Способ определения поверхностного натяжения металлов

 

й1Ь7 ;.1 .. "- ..* .: .: . .МЛЯ

ИЗОБРЕТЕЫ ИЯ

Союз Советски н

Социалистических

Республик

<">728055

J ъ \

° »

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29.09.78 (21) 2669090/18-25 (5! )М. Кл.

G 01 N,13/02 с присоединением заявки Рй—

Гнсунврстввнный квмнтвт

СьСР

-не денем нзобретеннй в вткрытнй (28) Приоритет —

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень Ж 14 (53) УДК

543.542 (088.8) Дата опубликования описания 18.04.80 (72) Авторы изобретения

Ю. В. Соколов и Ю. П. Покладов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт по монтажным и специальным строительным работам (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области исследования физических свойств м .ериалов, преимущественно сварочных, и может быть исполь- . зовано при определении поверхностного натяжения металла в условиях, близких к реаль-. ным условиям сварки или пайки.

Известен способ определения йоверхностного натяжения расплавленного металла путем нагрева исследуемого металла до образования капли, отснятия кадров при различных фиксиpoBsHHblx температурах нагрева, покоторым определяют искомую величину 111..

Все эти способы исследования требуют длительного времени фиксации физических величин, например температуры..нагрева исследуемого металла, определения линейных размеров капли с помощью отснятия кадров и др.

Это усложняет способ, увеличивает его трудоемкость, требует громоздкой и сложнон аппаратуры, а в ряде случаев приближенного решения ряда уравнений, что снижает точность исследования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является спо2 соб определения поверхностного натяжения металла, включающий. нагрев части стержня иэ исследуемого металла до образования капли с критической массой жидкого металла, измерение силы, удерживающей эту каплю в равновесии, по которой судято поверхностном натяжении (2) .

Этот способ также является сложным и трудоемким, так как для более точного определения поверхностного натяжения требуется производить киносъемку расплавленной капли металла при разных фиксированных температурах. При менее точном определении поверхностного натяжения требуется решить ряд уравнений, которые не интегрируются в простых функциях, а различные приближенные решения этих уравнений приводят к большим неточностям.

Целью изобретения является упрощение процесса определения поверхностного натяжения металла и снижение его трудоемкости.

Для этого по предлагаемому способу ряд стержней одинакового диаметра разной массы размещают на опорах в горизонтальной плосСпособ определения поверхностного натя;

25 жения металлов, включающий нагрев частя стержня из исследуемого металла до образования.капли жидкого металла и измерение силы, удерживающей эту каплю в равновесии, по которой судят о поверхностном натяже3g нии, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса определения поверх. ностного натяжения и снижения трудоемкости, ряд стержней одинакового диаметра разной массы размещают на опорах в горизонталь35 ной плоскости, осуществляют нагрев их .центрыьной части до образования капли жидкого металла и иэ сдвинувшихся по отношению к опорам стержней выбирают стержень с наибольшей массой, по которой определяют силу тре4р ния, равную силе, удерживающей каплю в равновесии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

"т.= гп ° g - К = 4+<6

3 72805 кости, осуществляют нагрев их центральной части до образования капли с критической массой жидкого металла и иэ сдвинувшихся по отношению к опорам стержней выбирают стержень с наибольшей массой, по которой определяют силу трения, равную силе, удерживающей каплю в равновесии;

На фиг. 1 показаны опоры, на которых размещены стержни (вид сверху) и электрическая цепь для фиксации момента движения 1р стержней; на фиг. 2 — вид сбоку на стержни и термопара; на фиг. 3 — стержни с образовавшимися каплями.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. 15

На опоры 1, размещенные в горизонтальной плоскости, укладывают ряд металличес- . ких стержней 2 — 5 из исследуемого металла одинакового диаметра, но разной массы.

Осуществляют нагрев стержней в средней их .части сторонним источником тепла, например сварочной дугой, до образования капли с критической массой жидкого металла, температуру которого определяют с помощью термопар 6.

Стержни остаются в покое в том случае, когда силы поверхностного натяжения образовавшегося жидкого металла меньше сил трения между этими стержнями, например стержнями 4 и 5, и опорами 1, при этом на концах стержней 4 и 5 образуются капли 7.

В том случае, когда силы поверхностного натяжения превышают силы трения стержня, например стержня 3, об опоры 1, происходит сближежение двух частей этого стержня, при этом между ними образуется капля 8 жидкого металла (см. фиг. 3).

Перемещение любого из стержней контролируется посредством размыкания контакта

Ê ...з электрической цепи R — П вЂ” И (R— резистор, П вЂ” регистрирующий прибор, И источник питания) (см. фиг.:1).

Для определения силы поверхностного натяжения используют зависимость

g — ускорение свободного падения см/с ;

К вЂ” коэффициент трения покоя; г — радиус стержней см;

6 — поверхностное натяжение дин/см.

В предлагаемом способе не требуется громоздкой и сложной аппаратуры, например скоростной кинокамеры и др. Для определения физических параметров капли жидкого металла не требуется решения сложных дифференциальных уравнений ее состояния равновесия.

Это позволяет значительно упростить процесс определения поверхностного натяжения металлов при одновременном уменьшении его трудоемкости и повысить точность определения величин поверхностного натяжения расплавленных металлов, так как в расчетах используются конкретные физические величины, точность значений которых определяется классом точности измерительных приборов.

Формула изобретения .g к агггда o=

4я . (2} где F — сила трения, дин;

m — масса стержня r;

1. Якобошвили С. 5. Поверхностные свойcrsa сварочных флюсов и,шлаков, изд. "ТеХника", Киев, 1970, с. 54-57.

2. Ерохин А. А. Основы сварки плавлением, "Машиностроение", М., 1973, с. 81 (прототип).

728055

1 2

Фигз (Ьставитель С. Беловодченко

Техред И.Асталош Корректор И. Веселовская

Редактор И. Шубина. Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 1130/44

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