Ин таҳқиқот баррасӣ кардааст, ки мастикаи бутилӣ бо пуркунандаҳои зиёд, яккомпонентӣ ва сусткунандаи аланга, ки дар хатти герметиконии байни сарпӯш ва табақи поёнии қуттии батареяи нақлиёти барқии батареядор истифода мешавад, дар таҷҳизоти истеҳсолӣ чӣ гуна ҷорӣ мешавад. Муҳаққиқон реометри гардишӣ, реометри капиллярӣ, низоми воқеии дозабандии автомобилӣ ва модели динамикаи ҳисоббарории моеъҳои COMSOL Multiphysics-ро якҷоя истифода кардаанд. Пас аз ислоҳи фишорҳое, ки бевосита дар болои аппликатор чен карда шудаанд, бо усули Bagley, «часпакии таҷҳизот»-и ҳосилшуда бо ченкуниҳои реометри капиллярии мизӣ мувофиқати хуб нишон додааст. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот preprint буда, аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст ва танҳо натиҷаҳои ба дастомада барои як формулаи мушаххаси тиҷоратии бутил ва низоми мавҷудаи дозабандии Ford-ро пешниҳод мекунад.

Мастикаи омӯхташуда маводи ғайриНютонӣ мебошад, ки бо зиёд шудани суръати буриш часпакии зоҳириаш кам мешавад, дорои шиддати ҷорӣшавӣ аст ва рафтори намоёни вискоэластикӣ нишон медиҳад. Дебити ҳадафии истеҳсолӣ 7,0 cm³/s дар таҷҳизоти мавҷуда ба ҳадди кори пайвастаи 20 MPa наздик шудааст ё аз он гузаштааст. Ҳисобҳо нишон доданд, ки масъала танҳо бо бештар гарм кардани мавод ҳал намешавад; таъминкунандаи мавод бинобар хавфи вайроншавии ҳароратӣ тавсия додааст, ки ҳарорати татбиқ аз 140 °C зиёд нашавад.

Модели ҳисоббарорӣ нишон дод, ки маҳдудияти асосии гидравликӣ дар аппликатор на соплои баромад, балки роҳи танги ҳалқашакли ҷараён дар атрофи клапани сӯзанӣ аст. Дар озмоишҳои физикӣ, ки радиуси клапан %30 зиёд карда шуд, коҳиши фишор тасдиқ гардид; дар аппликатори дароз коҳиши фишор то %38,3 гузориш шудааст. Афзоиши радиус ба андозаи %45, ки танҳо бо симулятсия арзёбӣ шуд, имкони корро то дебити 6,0 cm³/s ва суръати роботи 171 mm/s пешбинӣ кардааст. Ин натиҷа маънои онро надорад, ки ҳадафи ибтидоии 7,0 cm³/s пурра тасдиқ шудааст.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосии таҳқиқот ин аст, ки оё насос, воҳиди ченкунӣ ва аппликаторҳое, ки барои часпакҳои анъанавии автомобилӣ тарҳрезӣ шудаанд, метавонанд мастикаи батареягиро, ки шиддати ҷорӣшавӣ ва вискоэластикии хеле баландтар дорад, бо суръате интиқол диҳанд, ки ба вақти даври истеҳсолӣ мувофиқ бошад. Таҳқиқот махсусан санҷидааст, ки оё байни хусусиятҳои реологии дар лаборатория ченшудаи мавод ва дебит, фишор ва суръати роботи дар корхона мушоҳидашуда робитаи мустақим барқарор кардан мумкин аст.

Дар қуттиҳои батарея часпакҳо ва маводи герметиконӣ барои вазифаҳои гуногун истифода мешаванд: пайваст кардани ҳуҷайраҳо, муҳофизати шинаҳои ҷараён, дастгирии интиқоли гармӣ ва герметиконии пайванди сарпӯш-табака. Дар Расми 1 сарпӯши қуттии батарея бо зард ва хатти герметиконии канорӣ бо сурх нишон дода шудааст. Мавзӯи таҳқиқот татбиқи пайваста ва бо буриши дурусти ҳамин хатти канорӣ тавассути робот мебошад.

Чаро ин таҳқиқот муҳим аст?

Дар хатҳои анъанавии кузов, рангубор ва васлкунии ниҳоии автомобил таҷрибаи чандинсола бо пастаҳои насосшавандаи эпоксидӣ, PVC, полиуретанӣ ва резинӣ вуҷуд дорад. Баръакс, маводҳои дорои пуркунандаи зиёд, сусткунандаи аланга ё гармигузарон, ки дар бастаҳои батарея истифода мешаванд, метавонанд рафтори ҷараёни хеле фарқкунанда дошта бошанд. Часпакии якнуқтаӣ ё вақти ҷараёни прессӣ, ки дар мушаххасоти мавод дода мешавад, метавонад суръати воқеии буриш ва фишори таҷҳизотро, ки робот ҳангоми татбиқ дучор мешавад, ифода накунад.

