Ushbu tadqiqot akkumulyatorli elektr transport vositalarining batareya qutisi qopqog‘i bilan pastki tagligi orasidagi germetiklash chizig‘ida qo‘llaniladigan yuqori darajada to‘ldirilgan, bir komponentli va alangani sekinlashtiruvchi butil asosli mastikaning ishlab chiqarish uskunasida qanday oqishini o‘rgangan. Tadqiqotchilar aylanuvchi reometr, kapillyar reometr, haqiqiy avtomobil dozalash tizimi va COMSOL Multiphysics hisoblash gidrodinamikasi modelidan birgalikda foydalangan. Aplikatorning bevosita yuqorisida o‘lchangan bosimlarni Bagley usuli bilan tuzatish natijasida olingan “uskuna viskoziteti” stol usti kapillyar reometr o‘lchovlari bilan yaxshi mos kelgan. Biroq tadqiqot ekspertlar taqrizidan o‘tmagan preprint bo‘lib, faqat muayyan tijoriy butil formulatsiyasi va mavjud Ford dozalash tizimi uchun olingan natijalarni taqdim etadi.

O‘rganilgan mastika siljish tezligi oshgani sari ko‘rinma viskoziteti kamayadigan, oqish chegarasiga ega va yaqqol viskoelastik xatti-harakat ko‘rsatadigan Nyuton bo‘lmagan materialdir. Ishlab chiqarish uchun ko‘zlangan 7,0 cm³/s sarf mavjud uskunada 20 MPa uzluksiz ishlash chegarasiga yaqinlashgan yoki undan oshgan. Hisob-kitoblar muammoni faqat materialni ko‘proq qizdirish bilan hal qilib bo‘lmasligini ko‘rsatgan; material yetkazib beruvchisi termik buzilish xavfi sabab qo‘llash harorati 140 °C’dan oshmasligini tavsiya qilgan.

Hisoblash modeli aplikatordagi eng katta gidravlik cheklov chiqish soplosidan ko‘ra ignali klapan atrofidagi tor halqasimon oqim yo‘li ekanini ko‘rsatgan. Klapan radiusi %30 oshirilgan fizik tajribalarda bosim pasayishi tasdiqlangan; uzun aplikatorda %38,3 gacha bosim kamayishi qayd etilgan. Faqat simulyatsiya orqali baholangan %45 radius oshishi esa 6,0 cm³/s sarf va 171 mm/s robot tezligigacha ishlash imkonini bashorat qilgan. Bu natija dastlabki 7,0 cm³/s maqsad to‘liq tasdiqlanganini anglatmaydi.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning asosiy savoli an’anaviy avtomobil yopishtiruvchilari uchun ishlab chiqilgan nasos, o‘lchash birligi va aplikatorlar ancha yuqori oqish chegarasi va viskoelastiklikka ega batareya mastikasini ishlab chiqarish sikli vaqtiga mos ravishda tashiy oladimi, degan masaladir. Tadqiqot ayniqsa materialning laboratoriyada o‘lchangan reologik xususiyatlari bilan zavodda kuzatilgan sarf, bosim va robot tezligi o‘rtasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘lanish o‘rnatish mumkinligini tekshirgan.

Batareya qutilarida yopishtiruvchi va germetiklovchi materiallar; hujayralarni birlashtirish, shinalarni himoyalash, issiqlik uzatishni qo‘llab-quvvatlash va qopqoq-taglik birikmasini germetiklash kabi turli vazifalarda ishlatiladi. 1-rasmda batareya qutisi qopqog‘i sariq, perimetr bo‘ylab germetiklash chizig‘i esa qizil rangda ko‘rsatilgan. Tadqiqot mavzusi ushbu perimetr chizig‘ini robot yordamida uzluksiz va to‘g‘ri kesimda qo‘llashdir.

Tadqiqot nega muhim?

An’anaviy avtomobil kuzovi, bo‘yoq va yakuniy yig‘uv liniyalarida epoksi, PVC, poliuretan va kauchuk asosli pompalanadigan pastalar bilan ko‘p yillik tajriba mavjud. Bunga qarshi, batareya paketlarida ishlatiladigan yuqori darajada to‘ldirilgan, alangani sekinlashtiruvchi yoki issiqlik o‘tkazuvchi materiallar juda boshqacha oqim xatti-harakatlarini ko‘rsatishi mumkin. Material spetsifikatsiyalarida berilgan bir nuqtali viskozitet yoki press oqim vaqti robot qo‘llash paytida duch keladigan haqiqiy siljish tezligi va uskuna bosimini ifodalamasligi mumkin.

