Úvod
Reologické vlastnosti materiálů pomáhají pochopit a předvídat jejich chování během zpracování. Hrají například roli v mazací schopnosti, čerpatelnosti a bodu toku (výtěžnosti/kapky) mazacích tuků.
Měření smykové viskozity mazacího tuku podle normy DIN 51810-1 je popsáno v naší AN 222 [1]. V následujícím textu jsou pomocí přístroje Kinexus pro+ stanoveny bod kluzu a bod toku tohoto materiálu za podmínek měření stanovených v normě DIN51810-2.
Podmínky měření
Tabulka 1 shrnuje zkušební parametry uvedené v této normě [2]. Jsou popsány dvě různé metody: Amplitudový rozptyl může být řízen deformačně nebo napěťově, což odpovídá metodám A a B. V této práci jsou použity obě metody.
Tabulka 1: Podmínky měření
| Typ měření | Oscilace | |
| Geometrie | PP25 (systém rovnoběžných desek, průměr: 25 mm) | |
| Teplota | 25 °C (±0,1 °C) | |
| Ořezávací mezera | 1.025 mm | |
| Měřicí mezera | 1 mm | |
| Frekvence | 1.59 Hz (odpovídá úhlové frekvenci ω = 10 rad/s) | |
| Metoda A: Amplitudové měření deformace | 0.01 až 100 % | |
| Metoda B: Amplitudové měření napětí | 0 až 1 000 Pa | |
Výsledky měření
Na obrázku 1 jsou znázorněny křivky modulů pružnosti a viskozity ve smyku G´ a G" spolu s křivkou fázového úhlu během amplitudového rozptylu deformace. Při nízkých deformacích se tuk nachází v lineárním viskoelastickém rozsahu (Lineární viskoelastická oblast (LVER)Při LVER jsou aplikovaná napětí nedostatečná k tomu, aby způsobila strukturální poruchu (poddajnost) konstrukce, a proto se měří důležité mikrostrukturální vlastnosti.LVER), jak vyplývá z plató křivek smykového modulu. Zde jsou hodnoty G´ a G" konstantní, protože smykové napětí a smyková deformace jsou úměrné; aplikované deformace nevedou k porušení struktury vzorku. V tomto rozsahu je elastická složka vyšší než viskózní, takže vlastnosti podobné pevným látkám převažují nad vlastnostmi tuků podobných kapalinám za zvolených podmínek měření. Toto chování lze také odvodit z křivky fázového úhlu, který je nižší než 45° (viz popis fázového úhlu v zeleném rámečku).
Od deformace 0,1 % začíná křivka modulu pružnosti (červená) klesat. Tento jev souvisí s počátkem rozpadu přidružené (vnitřní) struktury vzorku a označuje konec Lineární viskoelastická oblast (LVER)Při LVER jsou aplikovaná napětí nedostatečná k tomu, aby způsobila strukturální poruchu (poddajnost) konstrukce, a proto se měří důležité mikrostrukturální vlastnosti.LVER (lineární viskoelastické oblasti). Hranice této oblasti je definována jako Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu nebo také hranice linearity, při které lze určit smykovou deformaci (γY) a smykové napětí (σY) (viz tabulka 2).
Další zvyšování deformace vede ke křížení G´ a G". Tento bod lze definovat jako bod toku plastického maziva. Související smyková deformace a smykové napětí se nazývají γF a σF. Pokud na materiál působí deformace vyšší, než je bod toku, začne pro zvolené podmínky měření, tj. pro použitou frekvenci, téct.
Index meze kluzu a toku je definován jako σF/σγ. Tato hodnota poskytuje informaci o křehkosti plastického maziva. V tomto případě je mnohem vyšší než 1, což ukazuje, že plastické mazivo má trvanlivé chování. Tabulka 2 shrnuje všechny hodnoty zjištěné měřením na plastickém mazivu.
Fázový úhel
Fázový úhel je reálným měřítkem viskózních a elastických vlastností materiálu. Pohybuje se v rozmezí od 0° pro plně elastický materiál do 90° pro plně viskózní materiál.
Tabulka 2: Vyhodnocení měření
Bod průtoku = bod průsečíku křivek G' a G" | Hodnota smykového napětí | σF | 597 Pa |
| Hodnota smykové deformace | γF | 17.8% | |
Bod kluzu = hranice rozsahu Lineární viskoelastická oblast (LVER)Při LVER jsou aplikovaná napětí nedostatečná k tomu, aby způsobila strukturální poruchu (poddajnost) konstrukce, a proto se měří důležité mikrostrukturální vlastnosti.LVER | Hodnota smykového napětí | σγ | 27.3 Pa |
| Hodnota smykové deformace | γγ | 0.06% | |
Index přechodu mezi mezí kluzu a toku | σF/σγ | 22 | |
G' | 4.37-104 Pa | ||
Viskózní modul ve smyku | G" | 6.73-103 Pa | |
Fázový úhel | δ | 8.76 |
Jak je znázorněno na obrázku 2, software rSpace je schopen zajistit automatické vyhodnocení požadovaných hodnot, jakmile je měření dokončeno.
Na obrázku 3 jsou zobrazeny křivky, které jsou výsledkem měření amplitudového rozptylu napětí (metoda B popsaná v normě DIN 51810-2).
Pro lepší porovnání křivek lze na ose x zobrazit také deformaci vyvolanou přiloženým smykovým napětím (obr. 4). To ukazuje dobrou opakovatelnost měření.
Závěr
Zkoušky podle druhé části normy DIN51810 byly provedeny na mazacím tuku. Následné vyhodnocení pro stanovení bodu kluzu a toku bylo provedeno automaticky pomocí softwaru rSpace.