FT-3400 粉体流动行为分析仪 Jenike 剪切法符合 ASTM D6128
发布时间： 2026-06-27 14:37:22 点击： 6
一、产品介绍
FT-3400 粉体流动行为分析仪是基于 Jenike 剪切法原理设计的粉体力学特性检测设备，参照 ASTM D6128-22、ASTM D6682-15 (2021)、ASTM D6773-22、GB/T 31057.3-2018 附录 B 以及中国药典 2025 版四部 9604 粉体流动性指导原则（剪切池法）等多项标准开发，通过分析粉体剪切动态数据来描述粉体流动行为表征，解决粉体工业在加工、存储、运输、料仓设计中常出现的拱架 / 鼠孔结构、料仓堵塞、架桥、偏析等工程问题。
该设备采用环形剪切盒设计，通过自动控制的荷重施加于剪切盖上，作用于以设定速度转动的环形剪切盒内样品上，实现样品与样品、样品与壁面在不同压力下的剪切测试。配套 PC 软件可实时采集数据、建立莫尔应力圆模型，自动计算内摩擦角、流动函数、壁摩擦角、开放屈服强度等重要参数，并可直接输出料仓设计所需的料斗半顶角、zui小卸料口径等工程参数，为粉体料仓设计、工艺优化、质量控制提供数据支持。
FT-3400 粉体流动行为分析仪测试功能全，涵盖预固结处理、瞬态剪切函数、时效剪切函数、壁摩擦函数、时效壁摩擦函数、松装密度函数六大测试模块，适用于化工、制药、食品、冶金、陶瓷、农业等多行业粉体散粒物料的流动性能表征，是粉体工程研究、料仓结构设计、产品质量管控的实用型分析仪器。
二、产品特点
◆ 多标准合规：符合 ASTM D6128、ASTM D6773、GB/T 31057.3、中国药典 2025 等多项国内外标准
◆ Jenike 剪切法：采用经典 Jenike 剪切原理，数据可直接用于料仓工程设计
◆ 六大测试功能：预固结、瞬态剪切、时效剪切、壁摩擦、时效壁摩擦、松装密度测试
◆ 自动控制：PC 软件全自动控制测试过程，自动加载、剪切、数据采集，减少人为误差
◆ 环形剪切盒：铝合金材质剪切单元，剪切过程稳定，样品受力均匀
◆ 双剪切盖配置：配备齿槽盖和平面盖，不锈钢材质，满足不同测试需求
◆ 高分辨率测量：垂直主应力分辨率 0.01N，扭矩分辨率 0.01N・m，数据稳定
◆ 剪切速度可调：0.5mm/min～3mm/min 范围内可设置，适配不同粉体特性
◆ 实时数据分析：软件实时生成剪切曲线、莫尔应力圆、屈服轨迹，自动计算流动参数
◆ 料仓设计计算：自动计算料斗半顶角、zui小卸料口径，给出流 / 不流判定结果
◆ 时效测试功能：支持时间固结测试，模拟粉体长期存储后的强度变化
◆ 壁摩擦测试：可测试粉体与不同壁面材料的摩擦特性，适配料仓壁材选择
◆ 自动吸尘：配备手持式自动吸尘装置，样品清理方便
◆ 急停保护：设有急停控制装置，操作合规有保障
◆ 报告生成：自动生成测试报告，支持数据图谱打印与导出
三、工作原理
FT-3400 粉体流动行为分析仪采用 Jenike 剪切测试原理：将粉体样品装入环形剪切盒中，先通过垂直加载系统对样品施加规定的法向压力进行预固结，使样品达到稳定的密实状态（稳态流动）；然后在不同法向应力下对样品进行剪切，测量剪切过程中的剪切应力与剪切位移关系，得到屈服轨迹；通过绘制莫尔应力圆，计算得到粉体的内摩擦角、有效内摩擦角、开放屈服强度（无侧限屈服强度）、内聚力等关键力学参数；通过测试不同固结压力下的开放屈服强度，得到粉体的流动函数（Flow Function, FF），从而表征粉体的流动特性。
流动函数 FFc 是评价粉体流动性的关键指标，定义为主固结应力 σ1 与开放屈服强度 fc 的比值（FFc=σ1/fc），根据 Jenike 分类法可将粉体流动性分为：
- FFc<1：不流动
-
1
-
2
-
4
- FFc>10：自由流动
壁摩擦测试通过更换不同材质的壁面盖板，测量粉体与固体壁面之间的摩擦特性，得到壁摩擦角、壁附着力等参数，用于料仓壁面角度设计。时效剪切测试通过将样品在规定压力下固结一定时间后再进行剪切，模拟粉体在料仓中长期存储后的结块趋势和强度变化。
