Дилатометр Советский патент 1992 года по МПК G01N25/16 

Изобретение относится к области дилатометрии, в частности непрерывному измерению линейных размеров образцов, находящихся во время измерения в механически неустойчивом (потеря прочности) состоянии, например, прессовки из металлических порошков при спекании в присутствии в ней большого количества жидкой фазы (творого- образное) состояние.

Известны дилатометры, предназначенные для исследования теплового расширения, фазовых переходов других процессов, сопровождающихся объемными изменениями материалов. Большинство из них имеют механические и оптические системы измерения.

Существующие дилатометры с механической системой намерения неизменно включают в себя подвижный измерительный шток, который упирается на образец. Недостатком этих конструкций является то. что значительная нагрузка на прессовку-образец со стороны измерительного штока при спекании вызывает ее деформацию или разрушение.

К недостаткам оптических дилатометров также следует отнести сложность, дороговизну и малый срок работы оптических систем, которые работают в контакте с испарениями металлов и высокими температурами более 700° С. Имеется необходимость учитывать изменение прозрачности стекол в течение процесса измерения, а при спекании прессовок с содержанием интенсивно испаряющихся металлов (например, медь, цинк и др.). Оптическая система вовсе оказывается неработоспособной из-за быстро образующегося налета на стекла, которые полностью теряют прозрачность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является специальный дилатометр для исследования жидкофазного спекания с малой нагрузкой измерительного штока.

Недостаток известной конструкции заключается втом, что в ней нельзя уменьшить усилие измерительного штока ниже определенной величины. Минимальное усилие штока, обеспечивающее нормальную работу прибора,определяется усилием, необходимым для свободного перемещения образца по образцедержателю. Как показала практика, для надежного измерения длины цилиндрических образцов с диаметром 10 мм,

СО

с

Х|

х|

00

сь ел

4

высотой 10 мм и весом 2-3 г при спекании необходимо приложить усилие 2-3 Гс. В противном случае, когда усилие измерительного штока окажется недостаточным, образец не сдвигается и теряется контакт с неподвижным штоком. Образуется разрыв а (фиг. 2), что приводит к ошибке измерений.

В отдельных случаях в таких конструкциях наблюдается смачивание поверхности расплавом металла из прессовки, что может привести к прилипанию образца и увеличению усилия его страгивания с места или даже к приварке образца с образцедержа- телю. В этих случаях невозможно проводить измерения. Наличия минимального (критического) усилия измерительного штока, при котором сохраняется точность прибора, ограничивает применение его для исследования спекания прессовок с меньшим запасом прочности, т.е. с большим содержанием жидкой фазы во время процесса спекания.

Целью изобретения является повышение точности, надежности и расширения возможностей прибора.

На фиг. 1 показана схема конструкции дилатометра, на фиг. 2 - конструкция образ- цедержателя.

Дилатометр содержит неподвижный (опорный) 1, подвижный (измерительный) 2 штоки. Последний подвешен на пружинах из тонкой проволоки на неподвижный шток и одним концом упирается на образец 3, а другим - на упругую пластину 4 с тензодат- чиками. Образец 3 покоится на образце- держателе 5. Он сделан в виде люльки из тонкого листа тугоплавкого металла, например, из молибдена, подвешенного с четырех сторон на неподвижный шток 1 с помощью тонкой проволоки из тугоплавкого металла.

При изменении размеров образца, например, при уменьшении линейного размера, в ходе спекания, образцедержатель 5 вместе с образцом сдвигается от первоначального положения (нарисовано пунктирной линией), обеспечивая непрерывный

контакт образца с обоими штоками. В этом случае, во-первых, устраняется влияние прилипания образца к образцедержателю. Во-вторых, для обеспечения непрерывного контакта штоков с образцом требуется усилие штока, величина которого вычисляется следующим образом.

Если Р - вес образцедержателя с покоящимся на нем образцом, I - длина подвеса, т.е. расстояние от точки подвеса до центра

тяжести образцедержателя с образцом, то это усилие будет выражаться

F Pslna Psln y Для малых углов: sin у vу , то

у

Реальная максимальная величина Р при стандартных (цилиндр) с высотой 10 мм и

диаметром 10 мм образцах может быть около 3 г, а I - около 10 мм. Оценка показывает, что при перемещении образцедержателя на 1 мм (это соответствует уменьшению длины образца на 2 мм, которая является максимально возможной в реальном эксперименте), F 0,3 гм. Такое усилие штока практически не может быть причиной деформации.

Формула изобретения

Дилатометр, содержащий неподвижный и подвижный измерительные штоки, связанные с датчиком перемещения и расположенный между ними образцедержатель, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности, надежности и расширения возможности прибора, образцедержатель сделан в виде люльки, подвешенной на проволоке, укрепленной на неподвижном штоке.

Применение: относится к области дилатометрии, в частности к непрерывному измерению линейных размеров прессовок, которые при спекании находятся в механически неустойчивом творогообразном состоянии, например, из-за наличия в них большого количества жидкой фазы (жидко- фазное спекание). Сущность изобретения: образцедержатель сделан в виде люльки, подвешенной на тонкой проволоке. 2 ил.

. /

1

tputf

Фиг. I