2-rasm material nasoslash, qayta to‘ldirish va qo‘llash davomida qariyb besh tartibga yoyilgan siljish tezliklariga duch kelishini ko‘rsatadi. Ekstruziya ko‘rinishidagi qo‘llashda siljish tezligi taxminan 10² s⁻¹, masofadan oqizish jarayonida taxminan 10³ s⁻¹, oqizish-aylantirish qo‘llashida esa taxminan 10⁴ s⁻¹ darajagacha chiqishi mumkin. Past siljish tezligida yetarlicha barqaror bo‘lishi kerak bo‘lgan mastika tor aplikator kanallaridan o‘tishda bosimni ortiqcha oshirmaydigan darajada suyulishi ham lozim.

O‘rganilgan germetiklovchi material qanday tuzilishga ega?

Tadqiqotda ishlatilgan material vulkanizatsiya qilinmagan va odatda vintli ekstruziya orqali lenta yoki oldindan shakllantirilgan qismlar ishlab chiqarish uchun formulalangan bir komponentli, alangani sekinlashtiruvchi butil mastikadir. Butil kauchuk matritsasi tarkibida alyuminiy trigidrat, kaolin gili, uglerod qorasi va tutunli kremniy dioksidi mavjud. To‘ldiruvchilar miqdori va tijoriy formulatsiyaning batafsil nisbatlari oshkor qilinmagan.

Bu zarrachali tuzilma materialning alangani sekinlashtiruvchi va mexanik xususiyatlariga hissa qo‘shishi mumkin, biroq reologik o‘lchovlarda devor sirpanishi, chekka buzilishi va to‘ldiruvchi tarmoqlarning parchalanishi kabi ta’sirlarni keltirib chiqaradi. Shu sababli bitta “viskozitet” qiymati materialning butun ishlab chiqarish xatti-harakatini ta’riflash uchun yetarli emas.

Namunalar qanday tayyorlangan?

Mastika kartrijlari 150 °C’da konveksiya pechida qizdirilib, ajratuvchi qog‘oz ustiga qo‘llangan. Namuna 121 °C’gacha qizdirilgan Carver pressida ajratuvchi qog‘ozlar orasida 1,5 mm qalinlikdagi plastinalarga aylantirilgan. Bu plastinalardan 25,0 mm diametrli disklar kesilgan va har bir harorat hamda o‘lchov turi uchun yangi namuna ishlatilgan.

Aylanuvchi reometr tajribalari TA Instruments ARES G2 qurilmasida, 25,0 mm diametrli zanglamaydigan po‘lat parallel plastinalar bilan bajarilgan. Plastinalar oralig‘i 0,75–1,0 mm orasida saqlangan, o‘lchovlar majburiy konveksiyali pechda va azot atmosferasida o‘tkazilgan. Namunaning termik va mexanik jihatdan bo‘shashishi kutilgach o‘lchovlar boshlangan.

Dinamik deformatsiya tajribalari nimani ko‘rsatdi?

Dinamik deformatsiya skanerlari 100–160 °C oralig‘ida, 10 °C qadam bilan bajarilgan. Namunalar har bir haroratda 180 soniya kutilgan; deformatsiya amplitudasi %0,01’dan %100 gacha, chastota esa 1,0 Hz’da doimiy saqlanib skanerlangan. Bu tajribalar chiziqli viskoelastik soha va ko‘rinma oqish chegarasini aniqlash uchun qo‘llangan.

Oqish chegarasining haroratga bog‘liqligi tadqiqotda quyidagi Arrhenius shaklida berilgan:

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

• \(\tau_y\): ko‘rinma oqish chegarasi, Pa.
• \(E_a\): oqish jarayonining aktivatsiya energiyasi, J/mol.
• \(R\): ideal gaz doimiysi, 8,314 J/(mol·K).
• \(T\): mutlaq tajriba harorati, K.
• \(T_R\): mos yozuvlar harorati, K.

4b-rasmda chiziqli moslashuvning R² qiymati 1,00 va chiziqli ifoda \(y=2,65x+1,84\) sifatida berilgan. Biroq yozma 1-tenglamada qo‘shiluvchi doimiy yoki mos yozuvlar oqish chegarasi mavjud emas. Shu sababli tenglama bilan grafikdagi noldan farqli kesishma bir-birini to‘liq aks ettirmaydi; bu yerda tadqiqot tuzatmasiz, berilgan shaklida bayon qilingan.