料仓设计计算基于 Jenike 料仓设计理论，根据测得的有效内摩擦角、壁摩擦角、粉体密度等参数，计算得到整体流料斗的zui小半顶角和防止架桥的zui小卸料口径，为料仓工程设计提供直接的参数依据。
测试流程简述：
样品制备 → 装入剪切盒 → 预固结至稳态 → 不同法向应力下剪切测试 → 绘制屈服轨迹 → 莫尔圆分析 → 计算流动参数 → 料仓设计计算 → 生成报告
四、技术参数
| 项目名称 | 技术参数 |
|---|---|
| 设备型号 | FT-3400 |
| 测试原理 | Jenike 环形剪切法 |
| 参考标准 | ASTM D6128-22；ASTM D6682-15； |
| 测试功能 | 预固结处理、瞬态剪切函数、 |
| 垂直主应力范围 | 0-100N，分辨率 0.01N |
| 扭矩测量范围 | 0-10N・m，分辨率 0.01N・m |
| 剪切速度范围 | 0.5mm/min～3mm/min 可调 |
| 剪切单元材质 | 防锈铝合金材质 |
| 剪切盖配置 | 齿槽盖、平面盖，不锈钢材质 |
| 操作方式 | PC 软件全自动控制 |
| 测量方式 | 自动测量、自动数据采集 |
| 分析输出参数 | 内摩擦角、有效内摩擦角、主应力、 |
| 通讯接口 | USB、RS-232 双接口 |
| 清理装置 | 手持式自动吸尘系统 |
| 样品整理工具 | 配套刮料器、整料器 |
| 保护装置 | 急停控制按钮 |
| 工作温湿度 | 8-40℃，相对湿度 35%-80% RH |
| 供电规格 | AC 220V±10% 50Hz |
| 软件功能 | 实时曲线显示、自动计算分析、 |
★ 选购配置：
・备用剪切盒（3400-JXH）：铝合金剪切盒，规格可定制
・多规格砝码组（3400-FM）：不同重量砝码，扩展测试量程
・配套吸尘器（XCQ）：手持式自动吸尘装置
・测试电脑 + 打印机（PC）：Windows 系统电脑 + A4 打印机
・计量证书（3400-JL）：合作机构提供计量校准证书
・3Q 验证服务（3400-3Q）：安装 / 操作 / 性能验证服务
・延保服务（3400-YB）：1-3 年延长保修服务
・定制壁面板：不同材质壁面测试板（不锈钢、铝、PTFE 等）
五、适用范围
FT-3400 粉体流动行为分析仪主要应用于粉体工程领域的流动性能表征与料仓设计研究，适用场景包括：
◇ 化工行业：化工粉体、催化剂、塑料粒子、橡胶助剂、颜料、涂料粉体等的流动性测试与料仓设计
◇ 制药行业：药用原辅料、药物中间体、制剂粉体的流动性表征，符合中国药典剪切池法要求
◇ 食品行业：面粉、淀粉、奶粉、糖类、食品添加剂、调味品等食品粉体的加工性能测试
◇ 冶金行业：金属粉末、石墨粉、炭黑、矿粉、冶金辅料等粉体的流动性能评价
◇ 陶瓷建材：陶瓷原料、水泥、混凝土外加剂、耐火材料、建筑粉体的存储输送设计
◇ 农业领域：粮食、饲料、农药粉体、肥料等农业散粒物料的流动性测试
◇ 科研院所：粉体工程、颗粒学、散料输送等领域的基础研究与新配方开发
◇ 高等院校：化学工程、制药工程、材料科学等相关学科的教学实验与科研项目
◇ 工程设计公司：料仓、料斗、输送管道等粉体处理设备的工程设计参数计算
◇ 生产企业研发部：粉体产品配方优化、生产工艺改进、产品质量控制
◇ 合作检测实验室：提供粉体流动性能合作检测服务
适用测试物料：
・化工粉体：聚乙烯、聚丙烯、PVC、催化剂、吸附剂、分子筛等
・制药粉体：微晶纤维素、乳糖、淀粉、硬脂酸镁、药物 API 等
・食品粉体：面粉、奶粉、咖啡粉、糖粉、可可粉、调味料等
・金属粉体：铁粉、铜粉、铝粉、钨粉、硬质合金粉、3D 打印粉等
・矿物粉体：石墨、炭黑、滑石粉、碳酸钙、硅微粉、水泥等
・其他散粒物料：种子、饲料、农药、肥料、陶瓷原料等
不适用范围：
・粒径过大（一般大于 5mm）的颗粒物料
・浆状、膏状、液体物料
・具有强腐蚀性、易燃易爆的危险物料（需定制特殊配置）
六、操作流程
1. 准备工作
▶ 检查设备外观，确认各部件完好，急停按钮复位