Расми 2 нишон медиҳад, ки мавод ҳангоми насоскунӣ, пуркунии такрорӣ ва татбиқ бо суръатҳои бурише рӯ ба рӯ мешавад, ки тақрибан панҷ тартиби бузургиро фаро мегиранд. Дар татбиқи экструзионӣ суръати буриш тақрибан 10² s⁻¹, дар ҷараёни резиши дурдаст тақрибан 10³ s⁻¹ ва дар татбиқи резиш-гардиш тақрибан 10⁴ s⁻¹ шуда метавонад. Мастикае, ки дар суръати пасти буриш бояд ба қадри кофӣ устувор бошад, ҳангоми гузаштан аз каналҳои танги аппликатор ҳамзамон бояд то дараҷае ҷорӣ шавад, ки фишор аз ҳад зиёд боло наравад.

Маводи герметиконии омӯхташуда чӣ гуна сохтор дорад?

Маводи истифодашуда мастикаи бутилии яккомпонентӣ ва сусткунандаи аланга мебошад, ки вулканизатсия нашудааст ва одатан барои истеҳсоли тасма ё қисмҳои пешакӣ шаклдодашуда бо экструзияи винтӣ таркиббандӣ шудааст. Дар матритсаи резини бутил тригидрати алюминий, гили каолин, карбони сиёҳ ва силикаи дудшуда мавҷуданд. Миқдори пуркунандаҳо ва таносубҳои муфассали формулаи тиҷоратӣ ошкор нашудаанд.

Ин сохтори заррадор метавонад ба хусусиятҳои сусткунандаи аланга ва механикии мавод саҳм гузорад, аммо дар ченкуниҳои реологӣ таъсирҳое мисли лағжиши деворӣ, вайроншавии канорӣ ва шикастани шабакаҳои пуркунанда ба вуҷуд меорад. Аз ин рӯ, як арзиши ягонаи «часпакӣ» барои тавсифи тамоми рафтори истеҳсолии мавод кофӣ нест.

Намунаҳо чӣ гуна омода карда шуданд?

Картриджҳои мастика дар танӯри конвексионӣ дар 150 °C гарм ва рӯи коғази ҷудокунанда татбиқ карда шуданд. Намуна бо пресси Carver, ки то 121 °C гарм карда шуда буд, байни коғазҳои ҷудокунанда ба лавҳаҳои ғафсии 1,5 mm табдил дода шуд. Аз ин лавҳаҳо дискҳои диаметрашон 25,0 mm бурида шуданд ва барои ҳар ҳарорат ва ҳар навъи ченкунӣ намунаи нав истифода шуд.

Озмоишҳои реометри гардишӣ дар дастгоҳи TA Instruments ARES G2 бо плитаҳои параллелии аз пӯлоди зангногир, диаметрашон 25,0 mm, гузаронида шуданд. Фосилаи байни плитаҳо дар ҳудуди 0,75–1,0 mm нигоҳ дошта шуд ва ченкуниҳо дар танӯри конвексияи маҷбурӣ ва атмосфераи нитроген анҷом гирифтанд. Пас аз интизории оромиши ҳароратӣ ва механикии намунаҳо ченкунӣ оғоз шуд.

Озмоишҳои деформатсияи динамикӣ чӣ нишон доданд?

Сканҳои деформатсияи динамикӣ дар фосилаи 100–160 °C бо қадамҳои 10 °C иҷро шуданд. Намунаҳо дар ҳар ҳарорат 180 сония нигоҳ дошта шуданд; амплитудаи деформатсия аз %0,01 то %100 скан шуд ва басомад дар 1,0 Hz собит нигоҳ дошта шуд. Ин озмоишҳо барои муайян кардани минтақаи хаттии вискоэластикӣ ва шиддати зоҳирии ҷорӣшавӣ истифода шуданд.

Вобастагии шиддати ҷорӣшавӣ аз ҳарорат дар таҳқиқот бо шакли зерин аз Arrhenius дода шудааст:

\[ \ln(\tau_y)=\frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_R}\right) \]

• \(\tau_y\): шиддати зоҳирии ҷорӣшавӣ, Pa.
• \(E_a\): энергияи фаъолсозии раванди ҷорӣшавӣ, J/mol.
• \(R\): доимии гази идеалӣ, 8,314 J/(mol·K).
• \(T\): ҳарорати мутлақи озмоиш, K.
• \(T_R\): ҳарорати истинод, K.

Дар Расми 4b арзиши R²-и мувофиқати хаттӣ 1,00 ва ифодаи хаттӣ \(y=2,65x+1,84\) нишон дода шудааст. Аммо дар Муодилаи 1-и навишташуда собити иловагӣ ё шиддати истинодии ҷорӣшавӣ вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, муодила ва буриши аз сифр фарқкунандаи график якдигарро пурра инъикос намекунанд; таҳқиқот дар ин ҷо бе ислоҳ, ба ҳамон шакле, ки дода шудааст, нақл мешавад.

