مقدمة
يُنظر إلى المسحوق بشكل عام على أنه مادة تتكون من جزيئات. ومع ذلك، فإنه يحتوي على الهواء (بين الجسيمات)، وكذلك الرطوبة، لأن الجسيمات قد تمتص الماء إذا تم تخزينها في جو رطب. تؤثر هذه المكونات الثلاثة (الجسيمات والهواء والماء) على معالجة المساحيق. على سبيل المثال، قد تتكتل الجسيمات الدقيقة جدًا ذات التقارب الشديد مع الماء أثناء الإنتاج أو التخزين أو النقل، مما يؤثر على قابلية تدفق المسحوق، وبالتالي يؤدي إلى أوقات معالجة أطول.
تجريبي
يقارن مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus قابلية تدفق المساحيق المختلفة في قياسات سريعة وسهلة التشغيل، باستخدام طريقة فريمان [1]. لذلك، يتم استخدام كوب وهندسة علوية ذات شفرتين (الشكل 1). يتم ضمان التحكم في درجة الحرارة بواسطة خرطوشة الأسطوانة، حيث يتم إدخال الهندسة السفلية (الكوب). ونظرًا لأن النتائج تعتمد بشكل كبير على تكييف المسحوق، فمن الضروري تحضير العينات المختلفة في نفس الظروف تمامًا: نفس كمية العينة، ونفس معلمات التكييف المسبق (على سبيل المثال، سرعة ووقت دوران محددين).
شروط القياس
في الطريقة التالية، تتم مقارنة قابلية تدفق اثنين من مساحيق التشحيم المختلفة (المسمى 1 و2). أثناء القياسات، يهبط المجداف ذو الشفرتين بسرعة محددة في الكوب الذي يحتوي على العينة حتى يتم غمره بالكامل في المسحوق، ثم يصعد المجداف عائدًا إلى موضع البداية. يتم تطبيق سرعة دوران مضبوطة بالإضافة إلى السرعة المحورية. يلخص الجدول 1 شروط الاختبارات.
الجدول 1: شروط القياس
| الجهاز | Kinexus ultra+، خرطوشة أسطوانية |
|---|---|
| الهندسة العلوية | أداة تقليب مع نظام 2 شفرة قابلة للتبديل |
| هندسة سفلية | كوب مصنوع من الألومنيوم، قطر 37 مم |
| السرعة المحورية | 1 مم ∙ ثانية-1 (لأسفل)، -1 مم ∙ ثانية-1 (لأعلى) |
| سرعة الدوران | 5 راد ∙ ثانية-1 |
| الفجوة | 70 مم إلى 35 مم (لأسفل)، 35 مم إلى 70 مم (لأعلى) |
نتائج القياس
تم تسجيل عزم الدوران والقوة العمودية اللازمة لدوران المجداف ثنائي الشفرات وانتقاله إلى المسحوق بسرعات دورانية ومحورية مضبوطة.
يعرض الشكل 2 نتيجة القياس الذي تم إجراؤه على مادة التشحيم 1. كلما زاد غمر المجداف في المسحوق (الاختبار لأسفل)، زاد عزم الدوران الذي يتطلبه للحفاظ على سرعة دوران ثابتة. أثناء انحدار المجداف من 70 إلى 35 مم، يزداد عزم الدوران من 0 إلى 4 م.ن.م. لا تبدأ القوة العمودية في الانخفاض حتى يقطع المجداف نصف المسار تقريبًا. وينخفض بمقدار 100 mN خلال الاختبار لأسفل.
بمجرد أن يتحرك المجداف لأعلى، تتصرف كلتا الإشارتين بطريقة متماثلة: يتناقص عزم الدوران مرة أخرى، بينما تزداد القوة العمودية، وتصل كلتا الإشارتين إلى قيمة 0 في نهاية القياس (لأن المجداف خارج المسحوق ويدور في الهواء).
ترتبط كل من إشارات عزم الدوران والقوة العمودية بمقاومة المسحوق للتدفق. كلما كان المجذاف مغمورًا في العينة بشكل أعمق، زادت مقاومة المسحوق للحركات المحورية والدورانية للهندسة.
تجدر الإشارة إلى أن القياس يستغرق أكثر من دقيقة واحدة بقليل ليتم إجراؤه في كلا الاتجاهين لأسفل وأعلى (زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا).
يقارن الشكلان 3 و4 بين عزم الدوران لكلا المنتجين أثناء توجه المجداف إلى أسفل المسحوق (الشكل 3) وإلى أعلى (الشكل 4). في كلا اتجاهي الاختبار، يلزم وجود عزم دوران أعلى في المسحوق 2 للحفاظ على سرعة دوران ثابتة، أي أن هذا المسحوق يُظهر مقاومة أعلى للتدفق وبالتالي قابلية تدفق أقل. علاوة على ذلك، تكون إشارة هذه العينة أكثر ضوضاءً.
يعرض الشكلان 5 و6 القوة العمودية لكلا المساحيق أثناء الاختبار لأسفل (الشكل 5) ولأعلى (الشكل 6). على الرغم من أن المنحنيات متشابهة جدًا بين كلتا المادتين، إلا أنها تختلف في الضوضاء: بالنسبة لكلا اتجاهي الاختبار، تكون القوة العمودية أكثر ضوضاءً بالنسبة للمسحوق 2، كما هو الحال بالنسبة لإشارات عزم الدوران.
يمكن ربط صور الفحص المجهري الآلي التي أجريت على كلا المسحوقين (الشكل 7) بسلوكهما الانسيابي: يحتوي المسحوق 2 على جسيمات أكبر من المسحوق 1، وبالتالي لديه قدرة أقل على التدفق. تؤكد منحنيات التوزيع الحجمي لكلا العينتين المعروضة في الشكل 8 وكذلك توزيع حجم حجم الجسيمات Dv10 وDv50 وDv90 الموضحة في الجدول 2 هذه النتيجة البصرية.
الجدول 2: توزيع حجم حجم الجسيمات لمساحيق التشحيم المسحوبة 2
| D(v، 0.1) [ميكرومتر] | D(v، 0.5) [ميكرومتر] [ميكرومتر] | D(v،0.9) [ميكرومتر] [ميكرومتر] | |
|---|---|---|---|
| المسحوق 1 | 199.2 | 570.5 | 1436.6 |
| المسحوق 2 | 256.0 | 1348.9 | 2582.2 |
الخاتمة
تمت مقارنة قابلية التدفق لاثنين من مساحيق مواد التشحيم من خلال تطبيق طريقة فريمان على مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus. بالنسبة لهذه الطريقة، تم غمر مجداف بسرعة محورية ودورانية محددة في كوب مملوء بالعينة. تم اكتشاف اختلافات في منحنيات عزم الدوران المطلوب للحفاظ على سرعة مجداف ثابتة. يرتبط عزم الدوران الأعلى بمقاومة أعلى للتدفق، أي انخفاض قابلية التدفق. ارتبط التوزيع الحجمي لحجم الجسيمات للمساحيق بالنتائج: كان المنتج الذي يحتوي على جسيمات أكبر هو المنتج ذو قابلية تدفق أقل.
هذه الاختبارات سريعة جدًا ويمكن تفسيرها في لمحة واحدة من خلال مقارنة المنحنى.