في ورشة تصنيع المواد المضافة ، طابعة ثلاثية الأبعاد توقفت فجأة عن العمل - مسحوق المعادن في مسحوق نظام التغذية على شكل جسر القوس ، توقف تدفق ؛ في خط إنتاج قرص الصحافة في مصنع ادوية ، سواغ من دفعات مختلفة يؤدي إلى فرق في وزن قرص يتجاوز المعيار . في مصنع للمواد الكيميائية ، ثاني أكسيد التيتانيوم التي تم شراؤها حديثا يتجمعون في صومعة ، مما أدى إلى انقطاع الإنتاج . هذه المشاكل التي تبدو غير ذات صلة تشير إلى نفس المعلمة الأساسية : سيولة المواد . أداة رئيسية للكشف عن هذا السر هو سيولة المواد الكاشف ، وهو جهاز العلمية الدقيقة التي يمكن أن تحدد سلوك تدفق المواد ، وبناء جسر بين الجسيمات الدقيقة والكلية العملية .

علم الحركة : من الحدس التجريبي إلى التمثيل الكمي

سيولتها ليست سمة متأصلة من المواد ، ولكن سلوك معقد من المواد تحت قوة خارجية . ليوناردو دا فينشي لاحظ تدفق الرمال من الحاويات في أوائل القرن الخامس عشر ، ولكن حتى أوائل القرن العشرين ، بدأ العلماء دراسة منهجية تدفق الجسيمات .

سيولة المواد هي في الأساس نتيجة المنافسة بين الجزيئات و قوة خارجية . عندما قوى خارجية مثل الجاذبية والقوة الميكانيكية التغلب على قوة الاحتكاك ، والتماسك ، فان دير فال القوة بين الجزيئات ، المواد تبدأ في التدفق . ومع ذلك ، فإن هذه العملية هي بعيدة عن " تدفق " و " لا تدفق " بسيطة : مسحوق كربونات الكالسيوم الصغيرة قد تشكل في صومعة مستقرة جسر القوس . السكر الأبيض الرطب يمكن أن كتلة . جزيئات البلاستيك الخام على ما يبدو يمكن أن تتدفق بسلاسة .

في الإنتاج الصناعي ، وضعف السيولة يؤدي إلى خسائر فادحة . حوالي 40 ٪ من الوقت الضائع في عملية صناعة ذات الصلة إلى تدفق المواد ، مما تسبب في أكثر من 10 مليار دولار في السنة ، وفقا للجمعية الكيميائية الأمريكية . في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، الاختلافات في الوزن بسبب الاختلافات في سيولة أقراص يمكن أن تتجاوز تلك المنصوص عليها في دستور الأدوية ، مما يؤدي إلى التخلي عن دفعة كاملة من المنتجات . هذه هي القوة الدافعة الأساسية لقياس سيولة من الحكم النوعي إلى القياس الكمي - تحويل " يشعر قليلا لزجة " إلى " زاوية السكون 38 درجة ، الانضغاطية 24 في المائة " دقة المعلمة .

deconstructive تدفق : تطور مبدأ اختراق تكنولوجيا الكشف

في وقت مبكر من تقييم السيولة يعتمد على قياس زاوية السكون : السماح مسحوق تتراكم بحرية ، وقياس زاوية بين مستوى مائل و مستوى أفقي . هذا الأسلوب هو بديهية ولكن الخام ، لا يمكن التمييز بين الفرق بين ديناميكية وثابتة سيولة . في الخمسينات من القرن الماضي ، جنبا إلى جنب مع مؤشر كارل و نسبة هاوسنر وغيرها من المعالم ، والسيولة توصيف دخلت عصر تكميم . ولكن حدث اختراق حقيقي في ظهور أدوات وأساليب الكشف .

المواد الحديثة للكشف عن تدفق هو نظام متكامل متعدد التكنولوجيا ، وجوهرها هو محاكاة حالة الإجهاد من المواد في العملية الفعلية ، وقياس ردها . مع مسحوق اختبار تدفق على سبيل المثال ، فإن العمل يلي " المعالجة - اختبار - تحليل " العلمية العملية .

وحدة المعالجة يمكن أن تجعل عينة تصل إلى حالة أولية موحدة ومتكررة من خلال الاهتزاز الميكانيكي أو التناوب ، والقضاء على تأثير ملء التاريخ . هذا هو شرط مسبق للحصول على بيانات موثوق بها - نفس دفعة من مسحوق يمكن أن تختلف أكثر من 30 ٪ من نتائج الاختبار بعد تحميلها برفق وضغط .

