Introducere
În general, o pulbere este considerată un material compus din particule. Cu toate acestea, ea conține aer (între particule), precum și umiditate, deoarece particulele pot absorbi apă dacă sunt depozitate într-o atmosferă umedă. Aceste trei componente (particule, aer și apă) influențează procesarea pulberilor. De exemplu, particulele foarte fine cu o afinitate ridicată pentru apă se pot turti în timpul producției, depozitării sau transportului, influențând fluiditatea pulberii și conducând astfel la timpi de prelucrare mai lungi.
Experimental
Reometrul rotațional Kinexus compară fluiditatea diferitelor pulberi în măsurători rapide și ușor de efectuat, utilizând metoda Freeman [1]. Pentru aceasta, se utilizează o cupă și o geometrie superioară cu 2 lame (figura 1). Controlul temperaturii este asigurat de cartușul cilindric, în care este introdusă geometria inferioară (cupa). Deoarece rezultatele depind foarte mult de condiționarea pulberii, este esențial să se pregătească diferitele probe exact în aceleași condiții: Aceeași cantitate de probă, aceiași parametri de pre-condiționare (de exemplu, o viteză și un timp de rotație definite).
Condiții de măsurare
În următoarea metodă, se compară fluiditatea a două pulberi lubrifiante diferite (denumite 1 și 2). În timpul măsurătorilor, paleta cu două lame coboară cu o viteză definită în cupa care conține proba până când este complet scufundată în pulbere, apoi paleta urcă, revenind la poziția inițială. În plus față de viteza axială, se aplică o viteză de rotație controlată. Tabelul 1 rezumă condițiile de testare.
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Dispozitiv | Kinexus ultra+, cartuș cilindric |
|---|---|
| Geometrie superioară | Agitator cu sistem interschimbabil cu 2 lamele |
| Geometrie inferioară | Cupa din aluminiu, cu diametrul de 37 mm |
| Viteză axială | 1 mm∙s-1 (DOWN), -1 mm∙s-1 (UP) |
| Viteza de rotație | 5 rad∙s-1 |
| Distanța | 70 mm la 35 mm (DOWN), 35 mm la 70 mm (UP) |
Rezultatele măsurătorilor
Au fost înregistrate cuplul și forța normală necesare pentru ca paleta cu două lame să se rotească și să pătrundă în pulbere la viteze de rotație și axiale controlate.
Figura 2 prezintă rezultatul măsurătorii efectuate pe lubrifiantul 1. Cu cât paleta este scufundată mai mult în pulbere (testul DOWN), cu atât mai mult cuplu este necesar pentru a menține o viteză de rotație constantă. În timpul coborârii paletei de la 70 la 35 mm, cuplul crește de la 0 la 4 mN.m. Forța normală nu începe să scadă până când paleta nu a parcurs aproape jumătate din traiectorie. Aceasta se reduce cu 100 mN în timpul testului DOWN.
De îndată ce paleta se deplasează în sus, ambele semnale se comportă într-un mod simetric: Cuplul scade din nou, în timp ce forța normală crește, ambele semnale atingând valoarea 0 la sfârșitul măsurătorii (deoarece paleta se află în afara pulberii și se rotește în aer).
Atât semnalele de cuplu, cât și cele de forță normală sunt legate de rezistența pulberii la curgere. Cu cât paleta este scufundată mai adânc în probă, cu atât mai multă rezistență opune pulberea mișcărilor axiale și de rotație ale geometriei.
Trebuie remarcat faptul că măsurarea durează puțin mai mult de un minut pentru a fi efectuată atât în direcția descendentă, cât și în direcția ascendentă (timp de parcurs dus-întors).
Figurile 3 și 4 compară cuplul ambelor produse în timp ce paleta se deplasează în jos în pulbere (figura 3) și în sus (figura 4). În ambele direcții de testare, este necesar un cuplu mai mare în cazul pulberii 2 pentru a menține o viteză de rotație constantă, adică această pulbere prezintă o rezistență mai mare la curgere și, prin urmare, o fluiditate mai scăzută. În plus, semnalul acestei probe este mai zgomotos.
Figurile 5 și 6 prezintă forța normală a ambelor pulberi în timpul testului DOWN (figura 5) și UP (figura 6). Deși curbele sunt foarte asemănătoare între cele două materiale, ele diferă în ceea ce privește zgomotul: Pentru ambele direcții de testare, forța normală este mai zgomotoasă pentru pulberea 2, la fel ca în cazul semnalelor de cuplu.
Imaginile de microscopie automată realizate pe ambele pulberi (figura 7) pot fi legate de comportamentul lor reologic: Pulberea 2 conține particule mai mari decât pulberea 1 și are, prin urmare, o capacitate redusă de curgere. Curbele distribuției volumului pentru ambele probe prezentate în figura 8, precum și distribuția volumului dimensiunii particulelor lor Dv10, Dv50 și Dv90 prezentată în tabelul 2 confirmă acest rezultat vizual.
Tabelul 2: Distribuția volumului dimensiunii particulelor din pulberile lubrifiante ale remorcii 2
| D(v,0.1) [μm] | D(v,0.5) [μm] | D(v,0.9) [μm] | |
|---|---|---|---|
| Pulbere 1 | 199.2 | 570.5 | 1436.6 |
| Pulbere 2 | 256.0 | 1348.9 | 2582.2 |
Concluzie
Fluiditatea a două pulberi lubrifiante a fost comparată prin aplicarea metodei Freeman pe reometrul rotațional Kinexus. Pentru această metodă, o paletă a fost scufundată la o viteză axială și de rotație definită într-o cupă umplută cu probă. Au fost detectate diferențe în curbele cuplului necesar pentru a menține o viteză constantă a paletei. Un cuplu mai mare este legat de o rezistență mai mare la curgere, adică de o fluiditate redusă. Distribuția volumică a dimensiunii particulelor pulberilor a corelat rezultatele: Produsul care conținea particule mai mari era cel cu o fluiditate mai redusă.
Astfel de teste sunt foarte rapide și pot fi interpretate dintr-o singură privire prin compararea curbelor.