ของเหลวที่มีความหนืดต่ำ-: การควบคุมหยด — บทความเพิ่มเติม

มีความไม่ซื่อสัตย์เป็นพิเศษในของเหลวบางๆ พวกมันไหลอย่างเต็มใจและเงียบเชียบ จนผู้ปฏิบัติงานถือว่ากระบวนการอยู่ภายใต้การควบคุม สีรองพื้นที่มีความหนา 30- เซนติพอยซ์ แอคทิเวเตอร์ที่ 20 คอนฟอร์มัล UV แบบบางที่ 15 - ดูเหมือนวัสดุที่ "ง่าย" เมื่อเปรียบเทียบกับอีพอกซีเติมซึ่งต้านทานลูกสูบได้อย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม ทั่วทั้งอุตสาหกรรม การจ่ายที่มีความหนืดต่ำ-ทำให้เกิดความล้มเหลวในฟิลด์ที่เงียบกว่าหมวดหมู่อื่นๆ เกือบทั้งหมด เหตุผลไม่ใช่ว่าของเหลวจะดันยาก มันเป็นเพราะมันง่ายเกินไปที่จะผลัก และมันไม่ยอมหยุดอย่างแน่นอนเมื่อคุณบอกให้มันทำ

พิจารณาช่วงเวลาหลังจากการยิง วาล์วปิด หุ่นยนต์ยกเข็มขึ้นสองในสิบของมิลลิเมตร บนส่วนผสมที่หนา แรงตึงผิวและความเครียดครากจะยึดของเหลวให้อยู่กับที่ ดอทนั่ง ทรงโดมเล็กน้อย เชื่อฟัง บนไพรเมอร์แบบบาง ของเหลวจำนวนหนึ่งยังคงแขวนอยู่ที่ปาก โดยถูกป้อนด้วยของเหลวที่เกาะติดกับผนังเจาะ การเจาะนั้นทำหน้าที่เสมือนอ่างเก็บน้ำของเส้นเลือดฝอยเล็กๆ คำสั่งสิ้นสุดลง แต่วงเดือนยังคงผ่อนคลาย เสี้ยววินาทีต่อมา เม็ดดาวเทียมหลุดออกและตกลงไป - ในบางครั้ง ลงบนชิ้นส่วน บางครั้งก็ตกบนอุปกรณ์ติดตั้ง บางครั้งก็หล่นลงไปเลย เหลือเพียงหมอกจาง ๆ ที่จะปรากฏขึ้นอีกครั้งภายใต้การตรวจสอบด้วยรังสียูวี นี่เป็น "หยดที่สอง" และเป็นหายนะของการเคลือบด้วยแสง ไพรเมอร์เซ็นเซอร์ และสายสวนทางการแพทย์ที่เปียกก่อน-

เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไม เราต้องทิ้งสัญชาตญาณและไปที่คณิตศาสตร์ของเส้นเลือดฝอย ความยาวของของไหลที่เกาะติดกันตามผนังเจาะจะปรับขนาดโดยประมาณด้วยความยาวของเส้นเลือดฝอย γ=√( / (ρg)) สำหรับพื้นผิวอิสระ แต่ภายในท่อแคบ ปริมาณที่เกี่ยวข้องคือการเจาะทะลุของวอชเบิร์น: ของเหลวจะเคลื่อนเข้าสู่รูเจาะต้านแรงโน้มถ่วงด้วยตำแหน่งด้านหน้า x(t) ∝ √( ·r·cosθ / (2η)) · √t สำหรับรูเจาะ ID 0.2 มม., µ 30 mN/m, η µ 0.03 Pa·s, ด้านหน้าที่เปียกสามารถ-เลื่อนไปอีกสองสามสิบไมครอนในหน้าต่างว่างระหว่างช็อต การขัดเงาด้วยไฟฟ้าที่นี่ไม่ได้มีความสำคัญในเรื่องของความมันเงา แต่สำหรับมุมสัมผัสของมันด้วย: ผนังที่หยาบ (Ra 0.5 µm) จะยึดแนวสัมผัสไว้ cosθ จะสูงขึ้น และความยาวของการเปียกจะเพิ่มขึ้น ผนังขัดด้วยไฟฟ้า (Ra < 0.2 µm) ทำให้เส้นหน้าสัมผัสลดลง cosθ ลดลง และคอลัมน์ที่ยึดไว้สั้นลง ดังนั้นคันโยกคันแรกสำหรับหยดน้ำจึงไม่ใช่แรงกด - แต่เป็นการตกแต่งผนัง

