Въведение
Прахът обикновено се разглежда като материал, съставен от частици. Той обаче съдържа въздух (между частиците), както и влага, тъй като частиците могат да абсорбират вода, ако се съхраняват във влажна атмосфера. Тези три компонента (частици, въздух и вода) оказват влияние върху обработката на праховете. Например много фини частици с голям афинитет към вода могат да се слепнат по време на производството, съхранението или транспортирането, което влияе на течливостта на праха и по този начин води до по-дълго време за обработка.
Експериментален
Ротационният реометър Kinexus сравнява течливостта на различни прахове чрез бързи и лесни за провеждане измервания, използвайки метода на Фрийман [1]. За целта се използват чаша и горна геометрия с две лопатки (фигура 1). Контролът на температурата се осигурява от цилиндричната касета, в която е въведена долната геометрия (чаша). Тъй като резултатите зависят в голяма степен от кондиционирането на праха, от решаващо значение е различните проби да се подготвят при абсолютно еднакви условия: Същото количество проба, същите параметри на предварителното кондициониране (например определена скорост и време на въртене).
Условия за измерване
В следващия метод се сравнява течливостта на два различни смазочни праха (обозначени като 1 и 2). По време на измерванията греблото с две лопатки се спуска с определена скорост в чашата, съдържаща пробата, докато се потопи напълно в праха, след което греблото се издига, връщайки се в началното си положение. Освен аксиалната скорост се прилага и контролирана скорост на въртене. В таблица 1 са обобщени условията на изпитванията.
Таблица 1: Условия за измерване
| Устройство | Kinexus ultra+, цилиндричен патрон |
|---|---|
| Горна геометрия | Мешалка със сменяема система от 2 лопатки |
| Долна геометрия | Чаша, изработена от алуминий, с диаметър 37 mm |
| Аксиална скорост | 1 mm∙s-1 (DOWN), -1 mm∙s-1 (UP) |
| Скорост на въртене | 5 rad∙s-1 |
| Пролука | 70 mm до 35 mm (НАДОЛУ), 35 mm до 70 mm (НАГОРЕ) |
Резултати от измерването
Записани са въртящият момент и нормалната сила, необходими за въртенето на двулопатковото гребло и за навлизането му в праха при контролирани скорости на въртене и аксиални скорости.
На фигура 2 е показан резултатът от измерването, извършено със смазка 1. Колкото по-дълбоко е потопено греблото в праха (изпитване DOWN), толкова по-голям въртящ момент е необходим, за да се поддържа постоянна скорост на въртене. По време на спускането на греблото от 70 до 35 mm въртящият момент се увеличава от 0 до 4 mN.m. Нормалната сила не започва да намалява, докато греблото не измине почти половината от пътя. Тя намалява със 100 mN по време на изпитването DOWN.
Щом греблото се придвижи нагоре, двата сигнала се държат симетрично: Въртящият момент отново намалява, докато нормалната сила се увеличава, като и двата сигнала достигат стойност 0 в края на измерването (защото греблото е извън праха и се върти във въздуха).
Сигналите за въртящ момент и нормална сила са свързани със съпротивлението на праха да тече. Колкото по-дълбоко е потопено греблото в пробата, толкова по-голямо съпротивление оказва прахът на аксиалните и ротационните движения на геометрията.
Трябва да се отбележи, че измерването отнема малко повече от една минута, за да се извърши както в посока надолу, така и в посока нагоре (време за обиколка).
Фигури 3 и 4 сравняват въртящия момент на двата продукта, докато греблото се движи надолу в праха (фигура 3) и нагоре (фигура 4). И в двете посоки на изпитване е необходим по-висок въртящ момент при прах 2, за да се поддържа постоянна скорост на въртене, т.е. този прах показва по-високо съпротивление на потока и следователно по-ниска течливост. Освен това сигналът на този образец е по-шумен.
На фигури 5 и 6 е показана нормалната сила на двата праха по време на теста DOWN (фигура 5) и UP (фигура 6). Въпреки че кривите са много сходни при двата материала, те се различават по шума: И за двете посоки на изпитване нормалната сила е по-шумна за прах 2, подобно на сигналите за въртящ момент.
Автоматичните микроскопски изображения, направени на двата праха (фигура 7), могат да бъдат свързани с тяхното реологично поведение: Прах 2 съдържа по-големи частици от прах 1 и поради това има по-малка способност да тече. Кривите на обемното разпределение за двата образеца, представени на фигура 8, както и обемното разпределение на размера на частиците им Dv10, Dv50 и Dv90, представени в таблица 2, потвърждават този визуален резултат.
Таблица 2: Разпределение на обема на частиците на праховете на смазочните материали от тегленето 2
| D(v,0.1) [μm] | D(v,0,5) [μm] | D(v,0,9) [μm] | |
|---|---|---|---|
| Прах 1 | 199.2 | 570.5 | 1436.6 |
| Прах 2 | 256.0 | 1348.9 | 2582.2 |
Заключение
Течливостта на два смазочни праха е сравнена чрез прилагане на метода на Фрийман на ротационния реометър Kinexus. При този метод лопатка се потапя с определена осева и ротационна скорост в чаша, пълна с пробата. Бяха открити разлики в кривите на въртящия момент, необходим за поддържане на постоянна скорост на греблото. По-големият въртящ момент е свързан с по-голямо съпротивление на потока, т.е. с намалена течливост. Обемното разпределение на праховете по размер на частиците корелира с резултатите: Продуктът, съдържащ по-големи частици, е с по-ниска течливост.
Подобни тестове са много бързи и могат да бъдат интерпретирани с един поглед чрез сравнение на кривите.