Inleiding
De reologische eigenschappen van materialen helpen bij het begrijpen van en anticiperen op hun gedrag tijdens de verwerking. Ze spelen bijvoorbeeld een rol bij het smeervermogen, de verpompbaarheid en het vloeipunt van smeervetten.
De afschuifviscositeitsmeting van een smeervet volgens de DIN 51810-1 norm wordt beschreven in onze AN 222 [1]. Hieronder worden het vloei- en vloeipunt van dit materiaal bepaald met de Kinexus pro+ onder de meetomstandigheden die zijn vastgelegd in DIN 51810-2.
Meetomstandigheden
Tabel 1 geeft een overzicht van de testparameters die in deze norm worden gespecificeerd [2]. Er worden twee verschillende methoden beschreven: De amplitude sweep kan rek- of spanningsgestuurd zijn, wat overeenkomt met respectievelijk methode A en B. In dit werk worden beide methoden gebruikt. In dit werk worden beide methoden gebruikt.
Tabel 1: Meetomstandigheden
| Type meting | Oscillatie | |
| Geometrie | PP25 (parallel platensysteem, diameter: 25 mm) | |
| Temperatuur | 25°C (±0,1°C) | |
| Snijspleet | 1.025 mm | |
| Meetopening | 1 mm | |
| Frequentie | 1.59 Hz (komt overeen met een hoekfrequentie ω = 10 rad/s) | |
| Methode A: Amplitude spanning sweep | 0.01 tot 100% | |
| Methode B: Amplitude spanningsbereik | 0 tot 1.000 Pa | |
Meetresultaten
Figuur 1 toont de elastische en viskeuze afschuifmoduluscurven G´ en G" samen met de fasehoekcurve tijdens de amplitudevervormingstest. Bij lage vervormingen bevindt het vet zich in het lineaire visco-elastische bereik (Lineair visco-elastisch gebied (LVER)In de LVER zijn de toegepaste spanningen onvoldoende om structurele breuk (bezwijken) van de structuur te veroorzaken en daarom worden belangrijke microstructurele eigenschappen gemeten.LVER), zoals blijkt uit het plateau van de afschuifmoduluskrommen. Hier zijn de waarden voor G´ en G" constant, omdat de schuifspanning en schuifrek evenredig zijn; de toegepaste spanningen leiden niet tot afbraak van de structuur van het monster. In dit bereik is de elastische component hoger dan de viskeuze, zodat de vast-achtige eigenschappen overheersen over de vloeibaar-achtige eigenschappen van het vet voor de geselecteerde meetomstandigheden. Dit gedrag kan ook worden afgeleid uit de fasehoekcurve die lager is dan 45° (zie de beschrijving van de fasehoek in het groene vak).
Vanaf een vervorming van 0,1% begint de elastische modulatiecurve (rood) te dalen. Dit effect is gerelateerd aan het begin van de afbraak van de bijbehorende (interne) structuur van het monster en geeft het einde van de Lineair visco-elastisch gebied (LVER)In de LVER zijn de toegepaste spanningen onvoldoende om structurele breuk (bezwijken) van de structuur te veroorzaken en daarom worden belangrijke microstructurele eigenschappen gemeten.LVER (lineaire visco-elastische regio) aan. De grens van dit bereik wordt gedefinieerd als het vloeipunt of ook de lineariteitsgrens waarbij de afschuifrek (γY) en de afschuifspanning (σY) kunnen worden bepaald (zie tabel 2).
Een verdere toename van de rek leidt tot een kruising van G´ en G". Dit punt kan worden gedefinieerd als het vloeipunt van het vet. De gerelateerde afschuifrek en afschuifspanning worden respectievelijk γF en σF genoemd. Als spanningen hoger dan het vloeipunt worden toegepast op het materiaal, dan zal het beginnen te vloeien voor de geselecteerde meetomstandigheden, d.w.z. voor de gebruikte frequentie.
De vloei-rekindex is gedefinieerd als σF/σγ. Deze waarde geeft informatie over de brosheid van het vet. In dit geval is hij veel hoger dan 1, wat aangeeft dat het vet een duurzaam gedrag vertoont. Tabel 2 geeft een overzicht van alle waarden die met de meting op vet zijn bepaald.
Fasehoek
De fasehoek is een reële maat voor de viskeuze en elastische eigenschappen van een materiaal. Deze varieert van 0° voor een volledig elastisch materiaal tot 90° voor een volledig viskeus materiaal.
Tabel 2: Evaluatie van de meting
Vloeipunt = kruispunt van de curve van G' en G" | Schuifspanningswaarde | σF | 597 Pa |
| Schuifrekwaarde | γF | 17.8% | |
Opbrengstpunt = grens van het Lineair visco-elastisch gebied (LVER)In de LVER zijn de toegepaste spanningen onvoldoende om structurele breuk (bezwijken) van de structuur te veroorzaken en daarom worden belangrijke microstructurele eigenschappen gemeten.LVER-bereik | Waarde schuifspanning | σγ | 27.3 Pa |
| Waarde afschuifspanning | γγ | 0.06% | |
Index vloei-opbrengst overgang | σF/σγ | 22 | |
Elastische afschuifmodulus | G' | 4.37-104 Pa | |
Schuifmodulus viskeus | G" | 6.73-103 Pa | |
Fasehoek | δ | 8.76 |
Zoals te zien is in afbeelding 2, kan de software rSpace de vereiste waarden automatisch evalueren zodra de meting klaar is.
Figuur 3 toont de curven die het resultaat zijn van de amplitudespanningsmeting (methode B beschreven in DIN 51810-2).
De rek die wordt geïnduceerd door de toegepaste schuifspanning kan ook worden weergegeven op de x-as voor een betere vergelijking van de krommen (afbeelding 4). Hieruit blijkt de goede herhaalbaarheid van de metingen.
Conclusie
Tests volgens het tweede deel van DIN51810 werden uitgevoerd op een smeervet. De daaropvolgende evaluatie voor de bepaling van het vloei- en vloeipunt werd automatisch uitgevoerd door de software rSpace.