اختبار النوى عادة ما تستند إلى مبدأين : القص داخلي طريقة ديناميكية تدفق الأسلوب . قوة الدولة من مسحوق في صومعة هو محاكاة من قبل القص داخلي الأسلوب . العينات التي تم تحميلها مسبقا في إطار العمل من الإجهاد العادي ، ثم قص أفقيا ، من خلال قياس العلاقة بين قوة القص و القوة العادية ، زاوية الاحتكاك الداخلي ، والتماسك وغيرها من المعالم الجوهرية التي تم الحصول عليها . هذه المعايير يمكن استخدامها مباشرة في تصميم النطاط ، وحساب الحد الأدنى من حجم منفذ لمنع قوس مفرق .

دينامية تدفق القانون هو أقرب إلى عملية الإنتاج الفعلي . مسحوق يتدفق في قرص دوار أو الاهتزاز الأخدود ، تدفق الطاقة وتدفق وظيفة تحسب من عزم الدوران ، سرعة التدفق ، الخ . أحدث جهاز يستخدم متعدد الاتجاه تدفق اختبار لمحاكاة سلوك المواد في حركة معقدة مثل الاختلاط والنقل .

دمج تقنيات الكشف المتقدمة يوسع أبعاد السيولة التمثيل . نظام تحليل الصور يلتقط مسار الجسيمات في الألف من إطارات في الثانية و يحسب مجال السرعة و معامل الانتشار من خلال خوارزمية . من خلال تخفيف خصائص الموجات الصوتية في مسحوق ، صدى الصوتية طريقة حساب القوة بين الجزيئات . حتى الأشعة السينية التصوير المقطعي يستخدم لمراقبة تطور حجم الجسيمات والمسامية في التدفق .

هذه البيانات المتعددة الأبعاد هي متكاملة من خلال نموذج رياضي على شكل " بصمة السيولة " من المواد . بالمقارنة مع معلمة واحدة ، متعدد الأبعاد ميزة الطيف يمكن التنبؤ بدقة سلوك المواد في المعدات العملية . على سبيل المثال ، نوعين من مسحوق مع نفس زاوية السكون قد تظهر خصائص مختلفة من الوقت تصلب في اختبار القص ، والتي هي حاسمة في تخزين الاستقرار .

الصناعية فك : تحويل الحكمة من المعلمات العملية

في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، والسيولة يرتبط مباشرة مع جودة المنتج وكفاءة الإنتاج . في عملية الضغط المباشر ، مزيج من المواد الخام والمواد المساعدة يجب أن تمتلك سيولة مناسبة لضمان ملء موحدة في ثقب يموت من tabletting آلة . بعد إدخال نوع جديد من disintegrant في بعض الشركات الدوائية ، قرص الوزن الفرق فجأة زيادة . سيولة اختبار أظهرت أن مؤشر كارل من المواد المساعدة الجديدة من 25 إلى 38 ، سيولة الصف من " جيدة " إلى " موافق " . مزيد من اختبارات القص تبين أن المواد الحساسة إلى الرطوبة و قوة متماسكة بعد امتصاص الرطوبة زيادة كبيرة . وبناء على ذلك ، فإن الشركات ضبط ورشة عمل التحكم في الرطوبة القياسية ، المشكلة يمكن حلها .

في مجال تعدين مسحوق ، مسحوق المعادن سيولتها يحدد تجانس ملء القالب ، مما يؤثر على كثافة التوزيع . عندما المؤسسة تنتج الفولاذ المقاوم للصدأ والعتاد ، والعتاد الكثافة دائما أقل من المعيار . على الرغم من أن سرعة تدفق مسحوق قاعة تصل إلى مستوى ، ولكن تدفق الطاقة التوزيع غير منتظم . من خلال تعديل البارامترات التكنولوجية من الغاز الانحلال ، كروية من مسحوق يمكن أن تتغير ، تدفق الاتساق يمكن تحسينها ، وكثافة التوحيد من أجزاء يمكن تحسينها .

في صناعة المواد الغذائية ، والسيولة هي المعنية مع الذوق و الأداء الفني . مسحوق الحليب التكتل هو مشكلة صعبة في هذه الصناعة ، سيولة الكشف ليس فقط تقييم التكتل الميل ، ولكن أيضا توجيه عملية التجفيف بالرش الأمثل . من خلال قياس قوة متماسكة تحت مختلف الرطوبة ، تكتل نقطة حرجة تم العثور على تخزين الرطوبة القياسية من حدسي " البيئة الجافة " إلى " الرطوبة النسبية أقل من 35 في المائة " .

الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ولا سيما في صناعة المعادن ، يدفع سيولة الكشف إلى الأمام . وضع مسحوق الجودة مباشرة يحدد كثافة ونوعية سطح الطباعة . قاعة التقليدية مقياس الجريان لا يمكن تلبية الطلب الخاص مسحوق تدفق اختبار يحاكي عملية وضع مسحوق ، مسحوق قياس تدفق السلوك تحت مكشطة . من خلال الاستفادة المثلى من مسحوق الصف ، كثافة مسحوق نشر زيادة من 55 ٪ إلى 62 ٪ من الكثافة النظرية ، والتعب الحياة من قطعة الطباعة بنسبة 3 مرات .