Энергияи фаъолсозии ҳисобшуда барои ҷорӣшавӣ 22,0 kJ/mol мебошад. Муаллифон ин қиматро аз 18,2 kJ/mol барои часпаки эпоксидии бурмагӣ ва 14,4 kJ/mol барои мастикаи рӯизаминии резинӣ, ки қаблан омӯхта шудаанд, баландтар ёфтаанд. Ин муқоиса нишон медиҳад, ки оғози ҷараёни мастикаи бутил ба тағйирёбии ҳарорат ҳассостар аст.

Модули нигоҳдорӣ \(G'\) аз деформатсияҳои паст сар карда, тақрибан дар атрофи %0,1 деформатсия коҳиш ёфтааст. Муаллифон ин нармшавии деформатсиониро бо таъсири Payne алоқаманд кардаанд. Таъсири Payne рафтори ғайрихаттӣ дар резинаҳои пуршуда мебошад, ки бо вайрон шудани агрегатҳои пуркунанда, шабакаҳои байниагрегатӣ ё таъсирҳои полимер-пуркунанда таҳти деформатсия алоқаманд карда мешавад.

Дар каҷҳои шиддат ҷорӣшавии думарҳилавӣ дида шуд. Мувофиқи шарҳи пешниҳодкардаи муаллифон, марҳилаи аввал метавонад ба вайроншавии шабакаи байни агрегатҳои пуркунанда ва марҳилаи дуюм ба вайроншавии сохтори дохилии худи агрегатҳо вобаста бошад. Аммо азбаски дар формулаи тиҷоратӣ озмоишҳои махсуси механизми мушаххас иҷро нашудаанд, ин тавзеҳ механизми бевосита исботшуда нест.

Модулҳои нигоҳдорӣ ва талафотро чӣ гуна бояд шарҳ дод?

Часпакии комплексӣ аз модулҳои нигоҳдорӣ ва талафот бо робитаи зерин ҳисоб шудааст:

\[ \eta^*=\sqrt{\left(\frac{G'}{\omega}\right)^2+\left(\frac{G''}{\omega}\right)^2} \]

• \(\eta^*\): часпакии комплексӣ, Pa·s.
• \(G'\): модули нигоҳдорӣ, ки қобилияти захира кардани энергияи эластикиро ифода мекунад, Pa.
• \(G''\): модули талафот, ки талафи энергияи часпакро ифода мекунад, Pa.
• \(\omega\): басомади кунҷӣ, rad/s.

Дар Расми 5 бо баланд шудани ҳарорат аз 100 °C то 150 °C \(G'\) коҳиш ёфтааст. Дар басомадҳои паст \(G''\), дар басомадҳои баланд бошад \(G'\) бартарӣ дошт. Ба ибораи дигар, мастика дар миқёсҳои дарозтари вақт бештар ҷорӣ ва дар миқёсҳои кӯтоҳтар бештар эластикӣ рафтор кардааст. Бо боло рафтани ҳарорат, ба басомадҳои баландтар гузаштани буриши \(G'\) ва \(G''\) ҳамчун кӯтоҳ шудани вақти релаксатсия шарҳ дода шудааст.

Чаро реометри гардишӣ танҳо кофӣ набуд?

Дар озмоишҳои буриши собит суръати буриш дар ҳудуди 0,01–50 s⁻¹ скан карда шуд. Сканҳои ҷараён дар 300 сония анҷом ёфтанд; ченкуниҳои бар асоси мувозинат бошад дар фосилаи 0,05–5,0 s⁻¹ гузаронида шуданд. Дар шароити пешбуриши паст аз сабаби вақти дарози релаксатсияи намуна, ҷавоби вискоэластикӣ ва тиксотропияи эҳтимолӣ афзоишҳои ғайрифизикии часпакӣ мушоҳида шуданд.

Дар Расми 6 таъсирҳои канорӣ тақрибан дар 3 s⁻¹ оғоз шуданд. Дар сканҳои ҷараёне, ки барои расидан ба мувозинат дарозтар интизор мешуданд, ин вайроншавӣ дар суръатҳои пасттари буриш пайдо шуд. Аз ин рӯ, ченкуниҳои плитаи параллелӣ натавонистанд тамоми фосилаи тақрибан 0,1–10⁴ s⁻¹-и дар истеҳсол мушоҳидашавандаро боэътимод фаро гиранд.

Реометри капиллярӣ ҷараёни истеҳсолиро чӣ гуна ифода кард?

Дар реометри капиллярӣ мавод бо поршен аз қолаби танг гузаронида шуд ва аз фишори ҳосилшуда шиддати зоҳирии буриш ва часпакии зоҳирӣ ҳисоб гардид. Дар дастгоҳи Gottfert Rheograph 20 радиуси поршен 7,5 mm, дарозии қолаб 32,0 mm ва радиуси қолаб 0,5 mm буд. Ченкуниҳо дар ҳудуди тақрибан 3–10.000 s⁻¹ суръати зоҳирии буриш анҷом шуданд.

