سیالات با ویسکوزیته کم-: کنترل چکه - رساله توسعه یافته

در سیالات رقیق یک بی صداقتی خاص وجود دارد. آنها چنان با میل و بی صدا جریان می یابند که اپراتور فرض می کند فرآیند تحت کنترل است. یک پرایمر در سی-پنج سانتی پویز، یک فعال کننده در بیست، یک UV نازک منسجم در پانزده - اینها در مقایسه با یک اپوکسی پر شده که به وضوح در برابر پیستون مقاومت می کند، مانند مواد "آسان" به نظر می رسند. و با این حال، در سراسر صنعت، توزیع با ویسکوزیته پایین-تقریباً هر دسته دیگری خرابی های میدان بی صدا را ایجاد می کند. دلیل آن این نیست که فشار دادن مایع به سختی انجام می شود. این است که فشار دادن آن بسیار آسان است و دقیقاً زمانی که شما به آن می گویید از توقف خودداری می کند.

لحظه بعد از شلیک را در نظر بگیرید. دریچه بسته می شود. ربات سوزن را دو دهم میلی متر بلند می کند. در خمیر غلیظ، کشش سطحی و تنش تسلیم سیال را در جای خود نگه می دارد. نقطه نشسته، کمی گنبدی شکل، مطیع. روی یک پرایمر نازک، ستون کوچکی از مایع در دهانه معلق باقی می‌ماند که توسط تکه‌ای از مایع که به دیواره سوراخ می‌چسبد تغذیه می‌شود. سوراخ در واقع مانند یک مخزن مویرگی کوچک عمل می کند. فرمان تمام شده است، اما منیسک هنوز در حال استراحت است. کسری از ثانیه بعد، یک مهره ماهواره‌ای جدا می‌شود و گاهی اوقات روی قطعه، گاهی روی دستگاه، گاهی اوقات روی هیچ می‌افتد و فقط یک غبار ضعیف باقی می‌ماند که تحت بازرسی UV دوباره ظاهر می‌شود. این "دومین قطره" است و آفت پوشش‌های نوری، پرایمرهای حسگر و قبل از خیس شدن کاتتر پزشکی است.

برای اینکه بفهمیم چرا باید شهود را رها کنیم و به سراغ ریاضیات مویرگی برویم. طول چسبنده سیال در امتداد دیواره سوراخ تقریباً با طول مویرگی λ=√( / (ρg)) برای یک سطح آزاد مقیاس می شود، اما در داخل یک لوله باریک مقدار مربوطه نفوذ Washburn است: مایع در برابر جاذبه با موقعیت جلویی x(t) ∝ (2·ηco) به داخل سوراخ حرکت می کند. √t. برای یک سوراخ شناسه 0.2 میلی‌متری، ≈ 30 mN/m، η ≈ 0.03 Pa·s، قسمت خیس‌کننده می‌تواند دوباره چند ده میکرون در پنجره بی‌حرکت بین عکس‌ها جلو ببرد. الکترو پولیش در اینجا نه به دلیل درخشش، بلکه برای زاویه تماس آن اهمیت دارد: یک دیوار آسیاب شده خشن (Ra 0.5 میکرومتر) خط تماس را پین می کند، cosθ بالاتر است و طول خیس شدن افزایش می یابد. یک دیوار برقی (Ra < 0.2 میکرومتر) به خط تماس اجازه می دهد عقب نشینی کند، cosθ سقوط کند و ستون نگه داشته شده کوتاه شود. بنابراین اولین اهرم در برابر چکه کردن فشار نیست - پرداخت دیوار است.

اهرم دوم مقاومت است. سوزن بلندتر باعث کاهش فشار می شود. برای جریان آرام در یک لوله، ΔP=8μLQ / (πr4). سوزن را از 18 میلی‌متر به 28 میلی‌متر دراز کنید و برای همان سرعت جریان، مقاومت چسبناک را حدود 55 درصد افزایش دهید، که به این معنی است که پس‌{7}}الاستیک ستون سیال باید بر کشش بیشتری غلبه کند تا بتواند بیرون بیاید. به همین دلیل است که سوزن های بلند (25 تا 30 میلی متر) انتخاب کلاسیک برای پرایمرهای نازک هستند. اما طول یک معامله با شیطان است: همان طاقچه ای که رطوبت را جاری می کند، در هنگام بلند کردن نیز خم می شود. انحراف δ≈ F·L³/(3EI); از 18 به 28 میلی‌متر، L³ را تقریباً 3.8× افزایش می‌دهد، بنابراین نوک بیشتر می‌لرزد، و نوک متلاطم مهره‌ای کوچک را به طرفین پرتاب می‌کند. بنابراین مهندس فرآیند با تجربه فقط از "سوزن بلند استفاده نمی کند". آنها کوتاه‌ترین سوزن بلند - معمولاً 25 میلی‌متر - را انتخاب می‌کنند که همچنان مقاومت کافی می‌دهد، و با نگه داشتن OD روی 0.5-0.6 میلی‌متر، ساقه را سفت می‌کنند، حتی زمانی که ID فقط 0.2 میلی‌متر باشد.