Oqish uchun hisoblangan aktivatsiya energiyasi 22,0 kJ/mol. Mualliflar bu qiymatni avval o‘rganilgan epoksi burma yopishtiruvchisidagi 18,2 kJ/mol va kauchuk asosli sirt mastikasidagi 14,4 kJ/mol qiymatlaridan yuqori deb topgan. Bu taqqoslash butil mastikaning oqishni boshlash xatti-harakati harorat o‘zgarishiga ko‘proq sezgir ekanini ko‘rsatadi.

Saqlash moduli \(G'\), past deformatsiyalardan boshlab taxminan %0,1 deformatsiya atrofida kamayishni boshlagan. Mualliflar bu deformatsiyaviy yumshashni Payne effekti bilan bog‘lagan. Payne effekti to‘ldirilgan kauchuklarda to‘ldiruvchi agregatlar, agregatlararo tarmoqlar yoki polimer-to‘ldiruvchi o‘zaro ta’sirlarning deformatsiya ostida parchalanishi bilan bog‘liq chiziqli bo‘lmagan xatti-harakatdir.

Kuchlanish egri chiziqlarida ikki bosqichli oqish kuzatilgan. Mualliflar taklif qilgan izohga ko‘ra, birinchi bosqich to‘ldiruvchi agregatlar orasidagi tarmoqning, ikkinchi bosqich esa agregatlarning ichki tuzilishi parchalanishi bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin. Biroq tijoriy formulatsiyada mexanizmga xos tajribalar bajarilmagani uchun bu izoh to‘g‘ridan-to‘g‘ri isbotlangan mexanizm emas.

Saqlash va yo‘qotish modullarini qanday talqin qilish kerak?

Kompleks viskozitet saqlash va yo‘qotish modullaridan quyidagi munosabat bilan hisoblangan:

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

• \(\eta^*\): kompleks viskozitet, Pa·s.
• \(G'\): elastik energiyani saqlash qobiliyatini ifodalovchi saqlash moduli, Pa.
• \(G''\): viskoz energiya yo‘qotilishini ifodalovchi yo‘qotish moduli, Pa.
• \(\omega\): burchak chastota, rad/s.

5-rasmda harorat 100 °C’dan 150 °C’ga ko‘tarilgan sari \(G'\) kamaygan. Past chastotalarda \(G''\), yuqori chastotalarda esa \(G'\) ustun bo‘lgan. Boshqacha aytganda, mastika uzoq vaqt masshtablarida ko‘proq oqimchan, qisqa vaqt masshtablarida esa ko‘proq elastik javob bergan. Harorat oshishi bilan \(G'\) va \(G''\) kesishishining yuqoriroq chastotalarga siljishi relaksatsiya vaqtlarining qisqarishi sifatida talqin qilingan.

Nega aylanuvchi reometrning o‘zi yetarli bo‘lmagan?

Doimiy siljish tajribalarida siljish tezligi 0,01–50 s⁻¹ oralig‘ida skanerlangan. Oqim skanerlari 300 soniyada yakunlangan; muvozanatga asoslangan o‘lchovlar esa 0,05–5,0 s⁻¹ oralig‘ida bajarilgan. Past oldindan siljish sharoitlarida namunaning uzoq relaksatsiya vaqti, viskoelastik javobi va ehtimoliy tiksotropiyasi tufayli fizik bo‘lmagan viskozitet ortishlari kuzatilgan.

6-rasmda taxminan 3 s⁻¹ atrofida chekka ta’sirlari boshlangan. Muvozanatga yetish uchun uzoqroq kutilgan oqim skanerlarida bu buzilish pastroq siljish tezliklarida yuzaga kelgan. Shu sababli parallel plastina o‘lchovlari ishlab chiqarishda uchraydigan taxminan 0,1–10⁴ s⁻¹ diapazonning barchasini ishonchli qamrab ololmagan.

Kapillyar reometr ishlab chiqarish oqimini qanday ifodalagan?

Kapillyar reometrda material piston yordamida tor qolipdan o‘tkazilgan, hosil bo‘lgan bosimdan ko‘rinma siljish kuchlanishi va ko‘rinma viskozitet hisoblangan. Gottfert Rheograph 20 qurilmasida piston radiusi 7,5 mm, qolip uzunligi 32,0 mm va qolip radiusi 0,5 mm. O‘lchovlar taxminan 3–10.000 s⁻¹ ko‘rinma siljish tezligi oralig‘ida bajarilgan.

Nyuton oqimi farazi bilan hisoblangan ko‘rinma siljish tezligi:

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

Bu yerda \(Q\) hajmiy sarfni (m³/s), \(R\) esa kapillyar qolip radiusini (m) bildiradi. Bu tenglik bir xil sarfni torroq kanal orqali o‘tkazish siljish tezligini keskin oshirishini ko‘rsatadi; radius maxrajda uchinchi darajaga ko‘tarilgan.

