opisuje skúšanie stability hydraulických kvapalín pri akustickom šmyku a ich viskozít pri 40°C, resp. 100°C. Na skúšanie a stanovenie stability viskozity hydraulických kvapalín pri šmykovom namáhaní je potrebná spoľahlivá skúšobná metóda. ASTM D5621 je štandardizovaný protokol na hodnotenie šmykovej stability hydraulických kvapalín pomocou ultrazvukových šmykových síl.

Skúšanie šmykovej stability hydraulických kvapalín ultrazvukom podľa ASTM D5621

ASTM D5621 je štandardizovaný protokol na stanovenie poklesu viskozity hydraulických kvapalín pri akustickom šmyku. Na vzorky hydraulickej kvapaliny sa preto pôsobí ultrazvukovými šmykovými silami s cieľom vyhodnotiť ich šmykovú stabilitu. Ideálne pre hydraulické a motorové oleje obsahujúce polyméry.
Účel: Hydraulické kvapaliny (špecifické mazivá), motorové oleje, prevodové kvapaliny pre automobily, traktorové kvapaliny a ďalšie kvapaliny na prenos výkonu sú počas bežnej prevádzky vystavené šmykovým silám rôznej intenzity, čo môže viesť k zmenám viskozity a následnému poklesu účinnosti. Na zlepšenie viskozitného indexu hydraulických kvapalín sa do týchto kvapalín pridávajú polyméry (napr. hrebeňové polyméry). Skúška ASTM D5621 skúma zmeny viskozity kvapalín obsahujúcich polyméry vystavených šmykovým silám generovaným ultrazvukom, takzvaným akustickým šmykovým vibráciám.
Použitie: Cieľom štandardného protokolu ASTM D5621 je stanoviť viskozitu vzorky pri šmykovom namáhaní. Táto skúška je relevantná pre hydraulické kvapaliny, pretože hydraulické kvapaliny sú ako kvapaliny na prenos výkonu vystavené šmykovému namáhaniu. Ich správanie za určitých podmienok šmykového namáhania sa musí stanoviť, aby bolo možné vybrať hydraulickú kvapalinu vhodnej kvality na použitie v konkrétnych strojoch a motoroch.
Postup: Stanoví sa počiatočná viskozita hydraulickej kvapaliny. Vzorka sa potom umiestni do skúšobnej kadičky, vytemperuje na skúšobnú teplotu a počas stanoveného času skúšky sa ošetruje ultrazvukovým vibrátorom (t. j. zariadením na akustické šmykové namáhanie). Následne sa zmeria viskozita vzorky ošetrenej ultrazvukom. V správe sa uvádza počiatočná viskozita, konečná viskozita a percentuálna zmena viskozity v centistokoch.

Vybavenie pre štandardnú skúšobnú metódu ASTM D5621 na stanovenie stability hydraulických kvapalín pri akustickom šmyku

Na vykonanie postupu opísaného a štandardizovaného v protokole ASTM D5621 je potrebné stanovené vybavenie.

• Ultrazvukový prístroj: ultrazvukové zariadenie sondového typu na šmykové namáhanie s pevnou frekvenciou a ultrazvukovým nadstavcom (známym aj ako sonda alebo sonotróda). Typickým ultrazvukovým prístrojom používaným na skúšanie podľa ASTM D2603 je UP400ST (24kHz, 400W) s ultrazvukovou sondou (nadstavcom / sonotródou) S24d22.

Na zabezpečenie rovnomerného výkonu a opakovateľných výsledkov sa odporúča nasledujúce pomocné vybavenie:

• Vodný / ľadový kúpeľ: Chladiaci vodný kúpeľ alebo ľadový kúpeľ schopný udržiavať teplotu plášťa na 0°C.
• Snímač teploty napríklad PT100 (súčasť dodávky ultrazvukových prístrojov UP400ST)
• Kadička Griffin s objemom 50mL, vyrobená z borosilikátového skla.
• Zvukovoizolačný kryt (voliteľný): Zvukovoizolačný box (napr. zvukovoizolačný box SPB-L pre UP400St) na uzavretie ultrazvukového nadstavca s cieľom znížiť hladinu hluku vytváraného zariadením na akustické šmykové namáhanie.
• Viskozimeter: Postačuje akýkoľvek viskozimeter a kúpeľ, ktoré spĺňajú požiadavky skúšobnej metódy D445.

