Способ определения поверхностного натяжения металлического расплава

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении поверхностного натяжения расплавленных металлов в условиях дуговой сварки. Целью изобретения является упрощение способа путем исключения необходимости измерения высоты кратера в металлическом расплаве. Для этого на поверхность расплава воздействуют электрической дугой и измеряют ток и напряжение дуги. Дополнительно измеряют напряжение дуги после охлаждения расплава до затвердевания при том же значении тока. Поверхностное натяжение рассчитывают по измеренным величинам. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 13/02

5ГГР10"1У =

< -, 1ДД Ц. т УУ„.;ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4467224/24-25 (22) 29.07,88 (46) 07.08 ° 90. Бюп. 1"- 29 (71) Липецкий политехнический институт (72) Г,Ф.Деев и В.В.Карих (5 3) 532. 64 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 783654, кл. G 01 N 13/02, 1978, Nathieu Г. Contibution а 1 Etude

de 1 Action d un Jet gazeux sur la

Surface libre d un Liquide. — Revue

Universelle des Идпез., 1960, v.16, ser, 9, р. 309-321, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯ)КЕНИЯ NETAJIJIH×ÅÑI(ÎÃÎ РАСПЛАВА

Изобретение относится к контроль— но-измерительной технике и может найти применение при измерении поверхностного натяжения расплавленных металлов в условиях дуговой сварки плавлением или плазменно-дугового переплава металла.

Целью изобретения является упрощение способа..

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устр ойс тв о со стоит из печи 1, внутри которой расположен тигель 2 с иследуемым метаплом. Через стенку печи 1 через уплотнитель 3 пропущен электр ододержател ь с н епл авящимся . электродом 4, снабженный микровии. том. В электрическую цепь между неплавящимся электродом 4 и тиглем 2 с исследуемым металлом включен ампер„„SU,, 1583793 А1 (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении пав верхностного натяжения расплавленных металлов в условиях дуговой сварки.

Целью изобретения является упрощение способа путем исключения необходимости измерения высоты кратера в металлическом расплаве. Для этого на поверхность расплава воздействуют электрической дугой и измеряют ток и напряжение дуги. Дополнительно измеряют напряжение дуги после охлаждения расплава до затвердевания при том же значении тока. Поверхностное натяжение рассчитывают по измеренным величинам. 1 ил, 1 метр 5, источник 6 питания электрической дуги, осциллограф 7, а также осциллятор 8. Устройство снабжено также пирометром 9 для измерения температуры расплава, оптическим окном 10 для наблюдения и источником

11 питания печи 1.

Способ осуществляют следующим oGразом.

В рабочее пространство печи 1 под неплавящимся электродом 4 помещается тигель 2 с предварительно переплавлеHH61M исследуемым металлом, После этого неплавящийся электрод 4 диа метром 2...3 мм опускается до соприкосновения с поверхностью твердого металлического образца и с помощью микровинта поднимается на высоту Н„, величина которой фиксируется с точностью до сотых долей миллиметра и

1583793 находится в пределах 3...4 мм, Затем начинается продувка рабочего пространства печи 1 аргоном или другим защитным газом, расход которого в

5 процессе опыта остается постоянным, После создания в рабочем пространстве печи 1 заданной защитной газовой среды с помощью осциллятора 8 возбуждается дуга между твердым металлом, находящимся в тигле 2, и неплавящимся электродом 4. Спустя

0,1 с, когда величина напряжения на дуге устанавливается постоянной, помощью осциллографа 7 фиксируется значение напряжения U0 на дуге при данной силе тока дуги, При этом величина тока дуги не должна превьппать

200 А для электрода диаметром 2 мм и

250 А для электрода диаметром 3 мм.