Devor yuzasidagi ko‘rinma siljish kuchlanishi:

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

\(\Delta P\) kapillyar bo‘ylab bosim pasayishi (Pa), \(L\) qolip uzunligi (m), \(R\) qolip radiusi (m) va \(\tau_R\) devordagi ko‘rinma siljish kuchlanishidir (Pa).

Ko‘rinma viskozitet esa:

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

Bu qiymat asosiy doimiy material xususiyati emas, balki ko‘rsatilgan harorat, siljish tezligi, geometriya va tuzatish sharoitlariga bog‘liq ko‘rinma viskozitetdir.

Ishlab chiqarish uchun zarur sarf qanday hisoblangan?

Batareya qutisi atrofiga qo‘llanadigan mastika tasmasining kesimi, umumiy uzunligi va sikl vaqti asosida zarur sarf quyidagicha aniqlangan:

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

• \(A_c\): mastika tasmasining kesim yuzi, m².
• \(L_b\): qo‘llanadigan umumiy tasma uzunligi, m.
• \(t_c\): qo‘llash sikli vaqti, s.
• \(Q\): zarur hajmiy sarf, m³/s.

Maqsadli kesim va sikl vaqti uchun zarur sarf 7,0 × 10³ mm³/s, ya’ni 7,0 cm³/s deb hisoblangan. Ichki diametri to‘rt millimetr bo‘lgan soploda bu sarf taxminan 1.114,1 s⁻¹ ko‘rinma siljish tezligiga teng kelgan.

Siljish bo‘yicha suyulish qanchalik yaqqol?

Kapillyar reometr oqim egri chiziqlari quyidagi quvvat qonuni bilan modellashtirilgan:

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

\(m\) Pa·sⁿ birlikdagi konsistensiya indeksini, \(n\) esa o‘lchamsiz oqim indeksini bildiradi. Uchala haroratda ham \(n<1\) bo‘lishi yaqqol siljish bo‘yicha suyulishni ko‘rsatadi. Material tez deformatsiyalanganda ko‘rinma viskoziteti kamayadi, biroq past siljish tezliklarida va oqim boshlanishida ancha qarshilik ko‘rsatadi.

Jadval bir xil ishlab chiqarish siljish tezligida harorat oshgani sari ko‘rinma viskozitet 79,9 Pa·s’dan 59,5 Pa·s’gacha pasayishini ko‘rsatadi. Biroq 150 va 160 °C o‘lchovlari materialning reologik tavsifi uchun ishlatilgan; yetkazib beruvchi termik buzilishni oldini olish maqsadida haqiqiy qo‘llash harorati 140 °C’dan oshmasligini tavsiya qilgan.

Nega Cox-Merz munosabati qo‘llanmagan?

Cox-Merz qoidasi ayrim materiallarda burchak chastotadagi kompleks viskozitetni xuddi shu sonli siljish tezligidagi doimiy siljish viskoziteti bilan tenglashtiradi:

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

8-rasmda butil mastika uchun kompleks viskozitet qiymatlari ekvivalent chastota va siljish tezligidagi kapillyar viskozitet qiymatlaridan yuqori qolgan. Demak, kichik amplitudali osillyatsiya o‘lchovlari bosim bilan haydaladigan sanoat oqimini to‘g‘ridan-to‘g‘ri ifodalamagan. Sifat nazoratida faqat osillyatsiya ma’lumotlariga tayanish ishlab chiqarish bosimini noto‘g‘ri baholashga olib kelishi mumkin.

Dozalash tizimi qanday qilib reometrga aylantirilgan?

Sanoat tizimida 57:1 nisbatli siljituvchi nasos, qizdirilgan PTFE qoplangan shlanglar, Fanuc robotiga ulangan tandem LIFO o‘lchash birliklari va ignali klapanli aplikator ishlatilgan. O‘lchash birligining ichki diametri 45 mm, maksimal doza hajmi 160 cm³ va nominal maksimal bosim darajasi 27 MPa. Biroq elektr o‘lchash mexanizmi shikastlanmasligi uchun uzluksiz ishlash bosimi 20 MPa’dan oshmasligi kerak.

Tadqiqotchilar aplikatorning bevosita yuqorisiga kalibrlangan Omega PX61C1-5KGV bosim datchigini o‘rnatgan. Shu tariqa sanoat tizimi bosim qolipning darhol oldida o‘lchanadigan kapillyar reometr kabi baholangan. Kirish va chiqishga bog‘liq qo‘shimcha bosimni ajratish uchun radiusi 2,0 mm’da doimiy saqlangan, uzunliklari 1,0, 25,0 va 66,0 mm bo‘lgan uchta soplo ishlatilgan.

