เครื่องอัลตราโซนิกสำหรับการทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนจากคลื่นเสียงของของไหลไฮดรอลิกตาม ASTM D5621

วิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D5621 อธิบายการทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนจากคลื่นเสียงของของไหลไฮดรอลิกและความหนืดของของไหลเหล่านี้ที่ 40°C และ 100°C ตามลำดับ การทดสอบและประเมินเสถียรภาพความหนืดของของไหลไฮดรอลิกภายใต้แรงเฉือนจำเป็นต้องใช้วิธีทดสอบที่เชื่อถือได้ ASTM D5621 เป็นระเบียบวิธีมาตรฐานสำหรับประเมินความเสถียรต่อแรงเฉือนของของไหลไฮดรอลิกโดยใช้แรงเฉือนจากอัลตราโซนิก

การทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนจากอัลตราโซนิกของของไหลไฮดรอลิกตาม ASTM D5621

ASTM D5621 เป็นระเบียบวิธีมาตรฐานสำหรับประเมินการสูญเสียความหนืดของของไหลไฮดรอลิกภายใต้แรงเฉือนจากคลื่นเสียง จึงมีการใช้แรงเฉือนจากอัลตราโซนิกกับตัวอย่างของไหลไฮดรอลิกเพื่อประเมินความเสถียรต่อแรงเฉือน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับน้ำมันไฮดรอลิกและน้ำมันเครื่องที่มีพอลิเมอร์เป็นส่วนประกอบ
วัตถุประสงค์: ของไหลไฮดรอลิก (สารหล่อลื่นเฉพาะประเภท) น้ำมันเครื่อง น้ำมันระบบส่งกำลังสำหรับรถยนต์ ของไหลสำหรับรถแทรกเตอร์ และของไหลส่งกำลังชนิดอื่น ๆ ต้องเผชิญกับแรงเฉือนในระดับต่าง ๆ ระหว่างการทำงานตามปกติ ซึ่งอาจทำให้ความหนืดเปลี่ยนแปลงและส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงในเวลาต่อมา เพื่อปรับปรุงดัชนีความหนืดของของไหลไฮดรอลิก จึงมีการเติมพอลิเมอร์ (เช่น พอลิเมอร์รูปหวี) ลงในของไหลไฮดรอลิกเหล่านี้ การทดสอบ ASTM D5621 ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความหนืดของของไหลที่มีพอลิเมอร์เป็นส่วนประกอบเมื่อได้รับแรงเฉือนที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ ซึ่งเรียกว่าการสั่นที่ก่อให้เกิดแรงเฉือนจากคลื่นเสียง
การประยุกต์ใช้งาน: ระเบียบวิธีมาตรฐาน ASTM D5621 มีเป้าหมายเพื่อประเมินความหนืดของตัวอย่างภายใต้ความเค้นเฉือน การทดสอบนี้เกี่ยวข้องกับของไหลไฮดรอลิก เนื่องจากของไหลไฮดรอลิกที่ทำหน้าที่เป็นของไหลส่งกำลังต้องเผชิญกับแรงเฉือน จำเป็นต้องประเมินพฤติกรรมของของไหลเหล่านี้ภายใต้สภาวะแรงเฉือนที่กำหนด เพื่อเลือกของไหลไฮดรอลิกที่มีคุณภาพเหมาะสมสำหรับใช้งานในเครื่องจักรและเครื่องยนต์เฉพาะประเภท
ขั้นตอน: เริ่มต้นด้วยการวัดความหนืดเริ่มต้นของของไหลไฮดรอลิก จากนั้นใส่ตัวอย่างลงในบีกเกอร์ทดสอบ ปรับอุณหภูมิให้เท่ากับอุณหภูมิทดสอบ และใช้เครื่องสั่นอัลตราโซนิก (กล่าวคือ อุปกรณ์สร้างแรงเฉือนจากคลื่นเสียง) กับตัวอย่างเป็นเวลาทดสอบที่กำหนด หลังจากนั้นวัดความหนืดของตัวอย่างที่ผ่านการใช้อัลตราโซนิก รายงานระบุความหนืดเริ่มต้น ความหนืดสุดท้าย และร้อยละการเปลี่ยนแปลงความหนืดในหน่วยเซนติสโตกส์

อุปกรณ์สำหรับวิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D5621 เพื่อทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนจากคลื่นเสียงของของไหลไฮดรอลิก

การดำเนินการตามขั้นตอนที่อธิบายและกำหนดเป็นมาตรฐานในระเบียบวิธี ASTM D5621 จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ระบุไว้

• เครื่องอัลตราโซนิก: อุปกรณ์สร้างแรงเฉือนจากอัลตราโซนิกแบบโพรบที่มีความถี่คงที่และฮอร์นอัลตราโซนิก (เรียกอีกอย่างว่าโพรบหรือโซโนโทรด) อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ใช้โดยทั่วไปสำหรับการทดสอบ ASTM D2603 คือ UP400ST (24kHz, 400W) พร้อมโพรบอัลตราโซนิก (ฮอร์น / โซโนโทรด) S24d22

เพื่อช่วยให้การทำงานมีความสม่ำเสมอและได้ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้ แนะนำให้ใช้อุปกรณ์เสริมต่อไปนี้:

• อ่างน้ำ / อ่างน้ำแข็ง: อ่างน้ำหล่อเย็นหรืออ่างน้ำแข็งที่สามารถรักษาอุณหภูมิของแจ็กเก็ตไว้ที่ 0°C
• เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ เช่น PT100 (รวมอยู่กับอุปกรณ์อัลตราโซนิก UP400ST)
• บีกเกอร์ Griffin ขนาด 50mL, ทำจากแก้วบอโรซิลิเกต
• ตู้ครอบลดเสียง (อุปกรณ์เสริม): ตู้ป้องกันเสียง (เช่น ตู้ป้องกันเสียง SPB-L สำหรับ UP400St) สำหรับครอบฮอร์นอัลตราโซนิกเพื่อลดระดับเสียงที่เกิดจากอุปกรณ์สร้างแรงเฉือนจากคลื่นเสียง
• เครื่องวัดความหนืด: เครื่องวัดความหนืดและอ่างควบคุมอุณหภูมิใด ๆ ที่เป็นไปตามข้อกำหนดของวิธีทดสอบ D445 ถือว่าเพียงพอ

การทดสอบแรงเฉือนจากคลื่นเสียงตาม ASTM D6080

“ระบบจำแนกความหนืดของของไหลไฮดรอลิกกำหนดไว้ใน ASTM D6080 ระบบจำแนก D6080 ใช้วิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D5621 สำหรับความเสถียรต่อแรงเฉือนจากคลื่นเสียงของของไหลไฮดรอลิก ซึ่งต่อไปจะเรียกว่าการทดสอบแรงเฉือนจากคลื่นเสียง เป็นพื้นฐานในการกำหนดเกรดความหนืดของของไหลไฮดรอลิกชนิดหลายเกรด (ASTM D5621) ในขั้นตอน D5621 น้ำมันที่มีพอลิเมอร์เป็นส่วนประกอบจะได้รับคลื่นเสียงจากเครื่องกำเนิดการสั่นเป็นเวลา 40 min การเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์ด้วยวิธีคลื่นเสียงเป็นผลจากการเกิดและการยุบตัวของโพรงที่มีพลังงานสูงภายในของเหลว ซึ่งอาจเกิดขึ้นภายใต้สภาวะคาวิเทชันของของไหล พบว่าวิธีประเมินการสูญเสียความหนืดถาวรนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความหนืดคล้ายกับที่สังเกตได้ในการใช้งานปั๊มใบพัด ปั๊มเฟือง และปั๊มลูกสูบ นอกจากนี้ยังมีรายงานความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของปั๊ม ของไหลที่มีดัชนีความหนืดสูง (VI สูง) ซึ่งแสดงการสูญเสียความหนืดถาวรน้อยกว่าในการทดสอบแรงเฉือนจากคลื่นเสียง ให้ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของปั๊มที่ดีขึ้น” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) ยังพบด้วยว่า สำหรับการศึกษานี้โดยเฉพาะ การทดสอบแรงเฉือนจากคลื่นเสียงด้วยวิธี ASTM D5621 มีความสัมพันธ์กับค่าความหนืดที่วัดเมื่อสิ้นสุดการทดสอบได้ดีที่สุด

เหตุใดจึงเลือกเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher สำหรับการทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนตาม ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics จัดหาอุปกรณ์สร้างแรงเฉือนจากอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนตาม ASTM D5621 และ ASTM D2603 ด้วยความถี่คงที่และกำลังสร้างแรงเฉือนจากอัลตราโซนิกที่เชื่อถือได้ อุปกรณ์สร้างแรงเฉือนจากอัลตราโซนิก Hielscher จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับประเมินความเสถียรต่อแรงเฉือนของของไหลไฮดรอลิก เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher มาพร้อมซอฟต์แวร์และการตั้งค่าอัจฉริยะที่ช่วยให้ดำเนินการทดสอบขั้นสูงตามมาตรฐาน ASTM ได้ สามารถเข้าถึงเมนูได้อย่างง่ายดายผ่านจอสัมผัสดิจิทัลหรือการควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ แม้ความถี่จะคงที่ ซึ่งสำคัญต่อผลการใช้อัลตราโซนิกที่เชื่อถือได้และมาตรฐาน ASTM แต่สามารถตั้งค่าแอมพลิจูดได้อย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ผลกระทบจากช่วงชักการสั่นตามต้องการ
การสอบเทียบเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ทำได้ง่ายและรวดเร็วผ่านเมนูขั้นสูง เครื่องอัลตราโซนิกดิจิทัลทุกเครื่องติดตั้งเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบเสียบต่อ ซึ่งบันทึกอุณหภูมิตัวอย่างอย่างต่อเนื่องและส่งกลับไปยังเครื่องกำเนิดอัลตราโซนิก โดยข้อมูลสำคัญทั้งหมดเกี่ยวกับการใช้อัลตราโซนิก เช่น แอมพลิจูด เวลาและระยะเวลาการใช้อัลตราโซนิก อุณหภูมิ และความดัน (เมื่อติดตั้งเซนเซอร์วัดความดัน) จะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในตัว คุณสมบัติอัจฉริยะเหล่านี้ช่วยให้การทดสอบแรงเฉือนจากอัลตราโซนิกเชื่อถือได้และให้ผลที่ทำซ้ำได้ อีกทั้งช่วยให้การใช้งานสะดวกและปลอดภัย
อุปกรณ์ Hielscher Ultrasonics สำหรับการทดสอบความเสถียรต่อแรงเฉือนเป็นไปตามมาตรฐานทั้ง ASTM D-5621 และ ASTM D-2603

UP400St มีความถี่คงที่ที่ 24kHz จึงเป็นไปตาม ASTM D5621 ชุดอุปกรณ์ที่ใช้โดยทั่วไปสำหรับการทดสอบ ASTM D5621 คือระบบสร้างแรงเฉือนจากอัลตราโซนิก UP400ST พร้อมโพรบ (ฮอร์น / โซโนโทรด) S24d22