Máy siêu âm dùng cho phép thử độ ổn định chịu cắt do sóng âm của chất lỏng thủy lực theo ASTM D5621

Phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM D5621 mô tả việc thử nghiệm độ ổn định chịu cắt do sóng âm của chất lỏng thủy lực và độ nhớt của chúng lần lượt ở 40°C và 100°C. Để thử nghiệm và xác định độ ổn định độ nhớt của chất lỏng thủy lực dưới tác động cắt, cần có một phương pháp thử nghiệm đáng tin cậy. ASTM D5621 là quy trình tiêu chuẩn hóa để đánh giá độ ổn định chịu cắt của chất lỏng thủy lực bằng lực cắt do siêu âm.

Thử nghiệm độ ổn định chịu cắt do siêu âm của chất lỏng thủy lực theo ASTM D5621

ASTM D5621 là quy trình tiêu chuẩn hóa để xác định mức suy giảm độ nhớt của chất lỏng thủy lực dưới tác động cắt do sóng âm. Vì vậy, lực cắt do siêu âm được tác dụng lên các mẫu chất lỏng thủy lực để đánh giá độ ổn định chịu cắt. Lý tưởng cho dầu thủy lực và dầu động cơ có chứa polyme.
Mục đích: Chất lỏng thủy lực (các chất bôi trơn chuyên dụng), dầu động cơ, dầu hộp số ô tô, dầu dùng cho máy kéo và các chất lỏng truyền động khác chịu lực cắt ở những mức độ khác nhau trong quá trình vận hành thông thường, điều này có thể dẫn đến thay đổi độ nhớt và sau đó làm giảm hiệu suất. Để cải thiện chỉ số độ nhớt của chất lỏng thủy lực, polyme (ví dụ: polyme dạng lược) được bổ sung vào các chất lỏng thủy lực này. Phép thử ASTM D5621 khảo sát sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng chứa polyme khi chịu lực cắt do siêu âm tạo ra, được gọi là dao động cắt do sóng âm.
Ứng dụng: Mục tiêu của quy trình tiêu chuẩn ASTM D5621 là xác định độ nhớt của mẫu dưới ứng suất cắt. Phép thử này phù hợp với chất lỏng thủy lực vì chất lỏng thủy lực, với vai trò là chất lỏng truyền động, chịu tác động cắt. Cần xác định đặc tính của chúng trong những điều kiện cắt nhất định để lựa chọn chất lượng chất lỏng thủy lực phù hợp cho việc sử dụng trong các máy móc và động cơ cụ thể.
Quy trình: Độ nhớt ban đầu của chất lỏng thủy lực được xác định. Sau đó, mẫu được đặt vào cốc thử nghiệm, điều nhiệt đến nhiệt độ thử nghiệm và xử lý bằng bộ rung siêu âm (tức là thiết bị cắt bằng sóng âm) trong thời gian thử nghiệm quy định. Tiếp theo, độ nhớt của mẫu đã xử lý siêu âm được đo. Báo cáo liệt kê độ nhớt ban đầu, độ nhớt cuối cùng và phần trăm thay đổi độ nhớt tính bằng centistokes.

Thiết bị cho phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM D5621 về độ ổn định chịu cắt do sóng âm của chất lỏng thủy lực

Để thực hiện quy trình được mô tả và tiêu chuẩn hóa trong ASTM D5621, cần có các thiết bị được chỉ định.

• Máy siêu âm: thiết bị cắt bằng siêu âm dạng đầu dò có tần số cố định và đầu khuếch đại siêu âm (còn gọi là đầu dò hoặc sonotrode). Một thiết bị siêu âm điển hình được sử dụng cho phép thử ASTM D2603 là UP400ST (24kHz, 400W) với đầu dò siêu âm (đầu khuếch đại / sonotrode) S24d22.

Để hỗ trợ hiệu năng đồng nhất và kết quả có khả năng lặp lại, nên sử dụng các thiết bị phụ trợ sau:

• Bể nước / nước đá: Bể nước làm mát hoặc bể nước đá có khả năng duy trì nhiệt độ áo làm mát ở 0°C.
• Cảm biến nhiệt độ như PT100 (đi kèm các thiết bị siêu âm UP400ST)
• Cốc Griffin 50mL, làm bằng thủy tinh borosilicat.
• Hộp cách âm (tùy chọn): Hộp cách âm (ví dụ: hộp cách âm SPB-L dành cho UP400St) để bao kín đầu khuếch đại siêu âm nhằm giảm mức tiếng ồn do thiết bị cắt bằng sóng âm tạo ra.
• Nhớt kế: Bất kỳ nhớt kế và bể điều nhiệt nào đáp ứng các yêu cầu của Phương pháp thử D445 đều phù hợp.