Nega Bagley tuzatishi zarur?

Viskoelastik material keng rezervuardan tor kanalga kirganda qisqaradi; chiqishda esa elastik tiklanish sabab shishishi mumkin. O‘lchangan umumiy bosim nafaqat quvur ichidagi ishqalanishni, balki shu kirish va chiqish ta’sirlarini ham o‘z ichiga oladi. Bagley usuli turli uzunlik/radius nisbatlaridagi o‘lchovlardan foydalanib, bu qo‘shimcha bosim tarkiblarini ajratadi.

9-rasmda tuzatishdan oldingi uskuna viskoziteti soplo geometriyasiga kuchli bog‘liq ekani ko‘rinadi. 10-rasmdagi Bagley chiziqlari har bir siljish tezligida kamida 0,99 R² bergan. Tuzatish qo‘llanganda uch xil geometriyaga tegishli egri chiziqlar bitta oqim egri chizig‘ida birlashgan.

11-rasm Bagley bilan tuzatilgan sanoat uskuna ma’lumotlari 150 °C’dagi stol usti kapillyar reometr ma’lumotlari bilan yaxshi mos kelishini ko‘rsatadi. Shu tariqa laboratoriya viskoziteti bilan zavoddagi bosim va sarf o‘rtasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘lanish o‘rnatilgan. Bu yerdagi “uskuna viskoziteti” Bagley tuzatishi va qo‘llanilgan oqim farazlariga bog‘liq ko‘rinma qiymatdir.

Nega mavjud uskuna ishlab chiqarish maqsadini bajara olmadi?

Uch xil material partiyasi bilan bajarilgan tajribalarda o‘lchash birligi bosimi, sarf va Bagley bilan tuzatilgan viskozitet o‘rtasida kuchli chiziqli yoki quvvat qonuniga asoslangan munosabatlar topilgan. O‘lchash birligi bilan aplikator ustidagi bosim pasayishi o‘rtasidagi munosabatning R² qiymati 1,00 deb bildirilgan.

Maqsad qilingan 7,0 cm³/s sarfda bosim material partiyasiga qarab 20 MPa uzluksiz ishlash chegarasiga yaqinlashgan yoki undan oshgan. Dastlabki uskuna tuzilishi bilan sikl vaqtini qondirish uchun ikki robot va ikki alohida dozalash tizimi zarur bo‘ladi degan xulosaga kelinigan.

Tasvirni aniqlash tizimiga joy ochish va to‘ldirilgan batareya tagligi ustida ishlash uchun aplikator uzunligi %81,3 oshirilganda muammo yanada kuchaygan. Uzun aplikator atigi 1,74 cm³/s sarfda taxminan 21,7 MPa bosim hosil qilgan. Bu bosim uzluksiz ishlash chegarasidan yuqori.

Matnda bu natija 21,7 ± 0,03 MPa va qavs ichida 217,3 ± 2,5 bar sifatida berilgan. Markaziy qiymatlar konversiyasi mos, biroq ±0,03 MPa, ±2,5 bar’ga teng emas. Noaniqliklarning birlik konversiyasi matn ichida izchil taqdim etilmagan.

Oqim modeli qanday tuzilgan?

Materialning oqish chegarali va siljish bo‘yicha suyuluvchi xatti-harakati Herschel-Bulkley modeli bilan ifodalangan:

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

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

• \(\tau\): siljish kuchlanishi, Pa.
• \(\tau_y\): oqim boshlanishi uchun yengib o‘tilishi kerak bo‘lgan oqish chegarasi, Pa.
• \(k\): konsistensiya indeksi.
• \(n\): oqim indeksi.
• \(\dot{\gamma}\): siljish tezligi, s⁻¹.

Oqish nuqtasidagi matematik uzilishni sonli jihatdan yumshatish uchun Herschel-Bulkley-Papanastasiou shakli qo‘llangan:

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

Modelda \(m_p=10\) soniya va mos yozuvlar siljish tezligi \(\dot{\gamma}_{ref}=1\) s⁻¹ olingan. Oqim siqilmaydigan, elastik bo‘lmagan va Nyuton bo‘lmagan suyuqlik sifatida ifodalangan. Haqiqiy material yaqqol viskoelastik xususiyat ko‘rsatsa-da, hisoblash modelida vaqtga bog‘liq elastik kuchlanishlar to‘g‘ridan-to‘g‘ri yechilmagan.