Затем отключается ток и дуга преПо рывается, Из соотношения ---- опреН, деляется величина падения напряжения на единицу, длины дуги. После 25 этого включается источник 11 питания печи 1 и температура в печи 1 поднимае т ся до т емпе р атуры пл авле ни я исследуемого металла плюс 10... 20ОС, Для, выравнивания температуры в метал- 3р лическом расплаве система выдерживается при данной температуре в течение 30...60 с. Затем при том же значении Но между неплавящимся электродом 4 и расплавом с помощью осциллятора S возбуждается дуга. При этом силу тока дуги поддерживают той же, что и в случае возбуждения дуги между Heплавящимся электродом 4 и твердым металлом, За счет давления дуги, 4р величина которого зависит от установленной величины силы тока дуги, в расплав е образуется след, глубина которого связана с поверхностным натяжением металлического расплава, 45

Измеряют напряжение У„на дуге в этом случае, Опр.еделяют глубину следа с помощью выражения

h = i1 {- — -- — 1)

U1,) 5O о где h — глубина сл сд а, м, Н вЂ” расстояние от неплавящего-, ся электрода до поверхности металлического расплава, м;

U — напряжение на дуге в случае

1 жидкого расплава, В;

Б — напряжение на дуге в случае твердо го р ас пл ав а, В.

Поверхностное натяжение металлического расппава рассчитывают с помощью выражения Р†. (цЬ)г

2h (2) где 6 — поверхностное натяжение, Н/м;

à — давление дуги, определяемое по току дуги, Н/м

1 — плотность металлического р асплав а, кг/м ;

g — ускорение свободного падения, м/с 2

r+ — радиус анодного пятна на поверхности металлического расплава, определяемоro по току дуги, м.

Пример. В печь 1 под электродом помещают корундовый тигель 2 с предварительно переплавленным в среде аргона армко-железом. В каче— стве неплавящегося электрода 4 используют вольфрамовый электрод марки

ЭВИ-3 диаметром 2 мм. После установки тигля 2 электрод 4 с помощью микровинта опускают до соприкосновения с поверхностью твердого металла, а затем поднимают на высоту 4 мм. Затем в печь 1 подают аргон, расход которого составляет 10"12 л/мин. Через

4 мин, что обеспечивает создание в печи 1 атмосферы аргона между электродом 4 и металлом, с помощью осциллятора 8 возбуждают дугу. Спустя

О,1 с величина напряжения на дуге, которую фиксируют с помощью осциллографа 7, устанавливается постоянной и при силе тока 200 А равна

12,2 В. После этого дугу прерывают.

Затем включают источник 11 питания печи 1 и температуру в ней подо нимают до 1550 С. Данную температу— ру замеряют с. помощью термопары

ВР-5/20 и поддерживают во время всего опыта постоянной, После выдержки системы в течение 60.с между расплавленным металлом и электродом 4 возбуждают дугу также с помощью осциллятора 8. Силу тока поддерживают равной 200 А, Спустя 3 с после начала горения дуги величина напряжения на дуге становится равной 12,7 В.

По выражению (1) определяют вели чину h = 0,62 мм. Радиус анодного

158

Формула изобретения

Оаа.- ТО

Составитель А, Кощеев

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Редактор В. Петр аш

Заказ 2248 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãî îä, ул. Гагарина,101 пятна r+ определяется током дуги и при токе 200 А равен 1,55 мм. При токе дуги в аргоне 200 А, расстоянии от электрода 4 до поверхности расплава Нд = 4 мм и диаметре неплавяще-гося электрода 2 мм давление дуги равно P y = 3, 1 Н/мм

Подставляя эти значения, а также плотно сть р асплав а, в р асчетное вы2 ражение (2) получим (р = 322 мДж/м °

Способ определения поверхностного натяжения металлического расплава, заключающийся в воздействии сосредоточенного давления на поверхность металлического расплава в жидком состоянии, обеспечивающего формирование кратера в металлическом расплаве, измерении параметра, характеризующе3793 6 го это воздействие, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упроще" ния способа, на поверхность металли"

5 ческого расплава воздействуют сосредоточенным давлением электрического дугового разряда между поверхностью металлического расплава и неплавящимся электродом, расположенным над поверхностью металлического распла" ва, измеряют напряжение и ток электрического дугового разряда, дополнительно измеряют напряжение электрического дугового разряда после охлаждения металлического расплава до его затвердевания при том же sHaveнии тока электрического дугового разряда, а поверхностное натяжение металлического расплава рассчитывают

20 по разнице измеренных значений напряжения электрического дугового разряда,