اندازه گیری تغییرات گرانروی روی مذاب با دما

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مواد و متالورژی-گرایش مواد پیشرفته، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک،

2 استادیار، مهندسی مکانیک- گرایش طراحی کاربردی، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک،

چکیده

اندازه گیری گرانروی مذاب فلزات می تواند اطلاعات مفیدی برای فرایندهای تولیدی که بر پایه ذوب و انجماد باشد فراهم کند. در این مقاله از روش سقوط گلوله برای اندازه گیری گرانروی مذاب روی استفاده شده است. از انجایی که مذاب فلزات کدر هستند برای بررسی روند حرکت ساچمه در مذاب تغیراتی در روش مرسوم اعمال شده است. برای حل این مشکل و بررسی حرکت ساچمه در داخل مذاب مفتول نازک فولادی به ساچمه فرو رونده اتصال داده شد تا سرعت سقوط از انتهای مفتول فولادی که خارج از مذاب قرار می گیرد اندازه گیری شود. تغییرات گرانروی مذاب روی در دماهای مختلف اندازه گیری شده است و همانطور که انتظارمی رفت با افزایش دما گرانروی مذاب کاهش یافته است. با افزایش 300 درجه سانتیگراد گرانروی cP 474/0 کاهش یافته است. نرخ کاهش گرانروی در ابتدا زیاد (cP/°C004/0) ولی با افزایش بیشتر دما نرخ کاهش گرانروی کاهش (cP/°C0001/0) محسوسی یافته است. مذاب روی از سیالات ظریف بر است یعنی با افزایش نرخ برش و سرعت متوسط سقوط ساچمه گرانروی کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating on Viscosity Variation of Molten Zinc via Different Temperatures

نویسندگان [English]

  • Seyed Hossein Elahi 1
  • Majid Rajaei 2
1 Assistant professor, Mechanical Engineering Department, Arak University of Technology
2 Assistant professor, Mechanical Engineering-Applied design, Mechanical Engineering Department, Arak University of Technology,
چکیده [English]

Viscosity measurement could provide valuable information for melting and solidification base processes. In this paper a falling ball viscometer is used for measuring molten zinc viscosity. The molten metals are not transparent, some changes are done in the structure of conventional method for tracing ball movement. To solve this problem and in order to trace the movement of the ball (as a falling object) in the melt, a thin steel rod was connected to the ball. The displacement of the ball could then be evaluated from the rod end, which is outside the melt.Viscosity changes versus temperature is studied and as expected the viscosity of the liquid tends to decrease by increasing the temperature. In the beginning the rate of viscosity reduction was high (0.004 cP/°C) but then with increasing temperature the rate of viscosity reduction was decreased (0.0001 cP/°C). Molten zinc is a shear thinning fluid which means by increasing shear rate and mean speed of falling ball the viscosity of molten zinc would drop.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Viscosity
  • Molten Zinc
  • High Temperature Viscometer
  1. Brooks RF, Dinsdale AT, Quested PN. The measurement of viscosity of alloys—a review of methods, data and models.MeasSci Technol.2005; 16:354–362.
  2. Dinsdale AT, Quested PN. The Viscosity of Aluminum And its Alloys – A review of Data and Models.J Mater Sci. 2004; 39(24): 7221-7228.
  3. Banhart J. Manufacture, Characterization and Application of Cellular Metals and Metal foams.Prog Mater Sci. 2001; 46: 559–632.
  4. Babcsan N,Banhart J, Leitlmeier D. Metal Foams–Manufacturing and Physics of Foaming. 2005. Available from: https://www.kfki.hu/~anyag/tartalom/2012/2/tartalom/2005/jan/03_Babcsan.pdf
  5. White Fm. Fluid Mechanics. Butterworth: Heinemann; 1992.
  6. Stachowiak GW, Batchelor AW. Engineering Tribology. Butterworth: Heinemann; 2001.
  7. Iida T, Guthrie RIL. The Physical Properties of Liquid Metals. Oxford:Clarendon Press; 1988.
  8. BakhtiyarovSI, OverfeltRA. Measurement of Liquid Metal Viscosity by Rotational Technique. Acta Mater. 1999; 47(17): 4311-1319.
  9. Han SH, Kang CG, Sung JH. Investigation of viscosity properties for rheology forming of AM50A magnesium alloy.J Mater Process Tech. 2007;187–188: 335–338.
  10. Roach SJ,Henein H.A New Method to Dynamically Measure the Surface Tension , Viscosity , and Density of Melts.Metall and Materi Trans B.2005; 36 (5): 667-676.
  1. Hopkins MR, Toye TC. The Determination of the Viscosity of Molten Metals.Proc. Phys. Soc. B. 1950; 63(10): 773-780.
  2. Chhabra RP, Tripathi A. A correlation for the viscosity of liquid metals High Temp. High Press. 1993; 25: 713-718.
  3. SongZL , Ma LQ, Wu ZJ, He DP. Effects of viscosity on cellular structure of foamed aluminum in foaming process. J Mater Sci. 2000; 35: 15–20.
  4. Yang CC, Nakae H. The effects of viscosity and cooling conditions on the foamability of aluminum alloy.J Mater Process Tech. 2003;141: 202–206.
  5. Miyoshi T, Itoh M, Akiyama S,Kitahara A. ALPORAS Aluminum Foam: Production Process, Properties, and Applications.AdvEng Mater. 2000; 2(4): 179-183.  
  6. Sutterby JL. Falling sphere viscometer.J Phys E: SciInstrum. 1973; 6: 1001.
  7. Morgan PG. Notes on the falling sphere viscometer.ChemEng Sci. 1961; 15: 144- 148.
  8. Funakoshi KI, Suzuki A, Terasaki H.In situ viscosity measurements of albite melt under high pressure, J Phys-Condens Mat. 2002; 14(44): 11343.
  9. Elahi SH, Adelnia H,Shahverdi HR.A simple accurate method for measuring viscosity of liquid metals at high temperatures.JRheol. 2012; 56: 941.
  10. Assael MJ, Armyra IJ, Brillo J, Stankus SV, Wu J, Wakeham WA. Reference Data for the Density and Viscosity of Liquid Cadmium, Cobalt, Gallium, Indium, Mercury, Silicon, Thallium, and Zinc. J PhysChem Ref Data. 2012;  41, 3:033101.
  11. Malika MM, Jeyakumara M, Hameda MS, WalkerbMj, Shankara S. Rotational rheometry of liquid metal systems: Measurement geometry selection and flow curve analysis. J Non-Newtonian Fluid Mech. 2010; 165: 733–742.
  12. Varsani V, Fan Z. Non-Newtonian Behaviour of Liquid Metals. TMS Orlando. 2007; 67–76.
  13. Desgranges C,Delhommelle J.Viscosity of liquid iron under high pressureand high temperature: equilibrium and nonequilibrium molecular dynamics simulation studies. Phys. Rev. B. 2007; 76: 172102.