▶ 将设备放置在稳固无振动的工作台上，调节水平
▶ 连接设备电源与电脑通讯线，开启设备电源
▶ 打开 PC 测试软件，确认设备与软件通讯正常
▶ 准备待测粉体样品，按标准要求进行预处理（密封放置 12 小时以上）
▶ 清洁剪切盒、剪切盖，准备刮料器、吸尘器等工具
2. 设备校准与设置
▶ 进行设备空载自检，确认传感器工作正常
▶ 选择测试项目（预固结 / 瞬态剪切 / 壁摩擦等）
▶ 设置剪切速度、预固结压力、剪切点数量等测试参数
▶ 根据样品特性选择合适的剪切盖（齿槽盖 / 平面盖）
▶ 进行传感器清零校准
3. 预固结测试
▶ 将清洁的剪切盒放置在测试工位，进行重量清零
▶ 称取适量粉体样品，均匀装入剪切盒，刮平表面
▶ 在软件中输入样品质量等参数
▶ 启动预固结程序，设备自动加载至设定预固结压力
▶ 设备以设定速度进行剪切，直至达到稳态流动
▶ 如稳态失败，重新装样调整参数后再次测试
4. 剪切测试步骤
▶ 预固结完成后，依次在不同法向应力下进行剪切测试
▶ 每个法向应力点自动记录剪切应力 - 位移曲线
▶ 完成剪切点后，软件自动绘制屈服轨迹
▶ 如需测试时效剪切，按设定时间固结后再进行剪切
▶ 壁摩擦测试需更换对应材质的壁面板，重复上述步骤
▶ 松装密度测试按标准程序进行，记录不同压力下的密度值
5. 数据分析与报告
▶ 软件自动绘制莫尔应力圆，计算内摩擦角、开放屈服强度等参数
▶ 生成流动函数曲线，自动进行流动性分级判定
▶ 输入料仓设计参数，自动计算料斗半顶角、zui小卸料口径
▶ 查看测试曲线与数据结果，确认数据合理性
▶ 保存测试数据，生成并打印测试报告
6. 测试结束
▶ 关闭测试软件，关闭设备电源
▶ 升起剪切盖，取出剪切盒
▶ 使用吸尘器清理剪切盒、剪切盖及设备内部残留样品
▶ 清洁整理工具，将配件归位
▶ 备份测试数据，设备归位
七、服务项目
■ 基础服务
・设备安装调试指导：提供详细的安装说明与远程调试指导
・操作培训服务：提供软件操作、测试方法、结果解读培训
・标准解读服务：提供 Jenike 方法、相关测试标准的解读培训
■ 售后服务
・整机质保：设备提供质保服务，质保期内非人为损坏的零部件提供更换服务
・故障维修：设备出现故障时提供维修服务，保障设备正常运行
・技术支持：提供长期的粉体测试技术咨询与料仓设计建议
■ 延保服务
・延保方案：可根据需求选购延长保修服务
・延保内容：延保期内享受与质保期同等的维修服务
・到场服务：部分地区可提供到场维修与校准服务（需提前预约）
■ 样品测试
・来样测试：可提供客户来样测试服务，出具完整测试报告
・料仓设计：根据测试数据提供料仓、料斗设计参数建议
・方案咨询：根据粉体特性提供流动性测试方案与工艺优化建议
■ 增值服务
・计量校准：可提供合作机构计量证书服务
・3Q 验证：提供 IQ/OQ/PQ 安装操作性能验证服务
・耗材供应：长期供应剪切盒、剪切盖、密封圈等易损耗材
・壁板定制：提供不同材质壁面板定制服务，适配壁摩擦测试需求
八、包装配件
FT-3400 粉体流动行为分析仪标准配置清单：
☑ 主机测试系统 1 台（含加载机构、扭矩传感器）
☑ 标准铝合金剪切盒 1 套
☑ 不锈钢齿槽剪切盖 1 个
☑ 不锈钢平面剪切盖 1 个
☑ 标准壁面板 1 块
☑ 配套刮料器 / 整料器 1 套
☑ 手持式吸尘器 1 套
☑ 设备通讯线 1 套
☑ 电源线 1 根
☑ PC 测试分析软件 1 套（含加密狗）
☑ 安装工具套装 1 套
☑ 水平调节脚垫 4 个
☑ 备用密封圈 1 组
☑ 使用说明书 1 份
☑ 产品合格证 1 份
☑ 保修卡 1 份
☑ 装箱单 1 份
可选配件：
☐ 备用剪切盒（3400-JXH）：铝合金材质
☐ 多规格砝码组（3400-FM）：扩展测试量程
☐ 定制壁面板：不锈钢、铝、PTFE 等不同材质
☐ 大容积 / 小容积剪切盒定制
☐ 测试电脑 1 台（Windows 系统）
☐ A4 打印机 1 台
☐ 计量证书（3400-JL）：1 份
☐ 3Q 验证服务（3400-3Q）：1 组