Devor sirpanishi modelga qanday kiritilgan?

Yuqori darajada to‘ldirilgan materiallar kanal devoriga yaqin hududda massaning qolgan qismidan boshqa tezlikda harakat qilishi mumkin. Bu devor sirpanishi ko‘rinma bosim va viskozitetni kamaytiradi. Qo‘shimcha S2-rasmda 0,5 va 1,0 mm radiusli qoliplarda olingan egri chiziqlar farqi devor sirpanishiga dalil sifatida baholangan.

Hisoblangan devor sirpanish tezliklari 27–69 mm/s oralig‘ida. COMSOL modelida Navier sirpanish chegaraviy sharti qo‘llangan; masalan, 4,0 cm³/s kirish sarfida 32,0 mm/s sirpanish tezligi ishlatilganda o‘lchangan va hisoblangan aplikator bosimlari o‘rtasida yaxshi moslik olingan. 14b-rasm devor sirpanishini hisobga olmagan model bosimni ortiqcha baholaganini, sirpanishli model esa o‘lchovlarga yaqinlashganini ko‘rsatadi.

Aplikatorning qaysi qismi bosimni oshirgan?

13-rasmda material igna bilan klapan korpusi orasidagi halqasimon kanaldan o‘tishi ko‘rsatilgan. Bu ochilish kattaligi \(R_v-R_n\) bilan ta’riflangan. Bu yerda \(R_v\) klapanning ichki radiusi, \(R_n\) esa igna radiusidir.

Simulyatsiyalarda soplo diametri yoki aplikator oldidagi kanal diametrini %25 oshirish bosimni sezilarli kamaytirmagan. Aksincha, klapan radiusini %30 oshirish tor halqasimon oqim yo‘lini kengaytirib, aniq bosim kamayishini bergan. Igna radiusini %16,7 kamaytirish qo‘shimcha yaxshilanish keltirgan.

Bu natija tizimdagi asosiy cheklov faqat chiqish soplosi emasligini ko‘rsatadi. Bosim yo‘qotishining katta qismi ignali klapan atrofidagi uzun va tor halqa kanalida yuzaga kelgan.

Fizik tajribalar simulyatsiyani tasdiqladimi?

Nazorat va uzun aplikatorlar klapan radiusi %30 oshirilishidan oldin va keyin 140 °C’da sinovdan o‘tkazilgan. Nazorat aplikatorida 50 va 100 mm/s robot tezliklarida o‘lchash birligi bosimi %10’dan ko‘proq kamaygan. Uzun aplikatorda halqa bo‘shlig‘i kengaytirilganda mualliflar %38,3 bosim kamayishini qayd etgan.

16b-rasmda uzun nazorat aplikatori 50 mm/s tezlikda taxminan 21,7 MPa bilan chegaradan yuqori ko‘rinsa, kengaytirilgan oqim yo‘li bosimni chegaradan pastga tushirgan. Qayta loyihalangan uzun aplikator 100 mm/s tezlikda taxminan 20 MPa chegarasiga yaqin ishlagan. Grafikdagi xato chiziqlari qaysi statistik o‘lchovni va nechta takrorni ifodalashi tushuntirilmagan.

Keyingi simulyatsiyalarda \(R_v\) qiymatini %45 oshirish bilan 6,0 cm³/s sarfda bosim 20 MPa chegarasidan pastda ushlab turilishi bashorat qilingan. Bu sarf 171 mm/s robot tezligiga mos keladi. %45 dizayn o‘zgarishi natijasi simulyatsiyaga asoslangan; tadqiqot ushbu yakuniy geometriyaning fizik prototip tajribasini taqdim etmagan.

15-rasmdagi birlik nomuvofiqligi

15-rasm izohida 4,0 cm³/s sarf 4,0 × 10⁻³ m³/s deb yozilgan. Holbuki 4,0 cm³/s, 4,0 × 10⁻⁶ m³/s’ga teng. Shu bo‘limning oldingi jumlalarida 4,0 cm³/s uchun 4 × 10⁻⁶ m³/s ishlatilgan. Demak, 15-rasm izohidagi daraja matn ichidagi birlik konversiyasiga mos emas.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