Суръати зоҳирии буриш, ки бо фарзияи ҷараёни Нютонӣ ҳисоб шудааст:

\[ \dot{\gamma}_{app}=\frac{4Q}{\pi R^3} \]

Дар ин ҷо \(Q\) дебити ҳаҷмиро (m³/s) ва \(R\) радиуси қолаби капилляриро (m) нишон медиҳад. Ин баробарӣ нишон медиҳад, ки гузаронидани ҳамон дебит аз канали тангтар суръати буришро хеле зиёд мекунад; радиус дар махраҷ бо дараҷаи сеюм ҷойгир аст.

Шиддати зоҳирии буриш дар девор:

\[ \tau_R=\frac{\Delta P R}{2L} \]

\(\Delta P\) пастшавии фишор дар тӯли капилляр (Pa), \(L\) дарозии қолаб (m), \(R\) радиуси қолаб (m) ва \(\tau_R\) шиддати зоҳирии буриш дар девор (Pa) мебошад.

Часпакии зоҳирӣ бошад:

\[ \eta_{app}=\frac{\tau_R}{\dot{\gamma}_{app}} \]

Ин қимат хусусияти собити бунёдии мавод нест, балки часпакии зоҳириест, ки аз ҳарорати нишон додашуда, суръати буриш, геометрия ва шароити ислоҳ вобаста аст.

Дебити зарурии истеҳсолӣ чӣ гуна ҳисоб шуд?

Бо истифода аз буриши лентаи мастика, дарозии умумӣ ва вақти даври татбиқ, дебити зарурӣ чунин муайян шудааст:

\[ Q=\frac{A_c L_b}{t_c} \]

• \(A_c\): масоҳати буриши лентаи мастика, m².
• \(L_b\): дарозии умумии лентаи татбиқшаванда, m.
• \(t_c\): вақти даври татбиқ, s.
• \(Q\): дебити ҳаҷмии зарурӣ, m³/s.

Барои буриши ҳадафӣ ва вақти давр дебити зарурӣ 7,0 × 10³ mm³/s, яъне 7,0 cm³/s ҳисоб шудааст. Дар соплои диаметри дохилиаш чаҳор миллиметр ин дебит ба тақрибан 1.114,1 s⁻¹ суръати зоҳирии буриш мувофиқ аст.

Коҳиши часпакӣ бо буриш то чӣ андоза равшан аст?

Каҷҳои ҷараёни реометри капиллярӣ бо қонуни қувваи зерин моделсозӣ шудаанд:

\[ \eta_{app}=m\dot{\gamma}_{app}^{\,n-1} \]

\(m\) индекси консистенсия бо воҳиди Pa·sⁿ, ва \(n\) индекси ҷараёни беандозаро ифода мекунад. Дар ҳар се ҳарорат \(n<1\) буд, ки ба коҳиши возеҳи часпакӣ бо зиёд шудани буриш ишора мекунад. Ҳангоми тез маҷбур шудан, часпакии зоҳирии мавод кам мешавад, аммо дар суръатҳои пасти буриш ва оғози ҷараён муқовимати хеле бештар нишон медиҳад.

Ҷадвал нишон медиҳад, ки дар ҳамон суръати истеҳсолии буриш, бо баланд шудани ҳарорат часпакии зоҳирӣ аз 79,9 Pa·s то 59,5 Pa·s кам мешавад. Аммо ченкуниҳои 150 ва 160 °C барои тавсифи реологии мавод истифода шуданд; таъминкунанда барои пешгирии вайроншавии ҳароратӣ тавсия додааст, ки ҳарорати воқеии татбиқ аз 140 °C зиёд нашавад.

Чаро робитаи Cox-Merz истифода нашуд?

Қоидаи Cox-Merz дар баъзе маводҳо часпакии комплексиро дар басомади кунҷӣ бо часпакии буриши собит дар ҳамон қимати ададии суръати буриш баробар мекунад:

\[ \eta(\dot{\gamma})=\left|\eta^*(\omega)\right|_{\dot{\gamma}=\omega} \]

Дар Расми 8 барои мастикаи бутил қиматҳои часпакии комплексӣ аз қиматҳои часпакии капиллярӣ дар басомад ва суръати буриши эквивалентӣ баландтар боқӣ мондаанд. Аз ин рӯ, ченкуниҳои осиллятсияи амплитудаи хурд ҷараёни саноатии бо фишор рондашударо мустақим ифода накардаанд. Дар назорати сифат такя танҳо ба маълумоти осиллятсионӣ метавонад боиси баҳодиҳии нодурусти фишори истеҳсолӣ гардад.

Низоми дозабандӣ чӣ гуна ба реометр табдил дода шуд?

Дар низоми саноатӣ насоси ҷойивазкунандаи 57:1, шлангҳои гармшудаи бо PTFE пӯшонидашуда, воҳидҳои ченкунии tandem LIFO-и ба роботи Fanuc пайваст ва аппликатори клапани сӯзанӣ истифода шуданд. Диаметри дохилии воҳиди ченкунӣ 45 mm, ҳаҷми максималии доза 160 cm³ ва дараҷаи номиналии максималии фишор 27 MPa буд. Аммо барои осеб надидани механизми барқии ченкунӣ фишори кори пайваста набояд аз 20 MPa зиёд шавад.

