مقدمة
تتألف كلمة "ريولوجيا" من الكلمتين اليونانيتين "ريوس" (أي التدفق) و"علم" (أي العلم). وتشير إلى دراسة سلوك التدفق والتشوه للمواد تحت ظروف معينة (درجة الحرارة، معدل القص، إلخ). بالنسبة لمعظم المواد، تعتمد هذه الخصائص بشكل كبير على سرعة العملية. على سبيل المثال، بصفة عامة، تكون البوليمرات بشكل عام مخففة للقص؛ أي أن لزوجة القص، أو مقاومة التدفق، تقل مع زيادة معدل القص. في المقابل، تُظهر بعض المواد سلوكًا يتسم بالقص. مثال classic من المطبخ هو معلق ماء النشا. فمع الحركة البطيئة، يمكن خلطه؛ يؤدي الخفق السريع إلى زيادة شديدة في لزوجة القص، ويصبح التشتت صلبًا.
ونظرًا لهذا الاعتماد الشديد لمعدل القص على الخواص الانسيابية، يجب إجراء التوصيف في ظل ظروف عملية المنحى ليكون حاسمًا. تتوفر طريقتان للقياس. في حين أن مقياس الانسيابية الشعرية Rosand يلتقط ظروف العمليات السريعة مثل القولبة بالحقن، فإن مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus مناسب للتطبيقات ذات معدل القص الأبطأ، مثل تدفق الكاتشب من الزجاجة وتكوينه الهيكلي على الصفيحة.
يحتوي مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus أيضًا، بالنسبة لهذه القياسات، على مستشعر قوة عمودية حساس مع دقة عالية للقوة، حيث يمكن قياس القوة في الاتجاه الرأسي. وهذا، بالإضافة إلى دقة الإزاحة العالية ومعدل البيانات العالي، يتيح قياس الإدراك الحسي بالإضافة إلى التحقيقات الريولوجية الكلاسيكية. على سبيل المثال، يمكن استخدام جهاز Kinexus لمحاكاة حركات اللسان على الحنك عند ذوبان الشوكولاتة في الفم (انظر هنا لمزيد من المعلومات).
في ما يلي، سيتم استخدام تنظيم القوة العادية لـ Kinexus لقياس السلوك اللمسي للوحة مفاتيح رقائق البلاستيك.
المهمة والهدف
بالنسبة لمشروع تطوير منتج جديد، من المقرر استخدام لوحة مفاتيح جديدة من الرقائق البلاستيكية. يجب أن يكون لمفتاح الضغط على الزر الخاص بها نفس ردود الفعل اللمسية مثل مفاتيح لوحة المفاتيح ذات الرقائق البلاستيكية التسلسلية في المنتجات السابقة. ولتحقيق ذلك، يتم تحديد قوة تعثر لوحة المفاتيح ذات الرقائق البلاستيكية التسلسلية باستخدام مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus، ويتم تحديد ذلك كمقياس للوحة المفاتيح الجديدة ذات الرقائق البلاستيكية.
العينات وطرق القياس
أُجريت القياسات على المفاتيح الأربعة للوحة المفاتيح ذات الرقائق البلاستيكية الموضحة في الشكل 1. وترد أسماء المفاتيح في الجدول 1 وفقاً لرموزها.
الجدول 1: تعيين المفاتيح الأربعة
| التسمية | الرمز |
|---|---|
| المفتاح 1 | السهم |
| المفتاح 2 | سهم |
| المفتاح 3 | الخطوط |
| مفتاح التبديل 4 | الاستعداد |
تم نشر لوحة المفاتيح ذات الرقاقة البلاستيكية إلى جزأين للاختبار، وذلك لتجنب انقلابها أثناء الفحص. بالإضافة إلى ذلك، تمت إزالة السلك المرن. وُضعت لوحة المفاتيح المصنوعة من الرقائق البلاستيكية المحضرة على لوحة القياس السفلية لمقياس الانسيابية الدورانية Kinexus (انظر الشكل 2).
في قسم النماذج الأولية للتصنيع الميكانيكي في الموقع، تم تدوير هندسة صفيحة أحادية الاستخدام مقاس 8 مم مصنوعة من الألومنيوم بمقدار 5.4 مم (انظر الشكل 3). وكان الهدف من ذلك ضمان قياس المفتاح حصريًا.