คันที่สองคือแนวต้าน เข็มที่ยาวขึ้นจะเพิ่มแรงดันตกคร่อม สำหรับการไหลแบบราบเรียบในท่อ ΔP=8μLQ / (πr⁴) ขยายเข็มให้ยาวขึ้นจาก 18 มม. เป็น 28 มม. และคุณจะเพิ่มความต้านทานความหนืดได้ประมาณ 55% สำหรับอัตราการไหลเท่าเดิม ซึ่งหมายความว่าการหดตัวแบบยืดหยุ่นหลังการยิงของคอลัมน์ของไหล- จะต้องเอาชนะแรงลากที่มากขึ้นก่อนที่จะสามารถเลี้ยงออกมาได้ ด้วยเหตุนี้เข็มยาว (25–30 มม.) จึงเป็นตัวเลือกคลาสสิกสำหรับไพรเมอร์แบบบาง แต่ความยาวนั้นต่อรองกับปีศาจได้: คานยื่นแบบเดียวกับที่ความชื้นไหลออกมาก็โค้งงอเมื่อยกเช่นกัน การโก่งตัว δ γ F·L³/(3EI); การเปลี่ยนจาก 18 เป็น 28 มม. จะทำให้ L³ สูงขึ้นเกือบ 3.8× ดังนั้นส่วนปลายจึงโยกเยกมากขึ้น และปลายที่โยกเยกจะเหวี่ยงเม็ดบีดเล็กๆ ไปด้านข้าง วิศวกรกระบวนการที่มีประสบการณ์จึงไม่เพียงแค่ "ใช้เข็มยาว" เท่านั้น พวกเขาเลือกเข็มที่ยาวที่สุด - ซึ่งโดยทั่วไปคือ 25 มม. - ที่ยังคงมีแรงต้านทานเพียงพอ และทำให้ก้านแข็งขึ้นโดยจับ OD ไว้ที่ 0.5–0.6 มม. แม้ว่า ID จะอยู่ที่ 0.2 มม. เท่านั้น

คันโยกอันที่สามถูกดูดกลับ- และนี่คือจุดที่การปรับจูนส่วนใหญ่เกิดขึ้นจริง หลังจากชีพจรช็อตเชิงบวก แรงดันลบสั้นๆ ที่ −0.02 ถึง −0.04 MPa เป็นเวลา 6–10 มิลลิวินาที จะดึงวงเดือนกลับเข้าไปในรูประมาณ 0.1–0.3 มม. น้อยเกินไปและจี้ยังคงอยู่ มากเกินไปและคุณดึงฟองอากาศเข้าไปในรู จากนั้นจึงถ่มน้ำลายใส่ช็อตถัดไป มีหน้าต่างแคบและเลื่อนไปตามความหนืด: ตัวกระตุ้น 15 cP ต้องการ ~ 6 ms ที่ −0.025 MPa; อีพ็อกซี่แบบบาง 40 cP ต้องการ ~10 ms ที่ −0.035 MPa การบันทึกสิ่งนี้ตาม-วัสดุเป็นหลัก แทนที่จะ "รู้สึกมันออกมา" คือสิ่งที่แยกบรรทัดที่มั่นคงออกจากบรรทัดที่-ปรับแต่งใหม่ทุกวันจันทร์

บนพื้นพิธีกรรมทั้งหมดดูเกือบจะเป็นพิธีการ อ่างเก็บน้ำถูกติดตั้งด้วยตัวควบคุมส่วนหัวคงที่-เพื่อให้หัวขับเคลื่อนไม่เคลื่อนที่ในขณะที่กระบอกฉีดยาเท - ระดับของเหลวเพียง 5 มม. จะเปลี่ยนการมีส่วนร่วมของอุทกสถิตประมาณ ~50 Pa ซึ่งเพียงพอที่จะดันดาวเทียมได้ ความดันถูกจงใจเก็บไว้ต่ำกว่า 0.1 MPa; แทนที่จะเพิ่มความกดดันเพื่อให้ได้จุดที่ใหญ่ขึ้น เวลาในการยิงจะยาวขึ้น ทิปจะถูกเช็ดทุกๆ 300 ช็อตด้วยสำลี-สำลีฟรีชุบ (ไม่เคยแช่) ใน IPA เนื่องจากปลายที่เปียกจะทำให้มุมสัมผัสลดลงและทำให้เกิดการเกาะติด ก่อนดำเนินการผลิตใดๆ จะมีการทดสอบฟอยล์ 50-ช็อต โดยยกห้าสิบครั้งขึ้นไปบนอลูมิเนียมฟอยล์แบบแบน การตรวจสอบแบบขยาย ไม่มีดาวเทียมที่จะผ่าน หากด้ายปรากฏขึ้นเพียงเส้นเดียว การดูดกลับจะเพิ่มขึ้นทีละ 1 มิลลิวินาทีจนกระทั่งมันหายไป