اهرم سوم مکش-به عقب است، و این جایی است که بیشتر تنظیم ها در واقع انجام می شود. پس از ضربه مثبت، یک فشار منفی مختصر از -0.02- تا -0.04 MPa برای 6-10 ms، منیسک را تقریباً 0.1-0.3 میلی متر به داخل سوراخ می کشد. خیلی کم است و آویز باقی می ماند. خیلی زیاد است و حباب‌های هوا را به داخل سوراخ می‌کشید، که سپس روی شات بعدی تف می‌دهد. یک پنجره باریک وجود دارد و با ویسکوزیته جابجا می شود: یک فعال کننده 15 cP ~6 میلی ثانیه در 0.025- مگاپاسکال می خواهد. یک اپوکسی نازک 40 cP ~ 10 میلی ثانیه در 0.035- مگاپاسکال می خواهد. ورود به سیستم به‌ازای هر{17}}ماده، به‌جای «احساس آن»، چیزی است که یک خط پایدار را از خطی که هر دوشنبه دوباره تنظیم می‌شود، جدا می‌کند.

روی زمین، مراسم کامل تقریباً تشریفاتی به نظر می رسد. مخزن با یک تنظیم کننده سر ثابت نصب شده است به طوری که سر محرک هنگام خالی شدن سرنگ سرگردان نمی شود - یک تغییر فقط 5 میلی متری در سطح سیال، سهم هیدرواستاتیک را ~50 Pa تغییر می دهد، که برای به حرکت درآوردن ماهواره کافی است. فشار عمداً زیر 0.1 مگاپاسکال نگه داشته می شود. به جای افزایش فشار برای به دست آوردن یک نقطه بزرگتر، زمان شلیک طولانی تر می شود. نوک هر 300 عکس با یک سواب رایگان پرزدار شده (هرگز خیس نشده) در IPA پاک می شود، زیرا صورت مرطوب نوک زاویه تماس را کاهش می دهد و باعث چسبیدن می شود. قبل از هر مرحله تولید، یک آزمایش فویل 50- انجام می‌شود: پنجاه بالابر روی یک فویل آلومینیومی مسطح، بازرسی بزرگ‌نمایی شده، صفر ماهواره برای عبور. اگر حتی یک نخ ظاهر شود، مکش پشت با افزایش 1 میلی ثانیه پله می شود تا زمانی که ناپدید شود.

خط پوششی برای شیشه‌های LiDAR خودروها را به خاطر می‌آورم که پرایمر آبگریز 20 cP را پخش می‌کرد. آن‌ها با سرعت 0.12 مگاپاسکال، عکس‌های کوتاه می‌دویدند و نرخ قطره‌ای 5% را می‌پذیرفتند که هیچ‌کس نمی‌توانست آن را "دید" تا زمانی که قطعات از طریق یک اسکن نور سیاه- و غبار ضعیف پرایمر مانند کک و مک روشن شود. تیم ابتدا یک شناسه کوچکتر، 0.1 میلی متری را امتحان کرد، امیدوار بود که یک سوراخ تنگ تر، قطره را خفه کند. - را انجام داد و هر 400 شات فوراً با ذرات ردیابی مسدود شد. بازگشت به ID 0.2 میلی‌متری، افزایش طول سوزن تا 25 میلی‌متر، کاهش فشار به 0.08 مگاپاسکال، و تنظیم مکش 8 میلی‌ثانیه −0.03 مگاپاسکال{16}}در یک آزمایش سه شیفتی، قطره قطره را به صفر رساند. آنها همچنین دریافتند که جریان هوای محیط از یک فن خنک کننده مجاور، نوسان کافی نوک را برای بازسازی یک نخ ضعیف اضافه می کند. یک بافل کوچک اکریلیک چیزی را که هیچ پارامتری نداشت حل کرد.

چارچوب هزینه ظریف است. قطره ای که "نامرئی" است همچنان هزینه دارد:-بازکاری نور سیاه، ضایعات اپتیک مه آلود و زمان بازرسی. در 6000 UPH و 5% رد، که تقریباً 300 قسمت رد شده در ساعت بود که هر کدام 40 ثانیه پاک کردن دستی- را مصرف می‌کرد. با جابه‌جایی به نازل زنگ‌نگیر طولانی برقی‌شده، 3 ین به ازای هر سوزن اضافه شد، که بیش از 25000 شات را به خطای گرد کردن کاهش داد. بازپرداخت در یک روز نبود - در ناپدید شدن کل ایستگاه بازرسی دو هفته بعد بود.

فراتر از نیمکت، یک اصل عمیق‌تر وجود دارد که ارزش بیان کردن دارد: نازک بودن-تولید مایع هرگز به تنهایی یک مشکل فشار نیست، بلکه یک مشکل ذخیره{1}}انرژی است. حفره بعد از هر شلیک کمی انرژی الاستیک + مویرگی ذخیره می کند. اگر به طور فعال آن را بازیابی نکنید، مایع آن را به عنوان یک قطره سرگردان مصرف می کند. Electropolish مقدار ذخیره شده را کاهش می دهد. طول در برابر انتشار آن مقاومت می کند. suck-آن را بازیابی می‌کند. سه اهرم، یک مینیسک.

با نگاهی به آینده، دریچه‌های میکرو-پیزو با خاموش شدن زیر-میلی‌ثانیه-در حال جفت شدن با این نازل‌های بلند ضدزنگ هستند و حلقه را در مقیاس نانولیتری می‌بندند. سیستم‌های بینایی در حین لیفت منافذ را تماشا می‌کنند و مکش را-در زمان واقعی تعدیل می‌کنند. و خود سوزن، با یک برچسب تعبیه‌شده، روزی انحراف طول-ش را پس از N عکس گزارش می‌کند، که باعث می‌شود قبل از ظاهر شدن اولین ماهواره، تمیز شود. با این حال، برای امروز، حقیقت ناخوشایند صادق است: یک نازل ضد زنگ بلند، صاف،-به خوبی تنظیم شده هنوز هم بی صداترین راه برای ایجاد رفتار یک مایع نازک است.