Introduzione
Le proprietà reologiche dei materiali aiutano a comprendere e prevedere il loro comportamento durante la lavorazione. Ad esempio, svolgono un ruolo nella capacità di lubrificazione, nella pompabilità e nel punto di scorrimento (yield/drop) dei grassi lubrificanti.
La misurazione della viscosità di taglio di un grasso lubrificante secondo la norma DIN 51810-1 è descritta nella nostra AN 222 [1]. Di seguito, i punti di snervamento e di scorrimento di questo materiale vengono determinati con il Kinexus pro+ utilizzando le condizioni di misura previste dalla norma DIN 51810-2.
Condizioni di misura
La tabella 1 riassume i parametri di prova specificati in questo standard [2]. Sono descritti due metodi diversi: L'ampiezza della scansione può essere controllata dalla deformazione o dalla sollecitazione, corrispondenti rispettivamente ai metodi A e B. In questo lavoro, vengono utilizzati entrambi i metodi. In questo lavoro vengono utilizzati entrambi i metodi.
Tabella 1: Condizioni di misura
| Tipo di misura | Oscillazione | |
| Geometria | PP25 (sistema di piastre parallele, diametro: 25 mm) | |
| Temperatura | 25°C (±0,1°C) | |
| Distanza di rifilatura | 1.025 mm | |
| Spazio di misurazione | 1 mm | |
| Frequenza | 1.59 Hz (corrisponde a una frequenza angolare ω = 10 rad/s) | |
| Metodo A: Ampiezza della deformazione | 0.da 01 a 100% | |
| Metodo B: Ampiezza della sollecitazione | da 0 a 1.000 Pa | |
Risultati della misurazione
La Figura 1 mostra le curve del modulo di taglio elastico e viscoso G´ e G" insieme alla curva dell'angolo di fase durante l'ampiezza della deformazione. A basse deformazioni, il grasso si trova nell'intervallo viscoelastico lineare (Regione viscoelastica lineare (LVER)Nell'LVER, le sollecitazioni applicate non sono sufficienti a causare la rottura strutturale (snervamento) della struttura e quindi si misurano importanti proprietà microstrutturali.LVER), come risulta dal plateau delle curve del modulo di taglio. Qui i valori di G´ e G" sono costanti, poiché lo sforzo di taglio e la deformazione di taglio sono proporzionali; le deformazioni applicate non portano alla rottura della struttura del campione. In questo intervallo, la componente elastica è superiore a quella viscosa, cosicché le proprietà simili a quelle solide dominano su quelle liquide del grasso per le condizioni di misura select. Questo comportamento può essere dedotto anche dal fatto che la curva dell'angolo di fase è inferiore a 45° (si veda la descrizione dell'angolo di fase nel riquadro verde).
A partire da una deformazione dello 0,1%, la curva del Modulo elasticoIl modulo complesso (componente elastica), modulo di conservazione o G', è la parte "reale" del modulo complesso complessivo del campione. Questa componente elastica indica la risposta del campione in fase di misurazione. modulo elastico (in rosso) inizia a diminuire. Questo effetto è legato all'inizio della rottura della struttura associata (interna) del campione e indica la fine della Regione viscoelastica lineare (LVER)Nell'LVER, le sollecitazioni applicate non sono sufficienti a causare la rottura strutturale (snervamento) della struttura e quindi si misurano importanti proprietà microstrutturali.LVER (Linear Viscoelastic Region). Il limite di questo intervallo è definito come punto di snervamento o anche limite di linearità in corrispondenza del quale è possibile determinare la deformazione di taglio (γY) e lo sforzo di taglio (σY) (vedere tabella 2).
Un ulteriore aumento della deformazione porta a un incrocio tra G´ e G". Questo punto può essere definito come il punto di scorrimento del grasso. Le relative deformazioni e sollecitazioni di taglio sono chiamate rispettivamente γF e σF. Se al materiale vengono applicate deformazioni superiori al punto di scorrimento, esso inizierà a fluire per le condizioni di misura selecte, cioè, per la frequenza utilizzata.
L'indice di snervamento-flusso è definito come σF/σγ. Questo valore fornisce informazioni sulla fragilità del grasso. In questo caso, è molto più alto di 1, a dimostrazione che il grasso ha un comportamento duraturo. La Tabella 2 riassume tutti i valori determinati con la misurazione sul grasso.
Angolo di fase
L'angolo di fase è una misura reale delle proprietà viscose ed elastiche di un materiale. Va da 0° per un materiale completamente elastico a 90° per un materiale completamente viscoso.
Tabella 2: Valutazione della misura
Punto di flusso = Punto di incrocioNei test reologici, come lo sweep di frequenza o lo sweep di tempo/temperatura, il punto di cross over è un comodo punto di riferimento per indicare un punto di "transizione" del campione.punto di incrocio delle curve G' e G" | Valore della sollecitazione di taglio | σF | 597 Pa |
| Valore della deformazione di taglio | γF | 17.8% | |
Punto di snervamento = limite dell'intervallo Regione viscoelastica lineare (LVER)Nell'LVER, le sollecitazioni applicate non sono sufficienti a causare la rottura strutturale (snervamento) della struttura e quindi si misurano importanti proprietà microstrutturali.LVER | Valore della tensione di taglio | σγ | 27.3 Pa |
| Valore della deformazione di taglio | γγ | 0.06% | |
Indice di transizione snervamento-flusso | σF/σγ | 22 | |
Modulo di taglio elastico | G' | 4.37-104 Pa | |
Modulo di taglio viscoso | G" | 6.73-103 Pa | |
Angolo di fase | δ | 8.76 |
Come mostrato nella figura 2, il software rSpace è in grado di fornire una valutazione automatica dei valori richiesti non appena la misura è terminata.
La figura 3 mostra le curve risultanti dalla misurazione dell'ampiezza dello Lo stressLa sollecitazione è definita come un livello di forza applicato su un campione con una sezione trasversale ben definita. (Sollecitazione = forza/area). I campioni con sezione trasversale circolare o rettangolare possono essere compressi o allungati. I materiali elastici come la gomma possono essere allungati fino a 5-10 volte la loro lunghezza originale.stress sweep (metodo B descritto nella norma DIN 51810-2).
La deformazione indotta dalla sollecitazione di taglio applicata può essere visualizzata anche sull'asse x per un migliore confronto delle curve (figura 4). Ciò dimostra la buona ripetibilità delle misure.
Conclusione
I test secondo la seconda parte della norma DIN51810 sono stati eseguiti su un grasso lubrificante. La successiva valutazione per la determinazione della resa e del punto di scorrimento è stata eseguita automaticamente dal software rSpace.