Bevezetés
Az anyagok reológiai tulajdonságai segítenek megérteni és megjósolni a feldolgozás során tanúsított viselkedésüket. Például szerepet játszanak a kenőzsírok kenőképességében, szivattyúzhatóságában és folyáspontjában (folyás/eséspont).
A kenőzsír DIN 51810-1 szabvány szerinti nyírási viszkozitásmérését az AN 222 [1] szabványunkban ismertetjük. A következőkben ennek az anyagnak a folyás- és folyáspontját határozzuk meg a Kinexus pro+ készülékkel a DIN51810-2 szabványban előírt mérési feltételek mellett.
Mérési feltételek
Az 1. táblázat összefoglalja a szabványban meghatározott vizsgálati paramétereket [2]. Két különböző módszert írnak le: Az amplitúdó söpörés lehet alakváltozás- vagy feszültségvezérelt, ami megfelel az A és B módszernek. Ebben a munkában mindkét módszert alkalmazzuk.
Táblázat: Mérési feltételek
| Mérés típusa | Oszcilláció | |
| Geometria | PP25 (párhuzamos lemezrendszer, átmérő: 25 mm) | |
| Hőmérséklet | 25°C (±0,1°C) | |
| Vágási hézag | 1.025 mm | |
| Mérési hézag | 1 mm | |
| Frekvencia | 1.59 Hz (ω = 10 rad/s szögfrekvenciának felel meg) | |
| A. módszer: Amplitúdójú alakváltozás-söpörés | 0.01-100%-ig | |
| B. módszer: Amplitúdójú feszültségsöprés | 0-1000 Pa | |
Mérési eredmények
Az 1. ábra a rugalmas és viszkózus nyírási modulus G´ és G" görbéket ábrázolja a fázisszöggörbével együtt az amplitúdó alakváltozás-söprés során. Kis deformációknál a zsír a lineáris viszkoelasztikus tartományban (Lineáris viszkoelasztikus régió (LVER)Az LVER-ben az alkalmazott feszültségek nem elegendőek ahhoz, hogy a szerkezet szerkezeti szétesését (engedékenységét) okozzák, ezért fontos mikroszerkezeti tulajdonságokat mérnek.LVER) van, ahogyan azt a nyírási modulus görbék platójából vettük. Itt a G´ és G" értékek állandóak, mivel a nyírófeszültség és a nyíró alakváltozás arányos; az alkalmazott alakváltozások nem vezetnek a minta szerkezetének felbomlásához. Ebben a tartományban a rugalmas komponens nagyobb, mint a viszkózus, így a kiválasztott mérési körülmények között a szilárd jellegű tulajdonságok dominálnak a zsír folyadékszerű tulajdonságai felett. Ez a viselkedés a fázisszöggörbe 45°-nál alacsonyabb értékéből is levonható (lásd a fázisszög leírását a zöld dobozban).
A 0,1%-os deformációtól kezdve a Rugalmassági modulusA komplex modulus (rugalmas komponens), tárolási modulus vagy G', a minták "valós" része a teljes komplex modulus. Ez a rugalmas komponens jelzi a mérendő minta szilárd, vagy fázisban lévő válaszát. rugalmassági modulus görbe (piros) csökkenni kezd. Ez a hatás a minta kapcsolódó (belső) szerkezetének lebomlásának kezdetéhez kapcsolódik, és az Lineáris viszkoelasztikus régió (LVER)Az LVER-ben az alkalmazott feszültségek nem elegendőek ahhoz, hogy a szerkezet szerkezeti szétesését (engedékenységét) okozzák, ezért fontos mikroszerkezeti tulajdonságokat mérnek.LVER (Lineáris viszkoelasztikus régió) végét jelzi. Ennek a tartománynak a határa a Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár vagy más néven linearitási határ, ahol a nyírási alakváltozás (γY) és a nyírási feszültség (σY) meghatározható (lásd a 2. táblázatot).
Az alakváltozás további növekedése a G´ és a G" határértékek kereszteződéséhez vezet. Ez a pont a zsír folyáspontjaként definiálható. A kapcsolódó nyírási alakváltozást és nyírási feszültséget γF-nek, illetve σF-nek nevezzük. Ha az anyagra az áramlási pontnál nagyobb alakváltozást alkalmazunk, akkor az a kiválasztott mérési körülmények, azaz az alkalmazott frekvencia esetén áramlásnak indul.
A folyás-áramlási indexet úgy határozzuk meg, hogy σF/σγ. Ez az érték a zsír ridegségéről ad információt. Ebben az esetben sokkal nagyobb, mint 1, ami azt mutatja, hogy a zsír tartós viselkedést mutat. A 2. táblázat összefoglalja a zsíron végzett méréssel meghatározott összes értéket.
Fázisszög
A fázisszög egy anyag viszkózus és rugalmas tulajdonságainak valós mérőszáma. A teljesen rugalmas anyag esetében 0°-tól a teljesen viszkózus anyag esetében 90°-ig terjed.
Táblázat: A mérés értékelése
Áramlási pont = a G' és a G" görbe metszéspontja | Nyírófeszültség értéke | σF | 597 Pa |
| Nyírási alakváltozás értéke | γF | 17.8% | |
Folyáspont = az Lineáris viszkoelasztikus régió (LVER)Az LVER-ben az alkalmazott feszültségek nem elegendőek ahhoz, hogy a szerkezet szerkezeti szétesését (engedékenységét) okozzák, ezért fontos mikroszerkezeti tulajdonságokat mérnek.LVER-tartomány határa | Nyírófeszültség értéke | σγ | 27.3 Pa |
| Nyírási alakváltozás értéke | γγ | 0.06% | |
Folyás-áramlás átmenet indexe | σF/σγ | 22 | |
Rugalmas nyírási modulus | G' | 4.37-104 Pa | |
Viszkózus nyírási modulus | G" | 6.73-103 Pa | |
Fázisszög | δ | 8.76 |
Amint a 2. ábrán látható, az rSpace szoftver képes a szükséges értékek automatikus kiértékelésére, amint a mérés befejeződött.
A 3. ábra az amplitúdófeszültség-söpréses mérésből (a DIN 51810-2 szabványban leírt B módszer) származó görbéket mutatja.
A görbék jobb összehasonlíthatósága érdekében az alkalmazott nyírófeszültség által kiváltott alakváltozás is megjeleníthető az x-tengelyen (4. ábra). Ez mutatja a mérések jó megismételhetőségét.
Következtetés
A DIN51810 második része szerinti vizsgálatokat egy kenőzsíron végezték el. Az ezt követő kiértékelést a folyás- és Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár meghatározásához az rSpace szoftver automatikusan elvégezte.