Муҳаққиқон бевосита дар болои аппликатор табдилдиҳандаи калибршудаи фишори Omega PX61C1-5KGV насб карданд. Бо ин роҳ низоми саноатӣ мисли реометри капиллярӣ арзёбӣ шуд, ки фишор дарҳол пеш аз қолаб чен мешавад. Барои ҷудо кардани фишори иловагии вобаста ба вуруд ва баромад се сопло бо радиуси собити 2,0 mm ва дарозии 1,0, 25,0 ва 66,0 mm истифода шуданд.

Чаро ислоҳи Bagley зарур аст?

Ҳангоми аз зарфи васеъ ба канали танг даромадани маводи вискоэластикӣ, он фишурда мешавад; дар баромад бошад бинобар барқароршавии эластикӣ метавонад варам кунад. Фишори умумии ченшуда на танҳо соиши дохили қубур, балки таъсирҳои вуруд ва баромадро низ дар бар мегирад. Усули Bagley бо истифода аз ченкуниҳо дар таносубҳои гуногуни дарозӣ/радиус ин ҷузъҳои иловагии фишорро ҷудо мекунад.

Дар Расми 9 дида мешавад, ки пеш аз ислоҳ часпакии таҷҳизот ба геометрияи сопло сахт вобаста аст. Хатҳои Bagley дар Расми 10 барои ҳар суръати буриш ҳадди ақал R²-и 0,99 додаанд. Пас аз татбиқи ислоҳ каҷҳои се геометрияи гуногун дар як каҷи ҷараён муттаҳид шуданд.

Расми 11 нишон медиҳад, ки маълумоти таҷҳизоти саноатии бо Bagley ислоҳшуда бо маълумоти реометри капиллярии мизӣ дар 150 °C хуб мувофиқат мекунад. Ҳамин тавр, байни часпакии лабораторӣ ва фишору дебити корхона робитаи мустақим барқарор шуд. «Часпакии таҷҳизот» дар ин ҷо қимати зоҳириест, ки аз ислоҳи Bagley ва фарзияҳои ҷараёни истифодашуда вобаста аст.

Чаро таҷҳизоти мавҷуда ҳадафи истеҳсолиро иҷро накард?

Дар озмоишҳо бо се партияи гуногуни мавод байни фишори воҳиди ченкунӣ, дебит ва часпакии бо Bagley ислоҳшуда робитаҳои қавии хаттӣ ё қонуни қувва пайдо шуданд. R²-и робитаи байни воҳиди ченкунӣ ва пастшавии фишор дар аппликатор 1,00 гузориш шудааст.

Дар дебити ҳадафии 7,0 cm³/s фишор вобаста ба партияи мавод ба ҳадди кори пайвастаи 20 MPa наздик шуд ё аз он гузашт. Хулоса шуд, ки бо конфигуратсияи ибтидоии таҷҳизот барои расидан ба вақти давр ду робот ва ду низоми ҷудогонаи дозабандӣ лозим мешавад.

Ҳангоми %81,3 зиёд кардани дарозии аппликатор барои ҷой додани низоми дарки тасвир ва кор кардан болои табақи пуршудаи батарея мушкил шадидтар шуд. Аппликатори дароз ҳатто дар дебити танҳо 1,74 cm³/s тақрибан 21,7 MPa фишор ба вуҷуд овард. Ин фишор аз ҳадди кори пайваста баландтар аст.

Дар матн ин натиҷа ҳамчун 21,7 ± 0,03 MPa ва дар қавс 217,3 ± 2,5 bar дода шудааст. Табдили қиматҳои марказӣ мувофиқ аст, аммо ±0,03 MPa ба ±2,5 bar баробар нест. Табдили воҳиди номуайяниҳо дар матн пайваста пешниҳод нашудааст.

Модели ҷараён чӣ гуна сохта шуд?

Рафтори мавод бо шиддати ҷорӣшавӣ ва коҳиши часпакӣ бо буриш бо модели Herschel-Bulkley ифода шудааст:

\[ \dot{\gamma}=0 \quad \text{eğer} \quad \tau<\tau_y \]

\[ \tau=\tau_y+k\dot{\gamma}^{\,n} \quad \text{eğer} \quad \tau\geq\tau_y \]

• \(\tau\): шиддати буриш, Pa.
• \(\tau_y\): шиддати ҷорӣшавӣ, ки барои оғози ҷараён бояд гузашт, Pa.
• \(k\): индекси консистенсия.
• \(n\): индекси ҷараён.
• \(\dot{\gamma}\): суръати буриш, s⁻¹.

Барои ҳамвор кардани номутаассилии математикӣ дар нуқтаи ҷорӣшавӣ шакли Herschel-Bulkley-Papanastasiou истифода шудааст:

\[ \eta_{app}=\frac{\tau_y}{\dot{\gamma}}\left[1-\exp(-m_p\dot{\gamma})\right]+k\left(\frac{\dot{\gamma}}{\dot{\gamma}_{ref}}\right)^{n-1} \]

Дар модел \(m_p=10\) сония ва суръати истинодии буриш \(\dot{\gamma}_{ref}=1\) s⁻¹ гирифта шудааст. Моеъ ҳамчун фишурданашаванда, ғайриэластикӣ ва ғайриНютонӣ муаррифӣ шудааст. Гарчанде маводи воқеӣ хусусиятҳои намоёни вискоэластикӣ нишон медиҳад, дар модели ҳисоббарорӣ шиддатҳои эластикии вобаста ба вақт мустақим ҳал нашудаанд.