Phép thử cắt bằng sóng âm theo ASTM D6080

“Hệ thống phân loại độ nhớt cho chất lỏng thủy lực được quy định trong ASTM D6080. Hệ thống phân loại D6080 sử dụng Phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM D5621 về độ ổn định dưới tác động cắt bằng sóng âm của chất lỏng thủy lực, sau đây gọi là phép thử cắt bằng sóng âm, làm cơ sở để xác định cấp độ nhớt của chất lỏng thủy lực đa cấp (ASTM D5621). Trong quy trình D5621, dầu chứa polyme được chiếu sóng bằng bộ dao động âm trong 40 min. Sự phân hủy polyme bằng phương pháp sóng âm là kết quả của sự hình thành và sụp đổ các khoang rỗng với năng lượng lớn trong chất lỏng, như có thể xảy ra trong điều kiện xâm thực chất lỏng. Phương pháp xác định độ suy giảm độ nhớt vĩnh viễn này đã được ghi nhận là tạo ra những thay đổi độ nhớt tương tự như những thay đổi quan sát được trong các ứng dụng bơm cánh gạt, bánh răng và pít-tông. Các mối tương quan với hiệu suất thể tích của bơm cũng đã được báo cáo. Các chất lỏng có chỉ số độ nhớt (VI) cao và có mức suy giảm độ nhớt vĩnh viễn thấp hơn trong phép thử cắt bằng sóng âm mang lại hiệu suất thể tích của bơm cao hơn.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) cũng nhận thấy rằng trong nghiên cứu cụ thể này, phép thử cắt bằng sóng âm theo phương pháp ASTM D5621 có mối tương quan tốt nhất với các phép đo độ nhớt khi kết thúc thử nghiệm.

Tại sao nên chọn máy siêu âm Hielscher cho các phép thử độ ổn định cắt theo ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics cung cấp các thiết bị cắt siêu âm hiệu suất cao cho các phép thử độ ổn định cắt theo ASTM D5621 và ASTM D2603. Với tần số cố định và công suất cắt siêu âm đáng tin cậy, các thiết bị cắt siêu âm Hielscher là lựa chọn lý tưởng để đánh giá độ ổn định cắt của chất lỏng thủy lực. Máy siêu âm Hielscher được trang bị phần mềm và các tùy chọn cài đặt thông minh, cho phép thực hiện các phép thử tinh vi theo tiêu chuẩn ASTM. Có thể dễ dàng truy cập menu qua màn hình cảm ứng kỹ thuật số hoặc chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt. Trong khi tần số được giữ cố định, điều quan trọng để có kết quả xử lý siêu âm đáng tin cậy và đáp ứng các tiêu chuẩn ASTM, biên độ có thể được thiết lập chính xác để đạt tác động hành trình mong muốn.
Việc hiệu chuẩn máy siêu âm Hielscher rất đơn giản và có thể được thực hiện nhanh chóng, dễ dàng thông qua menu tinh vi. Tất cả các máy siêu âm kỹ thuật số đều được trang bị cảm biến nhiệt độ dạng cắm, liên tục ghi lại nhiệt độ mẫu và truyền dữ liệu về bộ phát siêu âm, nơi tất cả dữ liệu xử lý siêu âm quan trọng như biên độ, thời điểm và thời lượng xử lý siêu âm, nhiệt độ và áp suất (khi lắp cảm biến áp suất) được tự động ghi vào thẻ SD tích hợp. Các tính năng thông minh này cho phép thực hiện các phép thử cắt siêu âm đáng tin cậy và có khả năng tái lập, đồng thời giúp vận hành dễ dàng và an toàn.
Các thiết bị Hielscher Ultrasonics dùng cho phép thử độ ổn định cắt tuân thủ cả hai tiêu chuẩn ASTM D-5621 và ASTM D-2603.

UP400St có tần số cố định là 24kHz và do đó tuân thủ ASTM D5621. Một cấu hình điển hình cho phép thử ASTM D5621 là hệ thống cắt siêu âm UP400ST với đầu dò (đầu khuếch đại / sonotrode) S24d22.