• Yuqori darajada to‘ldirilgan butil mastika yaqqol oqish chegarasi va siljish bo‘yicha suyulishni ko‘rsatadigan Nyuton bo‘lmagan materialdir.
• An’anaviy parallel plastinali reometr chekka ta’sirlari sabab ishlab chiqarishdagi yuqori siljish tezliklarini yakka holda o‘lchay olmagan.
• Cox-Merz munosabati bu formulatsiya uchun amal qilmaydi; osillyatsion viskozitet kapillyar oqimni bevosita ifodalamagan.
• Bagley bilan tuzatilgan aplikator bosimlari stol usti kapillyar reometr natijalari bilan yaxshi mos kelgan.
• Mavjud aplikatordagi eng cheklovchi qism ignali klapan atrofidagi halqasimon oqim yo‘lidir.
• Klapan radiusini %30 oshirish natijasidagi bosim kamayishi fizik dozalash tajribalarida tasdiqlangan.
• Devor sirpanishini hisobga olish hisoblangan va o‘lchangan bosimlar orasidagi moslikni yaxshilagan.

Tadqiqot isbotlamagan xulosalar

• Alangani sekinlashtiruvchi deb ta’riflangan mastikaning yong‘inga chidamliligi yoki batareya xavfsizligi bu tadqiqotda sinovdan o‘tkazilmagan.
• Mastikaning suv, namlik yoki gazga nisbatan uzoq muddatli germetikligi baholanmagan.
• Batareya qutisining transport vositasi umri davomida tebranish, zarba, termik sikl yoki korroziyaga chidamliligi o‘rganilmagan.
• %45 klapan radiusi oshishiga oid 6,0 cm³/s natija fizik prototip tasdig‘i emas, simulyatsiya natijasidir.
• Dastlab maqsad qilingan 7,0 cm³/s sarfning bitta tizim va yakuniy geometriya bilan xavfsiz ravishda tasdiqlangani ko‘rsatilmagan.
• Natijalarni barcha butil mastikalarga, barcha batareya paketlariga yoki turli ishlab chiqaruvchilarning uskunalariga bevosita umumlashtirib bo‘lmaydi.
• Tadqiqot 140 °C’dan yuqoridagi uzoq muddatli termik buzilishni tajribaviy o‘lchamagan.

Tadqiqotning kuchli jihatlari nimalar?

Tadqiqotning eng kuchli tomoni fundamental reologiya, sanoat uskuna o‘lchovi va hisoblash dizaynini bir tasdiqlash zanjirida birlashtirganidir. Laboratoriya o‘lchovlari shunchaki bayon qilinmay, haqiqiy dozalash bosimi bilan bog‘langan. Bagley tuzatishi turli soplo geometriyalarining ta’sirini ajratgan; bir nechta material partiyasida bosim-viskozitet munosabati o‘rganilgan.

Ikkinchi muhim kuch modelning to‘g‘ridan-to‘g‘ri tajriba bilan sinovdan o‘tkazilganidir. Klapan bo‘shlig‘ini kengaytirish avval virtual tarzda baholangan, so‘ng %30 o‘zgarish fizik aplikator tajribalarida tekshirilgan. Devor sirpanishini modelda hisobga olish ham o‘lchov bilan simulyatsiya orasidagi tafovutni kamaytirgan.

Tadqiqotning cheklovlari nimalar?

Tadqiqot bitta tijoriy butil mastika formulatsiyasiga qaratilgan va to‘ldiruvchi nisbatlari ochiqlanmagan. Reologik tajribalarda har bir harorat va tajriba turi uchun yangi namuna ishlatilgani aytilgan bo‘lsa-da, umumiy takrorlar soni, variatsiya koeffitsientlari va ishonch oraliqlari batafsil berilmagan. 16-rasmdagi xato chiziqlarining ma’nosi tushuntirilmagan.

COMSOL modeli oqimni elastik bo‘lmagan Herschel-Bulkley turidagi suyuqlik sifatida ifodalagan. Holbuki dinamik tajribalar materialning kuchli viskoelastik xatti-harakatini va ikki bosqichli oqishini ko‘rsatgan. Kirish-chiqish ta’sirlari Bagley tuzatishi bilan, devor sirpanishi esa Navier sharti bilan hisobga olingan bo‘lsa-da, vaqtga bog‘liq elastik kuchlanishlar to‘liq viskoelastik konstitutiv model bilan yechilmagan.

Materialning haqiqiy germetiklash samaradorligi, termik qarishi, yong‘in xatti-harakati, batareya qutisidagi uzoq muddatli chidamliligi va turli atrof-muhit sharoitlaridagi barqarorligi tadqiqot doirasidan tashqarida. Bundan tashqari, tadqiqot ekspertlar taqrizidan o‘tmagan.

Sanoat va ishlab chiqarish uchun nimani anglatadi?