Лағжиши деворӣ чӣ гуна ба модел дохил карда шуд?

Маводҳои дорои пуркунандаи зиёд метавонанд дар минтақаи ҳамсояи девори канал бо суръате фарқкунанда аз қисми боқимондаи масса ҳаракат кунанд. Ин лағжиши деворӣ фишор ва часпакии зоҳириро коҳиш медиҳад. Дар Расми иловагии S2 фарқи каҷҳои ба дастомада дар қолабҳои радиусашон 0,5 ва 1,0 mm ҳамчун далели лағжиши деворӣ арзёбӣ шудааст.

Суръатҳои ҳисобшудаи лағжиши деворӣ дар фосилаи 27–69 mm/s мебошанд. Дар модели COMSOL шарти сарҳадии лағжиши Navier истифода шудааст; масалан, ҳангоми дебити вуруди 4,0 cm³/s бо истифода аз суръати лағжиши 32,0 mm/s байни фишорҳои ченшуда ва ҳисобшудаи аппликатор мувофиқати хуб ба даст омад. Расми 14b нишон медиҳад, ки модели бе лағжиши деворӣ фишорро зиёд арзёбӣ кардааст, дар ҳоле ки модели дорои лағжиш ба ченкуниҳо наздик шудааст.

Кадом қисми аппликатор фишорро баланд кард?

Дар Расми 13 нишон дода шудааст, ки мавод аз канали ҳалқашакл байни сӯзан ва корпуси клапан мегузарад. Андозаи ин фосила бо \(R_v-R_n\) муайян шудааст. Дар ин ҷо \(R_v\) радиуси дохилии клапан ва \(R_n\) радиуси сӯзан мебошад.

Дар симулятсияҳо %25 зиёд кардани диаметри сопло ё канали пеш аз аппликатор фишорро ба таври назаррас кам накард. Баръакс, %30 зиёд кардани радиуси клапан роҳи танги ҳалқашакли ҷараёнро васеъ карда, коҳиши равшани фишор дод. %16,7 кам кардани радиуси сӯзан беҳбудии иловагӣ ба вуҷуд овард.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки маҳдудияти асосии низом танҳо соплои баромад нест. Қисми зиёди талафи фишор дар канали дарозу танги ҳалқашакл дар атрофи клапани сӯзанӣ ба вуҷуд омадааст.

Оё озмоишҳои физикӣ симулятсияро тасдиқ карданд?

Аппликаторҳои назоратӣ ва дароз пеш ва баъд аз %30 зиёд кардани радиуси клапан дар 140 °C санҷида шуданд. Дар аппликатори назоратӣ ҳангоми суръатҳои роботи 50 ва 100 mm/s фишори воҳиди ченкунӣ зиёда аз %10 кам шуд. Дар аппликатори дароз бо зиёд кардани фосилаи ҳалқашакл муаллифон коҳиши %38,3 фишорро гузориш карданд.

Дар Расми 16b аппликатори назоратии дароз дар суръати 50 mm/s тақрибан бо 21,7 MPa аз ҳад боло дида мешавад, дар ҳоле ки роҳи васеъшудаи ҷараён фишорро аз ҳад поён овардааст. Аппликатори дарози аз нав тарҳрезишуда дар суръати 100 mm/s тақрибан дар наздикии ҳадди 20 MPa кор кардааст. Шарҳ дода нашудааст, ки сутунҳои хатогии график кадом ченаки оморӣ ва чанд такрорро нишон медиҳанд.

Дар симулятсияҳои минбаъда пешбинӣ шудааст, ки бо %45 зиёд кардани \(R_v\) дар дебити 6,0 cm³/s фишорро аз ҳадди 20 MPa поён нигоҳ доштан мумкин аст. Ин дебит ба суръати роботи 171 mm/s мувофиқ аст. Натиҷаи тағйири тарҳи %45 ба симулятсия асос ёфтааст; таҳқиқот барои ин геометрияи ниҳоӣ озмоиши прототипи физикиро гузориш накардааст.