Skúška akustickým šmykom podľa ASTM D6080

„Systém klasifikácie hydraulických kvapalín podľa viskozity je definovaný v norme ASTM D6080. Klasifikačný systém D6080 používa štandardnú skúšobnú metódu ASTM D5621 na stanovenie šmykovej stability hydraulických kvapalín pri pôsobení zvuku, ďalej označovanú ako skúška šmykom vyvolaným zvukom, ako základ na definovanie viskozitnej triedy viacrozsahových hydraulických kvapalín (ASTM D5621). Pri postupe D5621 sa olej obsahujúci polyméry vystavuje pôsobeniu akustického oscilátora počas 40 min. Degradácia polyméru akustickou metódou je výsledkom energeticky intenzívnej tvorby a kolapsu dutín v kvapaline, ku ktorým môže dochádzať pri kavitácii kvapaliny. Zistilo sa, že táto metóda stanovenia trvalého poklesu viskozity vedie k zmenám viskozity podobným zmenám pozorovaným pri použití lamelových, zubových a piestových čerpadiel. Boli zaznamenané aj korelácie s objemovou účinnosťou čerpadla. Kvapaliny s vysokým viskozitným indexom, ktoré pri skúške šmykom vyvolaným zvukom vykazovali menší trvalý pokles viskozity, zabezpečovali vyššiu objemovú účinnosť čerpadla.“ (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) tiež zistili, že v rámci tohto konkrétneho výskumu skúšky šmykom vyvolaným zvukom podľa metódy ASTM D5621 najlepšie korelovali s meraniami viskozity na konci skúšky.

Prečo používať ultrazvukové prístroje Hielscher na skúšky šmykovej stability podľa ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics dodáva vysokovýkonné ultrazvukové šmykové zariadenia na skúšky šmykovej stability podľa ASTM D5621 a ASTM D2603. Vďaka pevnej frekvencii a spoľahlivému ultrazvukovému šmykovému výkonu sú ultrazvukové šmykové zariadenia Hielscher ideálne na hodnotenie šmykovej stability hydraulických kvapalín. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú vybavené inteligentným softvérom a nastaveniami, ktoré umožňujú vykonávať sofistikované skúšky podľa noriem ASTM. Ponuka je ľahko prístupná prostredníctvom digitálneho dotykového displeja alebo diaľkového ovládania cez prehliadač. Frekvencia je pevná, čo je dôležité pre spoľahlivé výsledky sonikácie a normy ASTM, zatiaľ čo amplitúdu možno presne nastaviť na požadovaný účinok zdvihu.
Kalibrácia ultrazvukových prístrojov Hielscher je jednoduchá a možno ju rýchlo a ľahko vykonať prostredníctvom sofistikovanej ponuky. Všetky digitálne ultrazvukové prístroje sú vybavené pripojiteľným snímačom teploty, ktorý nepretržite zaznamenáva teplotu vzorky a prenáša ju späť do ultrazvukového generátora, kde sa všetky dôležité údaje o sonikácii, ako sú amplitúda, čas a trvanie sonikácie, teplota a tlak (ak je namontovaný snímač tlaku), automaticky zaznamenávajú na zabudovanú SD kartu. Tieto inteligentné funkcie umožňujú spoľahlivé a reprodukovateľné ultrazvukové šmykové skúšky a zabezpečujú používateľsky prívetivú a bezpečnú obsluhu.
Zariadenia Hielscher Ultrasonics na skúšky šmykovej stability sú v súlade s oboma normami, ASTM D-5621 aj ASTM D-2603.

UP400St má pevnú frekvenciu 24kHz, a preto je v súlade s normou ASTM D5621. Typickou zostavou na skúšku podľa ASTM D5621 je ultrazvukový šmykový systém UP400ST so sondou (ultrazvukovým nadstavcom / sonotródou) S24d22.