Tadqiqot yangi batareya mastikasini mavjud avtomobil uskunasiga faqat katalog viskoziteti asosida moslashtirish yetarli emasligini ko‘rsatadi. Ishlab chiqarish dizayni materialning oqish chegarasi, turli siljish tezliklaridagi viskoziteti, devor sirpanishi, ruxsat etilgan harorati, tor kanal geometriyalari va sikl vaqtini birgalikda baholashi kerak.

Bu yondashuv qimmat sinov-xato jarayonlarining bir qismini laboratoriya o‘lchovi va sonli modellashtirish bosqichiga ko‘chirishi mumkin. Biroq tadqiqot muayyan tizim uchun metodologik namuna beradi; tijoriy miqyosdagi muvaffaqiyat barcha materiallar va liniyalar uchun kafolatlangan degani emas.

Tadqiqotning usuli va natijalari

Texnik tajriba xulosasi

Asosiy natijalarning texnik xulosasi

Tadqiqotda gipoteza testiga asoslangan p qiymatlari yoki klassik inferensial statistika ishlatilmagan. Baholash asosan oqim egri chiziqlari, model moslik koeffitsientlari, bosim-sarf munosabatlari va tajriba-simulyatsiya taqqoslashlariga asoslangan. Ayrim grafiklarda xato chiziqlari bo‘lsa-da, ularning standart og‘ish, standart xato yoki boshqa noaniqlik o‘lchovi ekani ko‘rsatilmagan.

Manba va usul haqida izoh

Tadqiqotning asl nomi: On the rheology of a highly filled butyl sealant in dispensing for battery electric vehicle manufacturing

Mualliflar va tartibi: Nick Kamar, John Hill, Dan Ondrus, Brad Sochacki

Teng hissa/teng birinchi mualliflik: Ko‘rsatilmagan.

Mas’ul muallif: Nick Kamar

Institutsional bog‘lanishlar:

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

Manba turi: Tajribaviy reologiya, sanoat dozalash tajribasi va hisoblash gidrodinamikasi modellashtirishini birlashtirgan preprint tadqiqot.

Taqriz holati: Ushbu tadqiqot preprint bo‘lib, ekspertlar taqrizidan o‘tmagan.

Nashr yili: 2026. Fayl ichida aniq SSRN yuklash kuni ko‘rsatilmagan.

DOI: 10.2139/ssrn.6947715. DOI ma’lumoti tadqiqot matnida ochiq yozilmagan; SSRN ro‘yxat raqamiga bog‘langan tashqi bibliografik yozuv orqali tasdiqlangan.

Jurnal: Ekspertlar taqrizidan o‘tgan jurnalda chop etilgani tasdiqlanmagan.

Nashr platformasi: SSRN.

Asl nashriyot: Mavjud emas. SSRN Elsevier tomonidan boshqariladigan preprint va erta tadqiqot platformasi bo‘lib, taqrizli jurnal yoki nashriyot emas.

Rasmiy yozuv:SSRN rasmiy tadqiqot sahifasi

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

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yoki raqobatdosh manfaatlar yo‘qligini bildirgan.

Tashakkur: Mualliflar material muhandisligi spetsifikatsiyalariga qo‘shgan hissasi uchun Ford Motor Company’dan Ewa Gorski’ga minnatdorlik bildirgan.

Ushbu o‘zbekcha ilmiy bayon yuklangan tadqiqotning asosiy matni, tenglamalari, jadvallari, rasmlari va qo‘shimcha ma’lumotlari o‘rganilib tayyorlangan. Tadqiqotda mavjud bo‘lmagan ilmiy natijalar qo‘shilmagan. DOI, platforma va nashr holati kabi bibliografik ma’lumotlar alohida tekshirilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari: ekspertlar taqrizidan o‘tmaganligi, bitta tijoriy formulatsiyaga qaratilgani, to‘ldiruvchi nisbatlari oshkor qilinmagani, takrorlar soni va xato chiziqlari ma’nosi yetarlicha ko‘rsatilmagani, oqim modeli to‘liq viskoelastik emasligi, %45 geometriya o‘zgarishi fizik jihatdan tasdiqlanmagani va germetiklik, yong‘in, chidamlilik yoki transport vositasi umri ko‘rsatkichlari sinovdan o‘tkazilmaganidir.

Matndagi 1-tenglama bilan 4b-rasmning kesishma hadi, 21,7 MPa qiymatiga oid noaniqlik konversiyasi va 15-rasmdagi sarf birligi o‘rtasida taqdimot nomuvofiqliklari mavjud. Bu nuqtalar tadqiqot jimlik bilan tuzatilmasdan, asl ifodalar saqlangan holda tushuntirilgan.