Номувофиқии воҳид дар Расми 15

Дар шарҳи Расми 15 дебити 4,0 cm³/s ҳамчун 4,0 × 10⁻³ m³/s навишта шудааст. Дар асл 4,0 cm³/s ба 4,0 × 10⁻⁶ m³/s баробар аст. Дар ҷумлаҳои пешини ҳамин бахш барои 4,0 cm³/s қимати 4 × 10⁻⁶ m³/s истифода шудааст. Аз ин рӯ, дараҷаи дар шарҳи Расми 15 навишташуда бо табдили воҳиди дохили матн мувофиқ нест.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Мастикаи бутилии дорои пуркунандаи зиёд маводи ғайриНютонӣ буда, шиддати возеҳи ҷорӣшавӣ ва коҳиши часпакӣ бо буриш нишон медиҳад.
• Реометри анъанавии плитаи параллелӣ бинобар таъсирҳои канорӣ натавонист суръатҳои баланди буриши истеҳсолиро танҳо чен кунад.
• Робитаи Cox-Merz барои ин формула амал намекунад; часпакии осиллятсионӣ ҷараёни капилляриро мустақим ифода накард.
• Фишорҳои аппликатори бо Bagley ислоҳшуда бо натиҷаҳои реометри капиллярии мизӣ мувофиқати хуб нишон доданд.
• Қисми маҳдудкунандаи асосӣ дар аппликатори мавҷуда роҳи ҳалқашакли ҷараён дар атрофи клапани сӯзанӣ аст.
• Коҳиши фишор дар натиҷаи %30 зиёд кардани радиуси клапан дар озмоишҳои физикии дозабандӣ тасдиқ шуд.
• Ба назар гирифтани лағжиши деворӣ мувофиқати байни фишорҳои ҳисобшуда ва ченшударо беҳтар кард.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Муқовимати оташ ё бехатарии батареяи мастикаи ҳамчун сусткунандаи аланга тавсифшуда дар ин таҳқиқот санҷида нашудааст.
• Иҷрои дарозмуддати герметиконӣ нисбат ба об, намӣ ё газ арзёбӣ нашудааст.
• Тобоварии қуттии батарея дар тӯли умри автомобил нисбат ба ларзиш, зарба, даврҳои ҳароратӣ ё зангзанӣ омӯхта нашудааст.
• Натиҷаи 6,0 cm³/s барои афзоиши %45 радиуси клапан тасдиқи прототипи физикӣ нест, балки натиҷаи симулятсия аст.
• Нишон дода нашудааст, ки дебити ибтидоии ҳадафии 7,0 cm³/s бо як низом ва геометрияи ниҳоӣ ба таври бехатар тасдиқ шудааст.
• Натиҷаҳоро мустақиман ба ҳамаи мастикаҳои бутилӣ, ҳамаи бастаҳои батарея ё таҷҳизоти истеҳсолкунандагони гуногун умумӣ кардан мумкин нест.
• Таҳқиқот вайроншавии дарозмуддати ҳароратиро аз 140 °C боло ба таври таҷрибавӣ чен накардааст.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадоманд?

Ҷиҳати қавитарини таҳқиқот дар он аст, ки реологияи бунёдӣ, ченкунии таҷҳизоти саноатӣ ва тарҳи ҳисоббарориро дар як занҷири ягонаи тасдиқ муттаҳид кардааст. Ченкуниҳои лабораторӣ танҳо гузориш нашуда, ба фишори воқеии дозабандӣ пайваст карда шудаанд. Ислоҳи Bagley таъсири геометрияҳои гуногуни соплоро ҷудо кардааст ва робитаи фишор-часпакӣ дар чанд партияи мавод омӯхта шудааст.

Қувваи дуюми муҳим он аст, ки модел мустақиман бо таҷриба санҷида шудааст. Васеъ кардани фосилаи клапан аввал виртуалӣ арзёбӣ шуда, сипас тағйири %30 дар озмоишҳои физикии аппликатор санҷида шудааст. Ба назар гирифтани лағжиши деворӣ дар модел низ фарқи байни ченкунӣ ва симулятсияро коҳиш додааст.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот кадоманд?

Таҳқиқот ба як формулаи тиҷоратии мастикаи бутилӣ равона шудааст ва таносубҳои пуркунандаҳо ошкор нашудаанд. Гарчанде гуфта мешавад, ки барои ҳар ҳарорат ва навъи озмоиш намунаи нав истифода шудааст, шумораи умумии такрорҳо, коэффисиентҳои тағйирёбӣ ва фосилаҳои эътимод ба таври муфассал пешниҳод нашудаанд. Маънои сутунҳои хатогии Расми 16 шарҳ дода нашудааст.

Модели COMSOL ҷараёнро ҳамчун моеъи ғайриэластикии навъи Herschel-Bulkley муаррифӣ кардааст. Дар ҳоле ки озмоишҳои динамикӣ рафтори қавии вискоэластикӣ ва ҷорӣшавии думарҳилавиро нишон медиҳанд. Гарчанде таъсирҳои вуруд-баромад бо ислоҳи Bagley ва лағжиши деворӣ бо шарти Navier ба назар гирифта шудаанд, шиддатҳои эластикии вобаста ба вақт бо модели пурраи конститутсионии вискоэластикӣ ҳал нашудаанд.

Самаранокии воқеии герметиконии мавод, пиршавии ҳароратӣ, рафтори оташ, устувории дарозмуддат дар қуттии батарея ва пойдорӣ дар шароити гуногуни муҳитӣ аз доираи таҳқиқот берунанд. Илова бар ин, таҳқиқот аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.

Ин барои саноат ва истеҳсолот чӣ маъно дорад?

