Реологические исследования неизотермических напорных потоков обмазочных масс для сварочных электродов

Abstract

С применением капиллярного вискозиметра постоянных расходов, представленного в виде внезапно сужающегося ступенчатого канала, и испытательной машины INSTRON 1251, моделированы процессы напорного течения обмазок для сварочных электродов в прессовой камере и в фильерном пространстве производственных электродообмазочных прессов. Термопарными замерами изучена тепловая обстановка в предкапиллярной зоне, а методом визуализации — структура потока в ней. С использованием математического аппарата, разработанного для вычисления реологических характеристик полимерных материалов в состоянии вязкоупругого напорного потока, рассчитаны аналогичные показатели двух видов обмазок для низководородных электродов, изготовленных с применением одна — вязкого, другая — низковязкого жидкого стекла. Зерновой состав их наполнителя одинаков. Вычислены значения вязкоупругих показателей обмазок, включая сдвиговую и продольную вязкость, упругий потенциал, первую разность и коэффициент первой разности нормальных напряжений, а также период релаксации. Проанализированы и прокомментированы их зависимости от геометрических размеров ступенчатых каналов и величины объемного расхода обмазки при капиллярных измерениях с учетом суспензионной природы обмазок, а также стойкости формируемых в них напорных потоков против вязкоупругой нестабильности.

Continuous flow capillary viscosimeter, presented in the form of abruptly narrowing stepped channel, and INSTRON 1251 testing machine were used to model the processes of pressure flow of coating mixtures for welding electrodes in extrusion chamber and in die space of production extruding machine. Thermocouple measurements were used to study the thermal conditions in pre-capillary zone, and visualization method was applied to analyze the structure of flow in it. Mathematical apparatus developed for calculation of rheological characteristics of polymer materials in the state of viscoelastic pressure flow was applied to calculate similar characteristics of the two types of coating mixtures for two types of low-hydrogen electrodes made with application of viscous in one and low-viscous liquid glass in another one. Grain composition of their filler is the same. Values of viscoelastic characteristics of the mixtures were calculated, including shear and longitudinal viscosity, elastic potential, first difference and coefficient of first difference of normal stresses and the relaxation period. Their dependencies on geometrical dimensions of stepped channels and values of volume flow of the mixture at capillary measurements were analyzed and commented upon, allowing for suspension nature of the mixtures, as well as resistance of pressure flows formed in them to viscoelastic instability.