一、流變儀的使用步驟
實驗準備
在開始使用流變儀之前,需要進行一系列的準備工作。首先,需要選擇合適的實驗材料,并根據實驗要求制備樣品。同時,檢查流變儀的各個部件是否完好,確保設備能夠正常運行。
開機與預熱
流變儀的開機過程通常包括以下步驟:開啟空氣壓縮機,使空氣壓力升到標準值(通常為5~8bar);打開空氣閥,確??諝饬魍?;打開恒溫水浴,并設置合適的溫度,以確保實驗過程中溫度恒定;最后,打開主機電源,等待自檢完成后進行初始化操作。
在開機后,需要對流變儀進行預熱。預熱過程中,需要打開Flowmaster軟件,并在“Manual Control”面板中設置預熱溫度。預熱溫度應根據實驗材料的性質和要求進行選擇,以確保實驗結果的準確性。
口模安裝與夾具準備
在預熱過程中,可以進行口模的安裝和夾具的準備工作??谀5陌惭b通常需要將口模托外側涂上銅粉潤滑劑,并分別安裝在左右料筒底部(若做單料筒實驗則只能裝在左側)。安裝完成后,稍微擰緊即可。同時,配合壓料塞和清理桿,將毛細管口模從料筒頂部放入輕輕接著落在口模托上。
夾具的準備則包括選擇合適的夾具、轉子、傳感器等測量系統組件,并根據實驗要求進行安裝和調試。
軟件設置與參數導入
在口模安裝和夾具準備完成后,需要進行軟件設置和參數導入。首先,根據實際使用情況,點擊軟件左側示意圖的壓力傳感器和口模處,確認或選擇合適的壓力傳感器及口模(對于口模和壓力傳感器固定配置的毛細管流變儀,此步驟可省略)。然后,點擊“load test”,將預設好的測試參數文件導入到軟件中;如需另外定義測試類型和參數,則點擊“new test”選擇相應類型,并點擊“define test”定義測試口模、壓力傳感器、剪切速率范圍及取點數、測試溫度、預壓預熱條件、平衡條件、報警停機條件等參數。
實驗操作與數據采集
在設置完成后,開始進行實驗操作。根據實驗要求,將制備好的樣品放入夾具中,并啟動流變儀進行測試。在測試過程中,流變儀會施加一定的外力(通常是剪切力)于被測試物質上,以探究物質的流變特性。同時,流變儀會測量剪切應力和變形速率的關系,并將數據實時傳輸到計算機中進行處理和分析。
實驗結束與數據處理
實驗結束后,需要按照正確的順序關閉流變儀的各個部件。首先,取下測量夾具,并將測量夾具與轉筒清洗干凈;然后關閉主機電源、水浴和空氣壓縮機等設備;最后歸整好實驗儀器及器材。
在數據處理方面,可以通過計算機對實驗數據進行處理和分析,得出物質的流變性質如黏度、彈性模量、塑性流動指數等。同時,還可以根據實驗數據繪制剪切應力-剪切速率曲線等圖表,以便更好地理解和分析物質的流變特性。
二、流變儀的原理
流變儀的原理可以簡述如下:
外力施加與變形
流變儀通過施加外力(通常是剪切力)于被測試物質上,以探究物質的流變特性。外力可以由旋轉圓盤、轉子或缸體等組件提供。被測試物質在外力作用下會發生變形,導致產生剪切應力。
剪切應力與變形速率關系
流變儀通過測量剪切應力和變形速率的關系來確定物質的流變特性。通常情況下,流變儀會測量剪切應力、剪切應變、剪切速率等參數。這些參數可以反映物質在流動過程中的力學行為,從而得出物質的流變性質。
旋轉圓盤或轉子作用
流變儀一般通過旋轉圓盤或轉子來施加剪切力。被測試物質在旋轉圓盤或轉子表面形成一個薄層,稱為剪切層。剪切力通過剪切層傳遞給物質,使其發生變形。通過測量剪切應力和變形速率之間的關系,可以得出物質的流變特性。
流變性質分析
根據流變儀測量得到的剪切應力、剪切應變、剪切速率等參數,可以分析物質的流變性質。例如,黏度是反映物質流動阻力的一個指標,可以通過剪切應力與剪切速率之間的比值來計算;彈性模量是反映物質彈性變形能力的一個指標,可以通過剪切應力與剪切應變之間的比值來計算;塑性流動指數則是反映物質塑性流動能力的一個指標,可以通過剪切速率與剪切應力之間的函數關系來計算。
綜上所述,流變儀是一種重要的材料測試設備,其使用步驟包括實驗準備、開機與預熱、口模安裝與夾具準備、軟件設置與參數導入、實驗操作與數據采集以及實驗結束與數據處理等步驟。