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки мутобиқ кардани мастикаи нави батарея ба таҷҳизоти мавҷудаи автомобилӣ танҳо бар асоси часпакии каталогӣ кофӣ нест. Тарҳи истеҳсол бояд шиддати ҷорӣшавии мавод, часпакии он дар суръатҳои гуногуни буриш, лағжиши деворӣ, ҳарорати иҷозашуда, геометрияи каналҳои танг ва вақти даврро якҷоя арзёбӣ кунад.

Ин равиш метавонад қисми озмоишу хатои гаронро ба марҳилаи ченкунии лабораторӣ ва моделсозии ададӣ интиқол диҳад. Аммо таҳқиқот барои як низоми мушаххас намунаи методологӣ медиҳад; ин маънои кафолати муваффақияти миқёси тиҷоратӣ барои ҳамаи маводҳо ва хатҳоро надорад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи техникии озмоиш

Хулосаи техникии натиҷаҳои асосӣ

Дар таҳқиқот p-қиматҳои бар асоси санҷиши гипотеза ё омори классикии инференсиалӣ истифода нашудаанд. Арзёбӣ асосан ба каҷҳои ҷараён, коэффисиентҳои мувофиқати модел, робитаҳои фишор-дебит ва муқоисаҳои озмоиш-симулятсия такя мекунад. Гарчанде дар баъзе графикҳо сутунҳои хато мавҷуданд, нишон дода нашудааст, ки онҳо инҳирофи стандартӣ, хатои стандартӣ ё ченаки дигари номуайяниро ифода мекунанд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи аслии пурраи таҳқиқот: On the rheology of a highly filled butyl sealant in dispensing for battery electric vehicle manufacturing

Муаллифон ва тартиб: Nick Kamar, John Hill, Dan Ondrus, Brad Sochacki

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Зикр нашудааст.

Муаллифи масъул: Nick Kamar

Пайвандҳои муассисавӣ:

• Nick Kamar ва John Hill: Research and Advanced Engineering, Ford Motor Company, 2101 Village Rd., Dearborn, Michigan 48124, ИМА.
• Dan Ondrus ва Brad Sochacki: Manufacturing Technology Development Center, Ford Motor Company, 25111 Glendale, Redford Township, Michigan 48239, ИМА.

Навъи манбаъ: Таҳқиқоти preprint, ки реологияи таҷрибавӣ, озмоиши саноатии дозабандӣ ва моделсозии динамикаи ҳисоббарории моеъҳоро муттаҳид мекунад.

Ҳолати баррасӣ: Ин таҳқиқот preprint аст ва аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.

Соли нашр: 2026. Дар дохили файл рӯзи дақиқи боргузорӣ ба SSRN нишон дода нашудааст.

DOI: 10.2139/ssrn.6947715. Маълумоти DOI дар матни таҳқиқот ба таври возеҳ навишта нашудааст; он тавассути сабти берунии библиографӣ, ки ба рақами сабти SSRN пайваст аст, тасдиқ шудааст.

Маҷалла: Нашр дар маҷаллаи баррасишуда тасдиқ нашудааст.

Платформаи нашр: SSRN.

Ношири аслӣ: Мавҷуд нест. SSRN платформаи preprint ва таҳқиқоти ибтидоӣ мебошад, ки аз ҷониби Elsevier идора мешавад; маҷалла ё ношири баррасишуда нест.

Сабти расмӣ:Саҳифаи расмии таҳқиқот дар SSRN

Пайванди DOI:https://doi.org/10.2139/ssrn.6947715

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо ё манфиатҳои рақобаткунанда вуҷуд надорад.

Сипосгузорӣ: Муаллифон ба Ewa Gorski аз Ford Motor Company барои саҳм дар мушаххасоти муҳандисии мавод миннатдорӣ баён кардаанд.

Ин шарҳи илмии тоҷикӣ дар асоси матни асосӣ, муодилаҳо, ҷадвалҳо, расмҳо ва маълумоти иловагии таҳқиқоти боршуда омода шудааст. Натиҷаҳои илмие, ки дар таҳқиқот нестанд, илова нашудаанд. Маълумоти библиографӣ, аз ҷумла DOI, платформа ва ҳолати нашр, алоҳида санҷида шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот инҳоянд: аз баррасии ҳамтоён нагузаштан, тамаркуз ба як формулаи тиҷоратӣ, ошкор нашудани таносубҳои пуркунанда, нокифоя шарҳ додани шумораи такрорҳо ва маънои сутунҳои хато, пурра вискоэластикӣ набудани модели ҷараён, аз ҷиҳати физикӣ тасдиқ нашудани тағйири геометрияи %45 ва санҷида нашудани иҷрои герметиконӣ, оташ, устуворӣ ё умри автомобил.

Дар матн байни Муодилаи 1 ва ҳади буриши Расми 4b, табдили номуайянии қимати 21,7 MPa ва воҳиди дебит дар Расми 15 номувофиқиҳои пешниҳодӣ мавҷуданд. Ин нуқтаҳо бе ислоҳи хомӯшонаи таҳқиқот, бо нигоҳ доштани ифодаҳои аслӣ шарҳ дода шудаанд.