ฉันจำเส้นเคลือบสำหรับหน้าต่าง LiDAR ของยานยนต์ที่จ่ายไพรเมอร์ชนิดไม่ชอบน้ำ 20 cP ได้ พวกมันวิ่งด้วยความเร็ว 0.12 MPa ช็อตสั้นๆ และยอมรับอัตราการหยด 5% ซึ่งไม่มีใคร "มองเห็น" ได้จนกว่าชิ้นส่วนจะผ่านการสแกนด้วยแสงสีดำ- และหมอกไพรเมอร์จางๆ ก็สว่างขึ้นราวกับกระ ในตอนแรก ทีมงานลองใช้ ID ที่เล็กกว่า 0.1 มม. โดยหวังว่ารูที่แน่นกว่านี้จะทำให้หยดหยดไหลออกมา มันทำได้ - และอุดตันทันทีโดยมีอนุภาคติดตามทุกๆ 400 นัด เปลี่ยนกลับเป็น ID 0.2 มม., เพิ่มความยาวของเข็มเป็น 25 มม., ลดแรงกดลงเหลือ 0.08 MPa และการตั้งค่าการดูดกลับ 8 ms −0.03 MPa- ทำให้หยดเป็นศูนย์ตลอดการทดลอง-กะสามครั้ง พวกเขายังค้นพบด้วยว่าการไหลเวียนของอากาศโดยรอบจากพัดลมระบายความร้อนในบริเวณใกล้เคียงเพิ่มการสั่นของทิปมากพอที่จะสร้างเส้นด้ายจางๆ ใหม่ แผ่นกั้นอะคริลิกขนาดเล็กแก้ไขสิ่งที่ไม่มีพารามิเตอร์ได้

การกำหนดกรอบต้นทุนมีความละเอียดอ่อน หยดที่ "มองไม่เห็น" ยังคงมีต้นทุน: การทำงานซ้ำแบบแสงสีดำ- เศษจากเลนส์ที่มีหมอก และเวลาในการตรวจสอบ ที่ 6,000 UPH และการปฏิเสธ 5% นั่นคือชิ้นส่วนที่ถูกปฏิเสธประมาณ 300 ชิ้นต่อชั่วโมง โดยแต่ละครั้งจะใช้เวลา ~40 วินาทีในการล้างข้อมูลด้วยตนเอง- การเปลี่ยนไปใช้หัวฉีดสเตนเลสขัดเงาด้วยไฟฟ้าแบบยาวจะเพิ่มเงิน 3 เยนต่อเข็ม ตัดจำหน่ายไปแล้วกว่า 25,000 ช็อตจนเกิดข้อผิดพลาดในการปัดเศษ การคืนทุนไม่ใช่ภายในหนึ่งวัน - แต่เป็นการหายตัวไปของสถานีตรวจสอบทั้งหมดในอีกสองสัปดาห์ต่อมา

นอกเหนือจากหลักการข้างต้นแล้ว ยังมีหลักการที่ลึกซึ้งกว่านั้นที่ควรค่าแก่การกล่าวคือ: การจ่ายของเหลวแบบบาง-ไม่เคยเป็นปัญหาด้านแรงกดดันเพียงอย่างเดียว แต่เป็นปัญหา-ในการกักเก็บพลังงาน การเจาะจะเก็บพลังงานยืดหยุ่น + เส้นเลือดฝอยไว้เล็กน้อยหลังการยิงทุกครั้ง หากคุณไม่ฟื้นตัว ของเหลวจะใช้จ่ายเป็นหยดที่หลงทาง Electropolish ช่วยลดสิ่งที่เก็บไว้ ความยาวต้านทานการปลดปล่อย ดูด-กลับคืนมา คันโยกสามคัน และวงเดือนหนึ่งอัน

มองไปข้างหน้า ไมโคร-วาล์วที่ขับเคลื่อนด้วยเพียโซ-ที่มีการปิดต่ำกว่า-มิลลิวินาที-กำลังเริ่มจับคู่กับหัวฉีดสเตนเลสขนาดยาวเหล่านี้ โดยปิดลูปที่ระดับนาโนลิตร ระบบการมองเห็นจะคอยดูช่องจมูกระหว่างการยกและปรับการดูด-กลับแบบเรียลไทม์ และตัวเข็มเองซึ่งมีแท็กฝังอยู่ วันหนึ่งจะรายงานการเคลื่อนตัวของความยาว-เปียกหลังจากฉีดไป N นัด ทำให้เกิดการทำความสะอาดก่อนที่ดาวเทียมดวงแรกจะปรากฏขึ้น อย่างไรก็ตาม สำหรับวันนี้ ความจริงที่ไม่น่าดูยังคงอยู่: หัวฉีดสเตนเลสที่ยาว เรียบเนียน - ที่ได้รับการปรับแต่งมาอย่างดียังคงเป็นวิธีที่เงียบที่สุดในการทำให้ของเหลวชนิดบางทำงาน