Ultraljudsapparater för ASTM D5621 – hydraulvätskors skjuvstabilitet vid ultraljudsbehandling

Standardprovningsmetoden ASTM D5621 beskriver provning av hydraulvätskors skjuvstabilitet vid ultraljudsbehandling och deras viskositeter vid 40°C respektive 100°C. För att prova och bestämma hydraulvätskors viskositetsstabilitet under skjuvning krävs en tillförlitlig provningsmetod. ASTM D5621 är ett standardiserat protokoll för utvärdering av hydraulvätskors skjuvstabilitet med hjälp av ultraljudsgenererade skjuvkrafter.

Provning av hydraulvätskors skjuvstabilitet med ultraljud enligt ASTM D5621

ASTM D5621 är ett standardiserat protokoll för att bestämma hydraulvätskors viskositetsförlust vid ultraljudsgenererad skjuvning. Därför utsätts prover av hydraulvätska för ultraljudsgenererade skjuvkrafter för att utvärdera skjuvstabiliteten. Idealiskt för polymerhaltiga hydrauloljor och motoroljor.
Syfte: Hydraulvätskor (specifika smörjmedel), motoroljor, transmissionsvätskor för bilar, traktorvätskor och andra kraftöverföringsvätskor utsätts för skjuvkrafter av varierande grad under normal drift, vilket kan leda till viskositetsförändringar och en efterföljande minskning av verkningsgraden. För att förbättra hydraulvätskors viskositetsindex tillsätts polymerer (t.ex. kampolymerer) till dessa hydraulvätskor. ASTM D5621-provningen undersöker viskositetsförändringar i polymerhaltiga vätskor som utsätts för ultraljudsgenererade skjuvkrafter, så kallade akustiska skjuvvibrationer.
Tillämpning: Syftet med standardprotokollet ASTM D5621 är att bestämma provets viskositet under skjuvspänning. Denna provning är relevant för hydraulvätskor eftersom hydraulvätskor utsätts för skjuvning när de används som kraftöverföringsvätskor. Deras beteende under vissa skjuvförhållanden måste bestämmas för att man ska kunna välja lämplig hydraulvätskekvalitet för användning i specifika maskiner och motorer.
Förfarande: Hydraulvätskans initiala viskositet bestäms. Provet placeras sedan i provningsbägaren, tempereras till provningstemperaturen och behandlas med en ultraljudsvibrator (dvs. en apparat för ultraljudsgenererad skjuvning) under den angivna provningstiden. Därefter mäts det ultraljudsbehandlade provets viskositet. Rapporten anger den initiala viskositeten, den slutliga viskositeten och den procentuella viskositetsförändringen i centistokes.

Utrustning för standardprovningsmetoden ASTM D5621 för hydraulvätskors skjuvstabilitet vid ultraljudsbehandling

För att utföra det förfarande som beskrivs och standardiseras i ASTM D5621-protokollet krävs specificerad utrustning.

• Ultraljudsapparat: en sondbaserad apparat för ultraljudsgenererad skjuvning med fast frekvens och ultraljudshorn (även kallat sond eller sonotrod). En typisk ultraljudsapparat som används vid provning enligt ASTM D2603 är UP400ST (24kHz, 400W) med ultraljudssond (horn / sonotrod) S24d22.

För att underlätta enhetlig prestanda och repeterbara resultat rekommenderas följande hjälputrustning:

• Vattenbad / isbad: Kylande vattenbad eller isbad som kan hålla en manteltemperatur på 0°C.
• Temperaturgivare såsom PT100 (ingår med ultraljudsapparaterna UP400ST)
• Griffin-bägare på 50mL, tillverkad av borosilikatglas.
• Ljudskyddshölje (tillval): En ljudskyddslåda (t.ex. ljudskyddslådan SPB-L för UP400St) som omsluter ultraljudshornet för att minska den ljudnivå som apparaten för ultraljudsgenererad skjuvning alstrar.
• Viskosimeter: Valfri viskosimeter och valfritt bad som uppfyller kraven i provningsmetod D445 är tillräckliga.

Provning med ultraljudsgenererad skjuvning enligt ASTM D6080

”Systemet för viskositetsklassificering av hydraulvätskor definieras i ASTM D6080. Klassificeringssystemet D6080 använder ASTM D5621, standardprovningsmetoden för hydraulvätskors skjuvstabilitet vid ultraljudsbehandling, nedan kallad ultraljudsskjuvningsprovet, som grund för att definiera viskositetsklassen för multigrade-hydraulvätskor (ASTM D5621). I D5621-förfarandet bestrålas den polymerhaltiga oljan med en ultraljudsoscillator i 40 min. Nedbrytningen av polymeren med ultraljudsmetoden är resultatet av energirik bildning och kollaps av hålrum i vätskan, vilket kan inträffa vid kavitation i vätskor. Denna metod för att bestämma permanent viskositetsförlust har visat sig ge viskositetsförändringar som liknar dem som observeras vid användning av lamell-, kugghjuls- och kolvpumpar. Korrelationer med pumpens volymetriska verkningsgrad har också rapporterats. Vätskor med högt viskositetsindex som uppvisade mindre permanent viskositetsförlust vid ultraljudsskjuvningsprovet gav högre volymetrisk verkningsgrad hos pumpen.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) fann också att i just denna undersökning korrelerade skjuvprovning med ultraljud enligt ASTM D5621-metoden bäst med viskositetsmätningarna vid provningens slut.

Varför välja ultraljudsapparater från Hielscher för skjuvstabilitetsprovning enligt ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics levererar högpresterande ultraljudsskjuvningsutrustning för skjuvstabilitetsprovning enligt ASTM D5621 och ASTM D2603. Med fast frekvens och tillförlitlig skjuveffekt från ultraljud är Hielschers ultraljudsskjuvningsutrustning idealisk för utvärdering av hydraulvätskors skjuvstabilitet. Hielschers ultraljudsapparater är utrustade med smart programvara och smarta inställningar som möjliggör avancerad provning enligt ASTM-standarder. Menyn är lättåtkomlig via en digital pekskärm eller fjärrstyrning via webbläsare. Frekvensen är fast, vilket är viktigt för tillförlitliga ultraljudsbehandlingsresultat och ASTM-standarder, medan amplituden kan ställas in exakt för önskad slagverkan.
Kalibreringen av Hielschers ultraljudsapparater är enkel och kan utföras snabbt och lätt via den avancerade menyn. Alla digitala ultraljudsapparater är utrustade med en anslutningsbar temperatursensor som kontinuerligt registrerar provets temperatur och överför den till ultraljudsgeneratorn, där alla viktiga ultraljudsbehandlingsdata, såsom amplitud, tidpunkt och varaktighet för ultraljudsbehandlingen, temperatur och tryck (när en trycksensor är monterad), registreras automatiskt på ett inbyggt SD-kort. Dessa smarta funktioner möjliggör tillförlitliga och reproducerbara ultraljudsskjuvningsprov och gör driften användarvänlig och säker.
Hielscher Ultrasonics utrustning för skjuvstabilitetsprovning uppfyller både standarden ASTM D-5621 och standarden ASTM D-2603.

UP400St har en fast frekvens på 24kHz och uppfyller därmed ASTM D5621. En typisk uppställning för provning enligt ASTM D5621 är ultraljudsskjuvningssystemet UP400ST med sond (horn / sonotrod) S24d22.