Образец для определения способности расплавов заполнять капиллярные зазоры

 

ОБРАЗЕЦ ДПЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПОСОБНОСТИ РАСПЛАВОВ ЗАПОЛНЯТЬ КАПИЛЛЯРНЫЕ ЗАЗОРЫ, содержащий две соприкасающиеся пластины, расположенные под углом друг к другу, отличаю .щ и и с я тем, что, с целью повьшения точности определения, по крайней мере в одной из пластин параллельно линии соприкосновения пластин выполнены сквозные пазы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1150518 А

4(51) G 01 N 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авто сномм свидкткльств г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3656562/24-25 (22) 24.10.83 (46) 15.04.85. Бюл. Ф 14 (72) P.Е. Ковалевский, В.Н. Крысанова, А.Я. Куфайкин и Г.В. Шилло (53) 543.542(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 128053, кл. G 01 М 13/00, 1957.

2. Авторское свидетельство СССР

9 517827, кл. G 01 N 13/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 457013, кл. G 01 И 13/00, 1969 (прототип). (54)(57) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПОСОБНОСТИ РАСПЛАВОВ ЗАПОЛНЯТЬ КАПИЛЛЯР(НЫЕ ЗАЗОРЫ, содериащий две соприкасающиеся пластины, расположенные под углом друг к другу, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повьппения точности определения, по крайней мере в одной из пластин параллельно линии соприкосновения пластин выполнены сквозные пазы.

1I 11 О

Изобретение относится к технической физике, в частности к исследованию капиллярных свойств жидкостей, и может быть рекомендовано для отраслей народного хозяйства, исполь- 5 эующих капиллярные явления в расплавах порошковой металлургии, литье, пайке и др.

Известен образец для изучения процесса растекания расплавов, содержа- 10 щий пластину из кварца, на которую нанесен слой исследуемого вещества Е13.

Пластина является активным элементом кварцевого резонатора. На ис- 15 следуемое вещество в зоне нечувствительности резонатора наносят расплав. Параметры растекания определяют по изменению частоты резонатора во времени. 20

Недостаток этого устройства— невозможность измерения распространения расплавов в капиллярах.

Известен составной образец для исследования процесса заполнения 25 капиллярных зазоров припоем, содержащий две соприкасающиеся пластины, в одной из которых выполнены каналы с различной глубиной, которые выполняют роль капиллярных зазоров j2j.

Собранный образец устанавливается в ванночку с исследуемым расплавом, который поднимается в капиллярные зазоры, а высота подъема, зависящая от величины капиллярного зазора, контролируется с помощью рентгеновских методов.

Недостатками известных многоканальных образцов являются высокая трудоемкость их изготовления и пос- 40

)педующей обработки, а также повышенный расход материалов и необходимость специальной рентгеновской аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является образец для исследования способности расплавов заполнять капиллярные зазоры, содержащий две соприкасающиеся пластины Расположенные под углом друг к другу $37.

Пластины образуют клиновидную щель с переменным зазором. Нижние торцы собранного образца погружают в ванну с расплавом, который поднимается в капиллярном зазоре на различ.ную высоту, зависящую от его величины и контролируемую после охлаждения образца и удаления одной из пластин от закристаллизовавшегося в зазоре металла., Однако известный образец характеризуется тем, что недискретное изменение величины зазора в нем не позволяет четко выделить ее оптимальное значение вследствие нескомпенсиваронности влияния более узких и более широких параметров прилегающих участков зазора на высоту подьема расплава.

Цель изобретения — повышение точности определения способности расплавов заполнять капиллярные эазоры.

Поставленная цель достигается тем, что в образце для определения способности расплавов заполнять капил— лярные зазоры, содержащем две соприкасающиеся пластины, расположенные под углом друг к другу, по крайней мере в одной иэ пластин параллельно линии соприкосновения плас— тин выполнены сквозные пазы.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого образца для определения оптимальных зазоров при капиллярном течении в них расплава; на фиг. 2— сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 образец дпя использования с целью сопоставления между собой расплавов по их способности заполнять капиллярные.зазоры, общий вид; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 3.

Предлагаемый образец предназначен для использования в двух вариантах. Первый вариант (фиг. 1 и 2) используется для определения оптимальных зазоров при капиллярном течении в них расплава. Образец состоит .из удлиненной пластины— основания 1 и более короткой пластины 2 со сквозными пазами 3. Пластины 1 и 2 с помощью прокладки 4 образуют переменный капиллярный зазор 5 клиновидной формы, разбитый пазами 3 на независимые друг от друга участки.