تم توجيه هندسة القياس العلوية إلى لوحة المفاتيح. بعد ذلك، تم توجيه لوحة المفاتيح بطريقة تجعل هندسة القياس موضوعة فوق مفتاح الضغط على الزر (انظر الشكل 4).
تم إجراء ثلاثة قياسات لكل مفتاح. لهذا، تم تطبيق قوة أولية (ضغط). في هذه المرحلة، يتم ضبط قيمة الإزاحة على صفر. بعد ذلك، يتم تحديد قيمة القوة القصوى التي يتم عندها إنهاء الاختبار بواسطة برنامج القياس والتقييم، rSpace. بعد الوصول إلى القوة الأولية، يتحرك نظام القياس بسرعة 0.01 مم/ثانية نحو لوحة مفاتيح الرقائق البلاستيكية حتى يتم تحقيق القوة القصوى.
في الشكل 5، كمثال، يتم تصوير مخطط إزاحة الحمل الناتج. تظهر قوة التعثر كحد أقصى محلي. بعد تجاوز قوة التعثّر، تكون هناك حاجة إلى قوة أقل للضغط على الزر، حتى يتم دفعه عند الضربة، وتزداد القوة بعد ذلك خطيًا حتى الوصول إلى قيمة إيقاف تشغيل القوة.
نتائج القياس
يوضِّح الشكل 6 مخطط الحمل والإزاحة لمفاتيح التبديل الثلاثة التي تعمل بالضغط. على المحور y، تظهر القوة على المحور y، ويوضح المحور x الإزاحة. تمثل المنحنيات الثلاثة الموضحة بألوان أخرى لكل مخطط الاختبارات الثلاثة لكل مفتاح.
يوضح الشكل 7 نتائج قياس الاختبار المعملي. على المحور ص، تظهر قوة التعثر. ويوضح المحور س مفاتيح الضغط ذات الصلة. في الشكل 6، يتم عرض تقييم الحد الأقصى المحلي.
تم إجراء اختبار آخر مع زيادة سرعة الاختبار للتأكد من عدم وجود انحراف large بسبب سرعة الاختبار (انظر الشكل 8). ومع ذلك، لم تكن هناك اختلافات هنا في قوة التعثر. كانت الاختلافات في تقدم القوة ضمن نطاق قابلية التكرار (انظر أيضًا الشكل 6).
بالإضافة إلى ذلك، تم اختبار لوحات المفاتيح البديلة. يمكن ملاحظة الانحرافات في تقدم القوة وقوى التعثر، كما هو موضح في الشكل 9 مع مثال بديل.
الملخص
بفضل تنظيم القوة العادية الحساسة ومعدل البيانات المرتفع، تم استخدام مقياس الانطلاق الدوراني Kinexus لتحديد السلوك اللمسي لأربعة مفاتيح ضغط على لوحة مفاتيح من رقائق البلاستيك. أظهرت النتائج أنه يمكن قياس قوة التعثر بشكل قابل للتكرار. وهذا يسمح بتحديد معيار للتغذية المرتدة اللمسية ومقارنتها مع البدائل.
الدقة، والابتكار، والثقة - تكنولوجيا القياس من ويكا
على مدار أكثر من 75 عامًا، ظلت WIKA تمثل الدقة والابتكار في تكنولوجيا القياس. وكشريك عالمي رائد، تقدم WIKA حلولاً لقياس الضغط ودرجة الحرارة والقوة والمستوى والتدفق، بالإضافة إلى المعايرة وإدارة غاز SF6.
مع حوالي 11,200 موظف حول العالم، تقوم ويكا بتطوير حلول خاصة بالتطبيقات بالتعاون مع الجامعات والشركات الصناعية. تجمع منتجاتها وأنظمتها بين الموثوقية وأحدث التقنيات - من أجل تقدم عملائها وشركائها.
وبالإضافة إلى مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus، تعمل WIKA مع DMA 303 Eplexor®® و TMA 402 F3 Hyperion®®. وتستخدم كلتا الطريقتين لتحديد درجات حرارة تشغيل البوليمرات والمواد، واستكمال أوراق البيانات الفنية للمحاكاة.