تدفق المستقبل : ذكي الكشف عن المواد الرقمية

اختبار سيولة المواد تشهد تحولا من " السلبي " قياس " التصميم النشط " . ذكي نظام الكشف يمكن رصد التغيرات في السيولة في الوقت الحقيقي ، وربط مع عملية الإنتاج . المستمر في خط إنتاج الأدوية ، على الخط تدفق الاستشعار في الوقت الحقيقي رصد حالة مختلطة الجسيمات ، عندما تدفق المعلمة ينحرف عن نطاق محدد مسبقا ، تلقائيا ضبط ملء عمق قرص الصحافة أو إضافة كمية صغيرة من زيوت التشحيم ، وتحقيق عملية تحليل التكنولوجيا ( بات ) مفهوم .

تطبيق الذكاء الاصطناعي يجعل التنبؤ سيولة ممكنة . من خلال تحليل الخصائص الفيزيائية ( توزيع حجم الجسيمات ، والشكل ، طاقة السطح ، وما إلى ذلك ) و الظروف التكنولوجية ، عمق نموذج التعلم يمكن التنبؤ سيولتها الأداء . وقد نجح الباحثون في بناء نموذج للتنبؤ كارل الأس من مساحيق في 80 ٪ فقط من حجم التوزيع التي تم الحصول عليها من حيود الليزر ، والحد بشكل كبير من عدد من التجارب .

أكثر تقدما هو مفهوم " المواد الرقمية " . من خلال قياس عالية الدقة الرقمية التوائم من المواد الإنشائية ، تدفق السلوكيات من التوائم تحت ظروف مختلفة من المعدات والتكنولوجيا هي محاكاة في الفضاء الافتراضي . يمكن للمهندسين تحسين المعدات المعلمات قبل البدء في الإنتاج ، والحد من تكاليف الاختبار والخطأ . شركة هندسية أوروبية تستخدم هذه التكنولوجيا لتقصير وقت التصنيع من نوع جديد محفز بنسبة 40 في المائة .

الكشف عن التكنولوجيا نفسها تتطور إلى أبعاد أعلى . متعدد مجال اقتران اختبار يمكن أن تنطبق على درجة الحرارة ، الرطوبة ، الحقل الكهربائي وغيرها من المجالات المادية في وقت واحد لدراسة سلوك تدفق المواد تحت ظروف معقدة . هذا هو المهم خصوصا في مجالات جديدة مثل الليثيوم المواد الكهربائية الضوئية ، وما إلى ذلك سلوك تدفق الطين الكهربائي يحدد التوحيد الطلاء ، والتي تتأثر بعوامل كثيرة مثل القص التاريخ ، درجة الحرارة ، والمحتوى الصلب ، وهلم جرا .

عملية دقيقة : من إعداد العينة إلى تفسير البيانات

بيانات موثوقة عن السيولة تبدأ مع عينة موحدة تجهيز . حجم العينة يجب أن تلبي متطلبات ممثل ، وعادة ما تكون 2 / 3 من حجم الحاوية . إجراءات المعالجة يجب أن تكون موحدة ، نفس مسحوق ، عدد وشدة المعالجة من قبل مختلف المشغلين مختلفة ، قد تختلف النتائج بشكل ملحوظ . التحكم في درجة الحرارة والرطوبة أمر بالغ الأهمية ، العديد من مساحيق العضوية سيولتها حساسة جدا الرطوبة ، اختبار يجب أن تتم في بيئة تسيطر عليها .

معلمة التفسير يتطلب عملية المعرفة . ومع ذلك ، هذا المعيار يجب أن تتحد مع عملية محددة الحكم : عالية السرعة قرص الصحافة ، كارل مؤشر 20 أو أكثر من مسحوق قد يكون مشكلة . انخفاض سرعة ملء المعدات ، مؤشر 30 لا يزال مقبولا . زاوية الاحتكاك الداخلي ، والتماسك وغيرها من المعالم التي تم الحصول عليها من اختبار القص يجب أن تكون جنبا إلى جنب مع هوبر نظرية التصميم ، وحساب الحد الأدنى من حجم منفذ الحرجة قوس تمتد وغيرها من الأبعاد الرئيسية .

صيانة المعدات هو أساس موثوقية البيانات على المدى الطويل . سطح التزاوج من مربع القص يجب أن يكون التحقق من التسطيح بانتظام . أجزاء دوارة يجب أن تبقى نظيفة ، مسحوق سوف تغير عزم الدوران قياس الدقة ؛ وينبغي إجراء المعايرة بانتظام ، وذلك باستخدام مسحوق القياسية للتحقق من حالة الصك . الكمال نظام التفتيش ينبغي أن تشمل أيضا تدريب الموظفين ، وإجراءات التشغيل الموحدة ، بيانات عملية مراجعة الحسابات لضمان الجودة الشاملة من عينة إلى تقرير يمكن السيطرة عليها .