☐ 延保服务（3400-YB）：1-3 年
九、售后服务
1. 质保承诺
设备自验收合格之日起提供质保服务，质保期内出现非人为损坏的质量问题，提供维修或零部件更换服务。传感器、电机等重要部件按相关规定执行。
2. 维修服务
设备出现故障时，可联系售后技术支持，提供故障描述后将安排技术人员进行处理。常见软件问题可通过远程指导解决，硬件问题需现场处理的将安排到场服务。
3. 技术支持
提供长期的技术咨询服务，解答设备使用、测试方法、结果解读、料仓设计等方面的问题。软件版本升级信息将及时通知用户。
4. 配件供应
长期供应设备零配件及耗材，包括剪切盒、剪切盖、密封圈、壁面板等，确保设备长期稳定运行。易损件提供更换指导服务。
5. 校准服务
可提供设备校准建议与校准方法指导，也可提供合作机构计量证书服务，保障测试数据的稳定性与溯源性。
6. 培训服务
提供设备操作、软件使用、标准解读、粉体测试技术等培训服务，帮助操作人员正确使用设备，获得可靠的测试结果。
十、FAQ
Q1：FT-3400 粉体流动行为分析仪符合哪些标准？
A：该设备参照 ASTM D6128-22（Jenike 剪切测试）、ASTM D6682-15、ASTM D6773-22、GB/T 31057.3-2018 附录 B 以及中国药典 2025 版四部 9604 粉体流动性指导原则（剪切池法）设计，测试方法与数据处理符合国内外标准要求。
Q2：什么是 Jenike 剪切法？有什么优势？
A：Jenike 剪切法是由 Andrew Jenike 博士提出的粉体剪切测试方法，通过测量粉体在不同固结压力下的剪切强度，得到流动函数、内摩擦角等参数，是目前料仓设计领域公认的方法，测试数据可直接用于计算料斗半顶角、zui小卸料口径等工程参数，解决料仓架桥、鼠孔、堵塞等实际问题。
Q3：流动函数 FFc 是什么意思？如何判断流动性？
A：流动函数 FFc 是主固结应力与开放屈服强度的比值，是评价粉体流动性的关键指标。根据 Jenike 分类：FFc<1 为不流动，110 为自由流动。
Q4：设备可以直接给出料仓设计参数吗？
A：可以。FT-3400 配套软件内置 Jenike 料仓设计算法，根据测试得到的有效内摩擦角、壁摩擦角、松装密度等参数，可自动计算出整体流料斗的建议半顶角和防止架桥的zui小卸料口径，为料仓工程设计提供直接参考。
Q5：时效剪切测试有什么作用？
A：时效剪切测试是将粉体样品在一定压力下固结一段时间（模拟料仓中长期存储）后再进行剪切测试，用于评价粉体的结块趋势和存储后的强度变化，对于易吸潮、易结块粉体的存储条件设计和保质期评估具有重要意义。
Q6：壁摩擦测试有什么用途？
A：壁摩擦测试用于测量粉体与不同固体壁面材料之间的摩擦特性，得到壁摩擦角和壁附着力参数。料仓设计时需要根据壁摩擦角选择合适的料斗倾角和壁面材料，确保粉体能够沿仓壁顺利流动，不发生挂壁、积料现象。
Q7：适用于制药行业吗？是否符合药典要求？
A：适用。FT-3400 符合中国药典 2025 版四部 9604 粉体流动性指导原则中的剪切池法要求，可用于药用原辅料、制剂粉体的流动性表征，为处方工艺开发、生产过程控制提供数据支持。
Q8：样品需要如何预处理？
A：建议测试前将松散样品装入密封容器中，在恒定温湿度环境下放置 12 小时以上，确保样品状态稳定。不同样品应分开存放避免污染，粒度不均匀的样品建议进行筛分，选取代表性粒级进行测试。
Q9：剪切速度为什么可以调节？
A：不同粉体对剪切速度的敏感性不同，一般标准测试建议使用 1-2mm/min 的剪切速度，对于某些特殊粉体（如粘性粉体、易破碎颗粒）可适当调整剪切速度，以获得稳定的屈服轨迹和重复性好的测试结果。
Q10：设备对工作环境有什么要求？
A：建议放置在稳固无振动的工作台上，环境温度 8-40℃，相对湿度 35%-80% RH，避免阳光直射、潮湿、腐蚀性气体和强电磁干扰。测试过程中应避免触碰设备，保持环境稳定，以获得准确的测试结果。
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