Введение
Реологические свойства материалов помогают понять и предугадать их поведение в процессе обработки. Например, они играют роль в смазывающей способности, прокачиваемости и температуре текучести (текучесть/капля) консистентных смазок.
Измерение сдвиговой вязкости консистентных смазок в соответствии со стандартом DIN 51810-1 описано в нашем AN 222 [1]. Далее с помощью прибора Kinexus pro+ определяются точки текучести и текучести данного материала с использованием условий измерения, предусмотренных стандартом DIN51810-2.
Условия измерения
В таблице 1 приведены параметры испытаний, указанные в настоящем стандарте [2]. Описаны два различных метода: Амплитудная развертка может контролироваться по деформации или напряжению, что соответствует методам A и B, соответственно. В данной работе используются оба метода.
Таблица 1: Условия измерения
| Тип измерения | Колебания | |
| Геометрия | PP25 (система параллельных пластин, диаметр: 25 мм) | |
| Температура | 25°C (±0,1°C) | |
| Зазор для обрезки | 1.025 мм | |
| Измерительный зазор | 1 мм | |
| Частота | 1.59 Гц (соответствует угловой частоте ω = 10 рад/с) | |
| Метод A: Амплитудная развертка деформации | 0.01 - 100% | |
| Метод B: амплитудная развертка напряжения | от 0 до 1 000 Па | |
Результаты измерений
На рис. 1 показаны кривые упругого и вязкого модулей сдвига G´ и G" вместе с кривой фазового угла при амплитудной деформации. При низких деформациях смазка находится в линейном вязкоупругом диапазоне (Линейная вязкоупругая область (LVER)В LVER приложенные напряжения недостаточны для того, чтобы вызвать структурное разрушение (текучесть) конструкции, поэтому измеряются важные микроструктурные свойства.LVER), что видно по плато кривых модуля сдвига. Здесь значения G´ и G" постоянны, так как напряжение сдвига и деформация сдвига пропорциональны; приложенные деформации не приводят к разрушению структуры образца. В этом диапазоне упругая составляющая превышает вязкую, поэтому для условий измерения selectтвердоподобные свойства преобладают над жидкоподобными свойствами смазки. О таком поведении можно судить и по тому, что кривая фазового угла ниже 45° (см. описание фазового угла в зеленой рамке).
Начиная с деформации 0,1%, кривая модуля упругости (красная) начинает уменьшаться. Этот эффект связан с началом разрушения связанной (внутренней) структуры образца и указывает на конец области Линейная вязкоупругая область (LVER)В LVER приложенные напряжения недостаточны для того, чтобы вызвать структурное разрушение (текучесть) конструкции, поэтому измеряются важные микроструктурные свойства.LVER (Linear Viscoelastic Region). Граница этого диапазона определяется как предел текучести или также предел линейности, при котором можно определить деформацию сдвига (γY) и напряжение сдвига (σY) (см. таблицу 2).
Дальнейшее увеличение деформации приводит к пересечению G´ и G". Эта точка может быть определена как точка текучести смазки. Соответствующие деформация сдвига и напряжение сдвига называются γF и σF, соответственно. Если к материалу приложить деформации, превышающие точку текучести, то он начнет течь для условий измерения selected, то есть для используемой частоты.
Индекс текучести определяется как σF/σγ. Это значение дает информацию о хрупкости смазки. В данном случае он значительно выше 1, что говорит о том, что смазка обладает стойким поведением. В таблице 2 приведены все значения, полученные при измерении смазки.
Фазовый угол
Фазовый угол - это реальная мера вязкостных и упругих свойств материала. Он варьируется от 0° для полностью упругого материала до 90° для полностью вязкого материала.
Таблица 2: Оценка результатов измерений
Точка течения = точка пересечения кривых G' и G" | Значение напряжения сдвига | σF | 597 Па |
| Значение деформации сдвига | γF | 17.8% | |
Точка текучести = предел диапазона Линейная вязкоупругая область (LVER)В LVER приложенные напряжения недостаточны для того, чтобы вызвать структурное разрушение (текучесть) конструкции, поэтому измеряются важные микроструктурные свойства.LVER | Значение напряжения сдвига | σγ | 27.3 Па |
| Значение деформации сдвига | γγ | 0.06% | |
Индекс перехода текучести в текучесть | σF/σγ | 22 | |
Упругий модуль сдвига | G' | 4.37-104 Па | |
Модуль вязкого сдвига | G" | 6.73-103 Па | |
Фазовый угол | δ | 8.76 |
Как показано на рисунке 2, программное обеспечение rSpace способно обеспечить автоматическую оценку требуемых значений сразу после завершения измерения.
На рисунке 3 показаны кривые, полученные в результате измерения амплитудной развертки напряжения (метод B, описанный в DIN 51810-2).
Деформация, вызванная приложенным напряжением сдвига, также может быть отображена по оси x для лучшего сравнения кривых (рис. 4). Это свидетельствует о хорошей повторяемости измерений.
Заключение
Испытания в соответствии со второй частью стандарта DIN51810 проводились на смазочном материале. Последующая оценка для определения текучести и температуры текучести проводилась автоматически с помощью программного обеспечения rSpace.