Вещество, используемое в качестве заполнителя зазора, размещено со стороны торца 6 пластины 2. Собранный образец нагревают по заданному режиму. Образующийся при нагреве расплав заполнителя заполняет те участки зазора, в которых выше капиллярное давление и лучшие условия дпя смачивания поверхностей образца и течения расплава. Характер з 11505 заполнения зазора расплавом оценивается визуально после охлаждения

I образца по различию выходных галтелей в пазах 3 пластин 2, а также со стороны ее торца 7, противоположного торцу 6, где был размещен заполнитель зазора до расплавления. При наличии галтелей в пазах и на противоположном торце образца капиллярные зазоры в соответствующих участ- 10 ках можно считать оптимальными для данных условий нагрева и данных сочетаний материалов.

Второй вариант (фиг. 3 и 4) используется для сопоставления между собой расплавов по их способности заполнять капиллярные зазоры. Образец состоит из двух одинаковых пластин 2, содержащих сквозные пазы 3.

С помощью прокладки 4 пластины обра, зуют капиллярный зазор 5 клиновидной формы, разделенный пазами 3 на независимые участки. Собранный образец устанавливают в ванночку, содержа— щую вещество — заполнитель, и нагревают по заданному режиму. При нагреве расплав заполнителя поступает в зазор под действием капиллярной силы. Высоту подъема расплава в за зорах оценивают после охлаждения 30 образца по результатам обследования характера заполнения зазоров, выходящих в пазы.

Для исключения влияния пазов на характер распространения расплава 35 в исследуемых капиллярных зазорах ширина паза должна быть в 10-30 раз больше максимальной ширины зазора.

Экспериментально установлено, что при меньшей величине этого отношения 40 погрешность измерения может превысить

57, а при большей величине этого отношения неоправданно возрастают размеры образца и расход материалов.

Кроме того, при соотношении менее 45

10 для некоторых расплавов наблюдаются случаи заполнения самих разделительных пазов за счет капиллярных сил, что искажает данные эксперимента. 50

В лабораторных условиях была изготовлена и испытана большая партия предлагаемых образцов, которые были использованы для определения оптимальных зазоров при заполнении их метал- 55 лическим расплавом и для сопоставления между собой ряда расплавов по их способности заполнять капилляр18 4 ные зазоры. В первом случае изготавливали пластины шириной 20 мм и толщиной 2 мм из стали марки 12Х18 Н10Т.

Длина пластины без пазов составляла 40 мм и длина пластины с пазами 20 мм. Пазы в короткой пластине выполнялись шириной 2,5 мм и глубиной 15 мм. Перед сборкой образцы покрывали слоем электролитического никеля толщиной 9-12 мкм. Между короткой и длинной пластинами устанавливалась с одного края калиброванная прокладка О, 1 2 мм, фиксирующая между поверхностями пластин зазор клиновидной формы.

Благодаря наличию лазов в короткой пластине клиновидный зазор бып разбит на три диапазона наиболее ходовых капиллярных зазоров размером 0-0,03; 0,045-0,075 и 0,090,12 мм, которые были независимы друг от друга, что является преиму-, ществом предлагаемого образца. Об1 разцы собирали в специальном приспособлении, и на них испытывались большая партия экспериментальных расплавов на основе системы медь— германий. При этом удавалось достаточно быстро определить для каждого диапазона зазоров оптимальную тем. пературу нагрева в вакууме °

Для сопоставления между собой ряда сплавов на медной основе по способности удерживаться в вертикальных зазорах были изготовлены образцы, состоящие из двух одинаковых пластин с пазами. В отличие от указанных образцов их .высота была равна 90 мм, ширина ?5 мм, ширина паров 5 мм, высота 80 мм, толщина боковой прокладки 0,40 мм. Таким образом, образующийся между по» верхностями пластин зазор клиновидной формы имел максимальный зазор

0,40 мм, а сквозные пазы разбивали зазор на пять независимых диапазо" нов, изменяющихся в пределах

Π— 0,04; 0,05 — 0,09; 0,1 — 0,14;

О, 15 — О, 25: О, 30 — О, 40 мм. Собранный образец устанавливался в ванночку с расплавом — заполнителем и нагревался по заданному Режиму. 0 характере заполнения зазоров расппавом судили, измеряя высоту подъема расплава в зазорах. Использование предлагаемых образцов повысило точность результатов из-эа разделе1150518 ния зазора на независимые друг от друга диапазоны.

Составитель А. Кощеев

Редактор С. Лисина Техред И.Асталош Корректор О. Билак

Заказ 2133/32 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, предлагаемый образец позволяет с повышенной точностью ,при вертикальном и горизонтальном .положениях зазоров без специальной ! аппаратуры определить оптимальную температуру нагрева и величину зазоров, которые обеспечивают удержание в них расплава. На этом же достаточно универсальном образце имеет— ся возможность проводить без боль5 шой предварительной механической обработки металлографическ>.й и рентгеноспектральный анализы, что обычно.. производится на специальных образцах.