Viscosity Measurement
ویسکوزیته یکی از اساسیترین ویژگیهای رئولوژیکی پلیمرهاست که رفتار جریان آنها را در حالت مذاب تعیین میکند. این پارامتر مستقیماً بر تعادل جریان در قالب، فشار تزریق، نیروی گیره و بروز عیوبی مانند air traps و weld lines اثرگذار است.
خلاصهی تست
در این آزمایش، مقاومت مذاب پلیمری در برابر جریان تحت نرخهای برشی مختلف اندازهگیری میشود تا رفتار سیالیت ماده مشخص گردد.
دو دستگاه اصلی مورد استفاده عبارتاند از:
-
Capillary Rheometer:
برای نرخهای برشی بالا (شرایط مشابه قالبگیری تزریقی). در این روش، مذاب از یک لولهی باریک (capillary) عبور داده میشود و افت فشار در طول لوله اندازهگیری میگردد.
خروجی این آزمایش منحنیای است که تغییر ویسکوزیته با نرخ برشی را نشان میدهد. -
Rotational Rheometer:
برای نرخهای برشی پایینتر و تحلیل رفتار زمانی و وابستگی به دما. در این دستگاه، پلیمر بین دو صفحه یا مخروط قرار گرفته و گشتاور چرخش اندازهگیری میشود.
هدف اصلی: دستیابی به رفتار واقعی جریان پلیمر برای استفاده در شبیهسازیهای مهندسی و تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند تزریق.
نمودار و تحلیل
نمودار پیشنهادی:
محور افقی (X): نرخ برشی (Shear Rate, s⁻¹)
محور عمودی (Y): ویسکوزیته (Viscosity, Pa·s)
توضیح و تفسیر:
-
در بخش ابتدایی منحنی، ویسکوزیته تقریباً ثابت است (ناحیهی جریان آرام).
-
با افزایش نرخ برشی، ویسکوزیته کاهش مییابد → پدیدهی Shear-Thinning.
این رفتار ناشی از جهتگیری و باز شدن زنجیرههای پلیمری است.
-
در دماهای بالاتر، منحنی پایینتر قرار میگیرد (کاهش ویسکوزیته در اثر افزایش انرژی حرارتی).
-
در نرخهای خیلی بالا ممکن است منحنی ناپایدار شود که معمولاً به دلیل افزایش دمای موضعی یا تخریب زنجیرههاست.
تحلیل صنعتی:
-
مواد با ویسکوزیتهی بالا → نیاز به فشار تزریق بیشتر و خطر پر نشدن قالب.
-
مواد با ویسکوزیتهی پایین → پر شدن سریعتر اما احتمال ایجاد jetting یا flash.
بنابراین دانستن رفتار دقیق ویسکوزیته برای طراحی راهگاهها، فشار تزریق و جلوگیری از عیوب حیاتی است.
جمعبندی
اندازهگیری ویسکوزیته گام نخست در شناخت رفتار جریان پلیمرهاست.
بدون این دادهها، هیچ مدلسازی دقیقی در نرمافزارهای CAE امکانپذیر نیست.
اطلاعات حاصل از رئومترها پایهی اصلی طراحی قالب، بهینهسازی فرآیند و ساخت مدل دیجیتال ماده (Material Digital Twin) هستند.
