Способ определения коэффициента теплового расширения эмали, нанесенной на металл Советский патент 1993 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения коэффициента теплового расширения (КТР) эмалевого покрытия металлических поверхностей.

Тепловое расширение эмалевого покрытия должно находиться в определенном соответствии со свойствами металла и от этого соответствия зависят служебные качества эмалированного изделия.

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем. Из металлического листа одновременно изготавливают два образца, имеющих одинаковые физико-механические свойства и структуру. На одном образце определяют поизвестной методике зависимость КТР металла от температуры aM(t) в диапазоне от 20°С до 700°С. На среднюю часть другого образца, с одной его стороны, наносят, по применяемой на предприятии технологии, слой исследуемой эмали. Затем этот образец консольно закрепляют и нагревают до температуры раз- мягчения эмали. При измерении температуры образец ведет себя как термобиметаллический чувствительный элемент. Слои металла и эмали деформируются при нагревании или охлаждении в разной степени, что обуславливает изгиб образца в зоне рабочего участка и перемещение его свободного конца. Когда эмаль размягчается, нагревание прекращают. Во время охлаждения измеряется перемещение свободного конца образца. Одновременно измеряют температуру образца. Зависимость перемещения свободного конца образца от его тем00

ы

(А 00

пературы x(t) представлена на рисунке, она объясняет поведение образца при нагревании и охлаждении, При комнатной температуре образец изогнут так, что слой эмали находится на его выпуклой стороне, поскольку КТР металла больше, чем КТР эмали. С увеличением температуры деформация образца уменьшается и совсем исчезает при нейтральной температуре, обозначенной на чертеже через ti. При дал ь- нейшем увеличении температуры образец, продолжая движение в том же направлении, изгибается эмалью внутрь/Это явление прекращается при температуре начала размягчения эмали, обозначенной на рисунке через т.2- Температура ta - температура трансформаций соответствует наибольшему отклонению конца образца от его положения при комнатной температуре. При температуре выше t2 эмаль быстро теряет упругие свойства и образец возвращается к плоскому состоянию, после чего на графике x(t)- появляется горизонтальный участок, свидетельствующий о повышении температуры и потере образцом свойств биметалла. Температура расплавления эмали обозначена через t3. При охлаждении образца все происходит в обратном порядке.

Зная обе зависимости: зависимость КТР металла от температуры o(i) и зависимость перемещения свободного конца образца от температуры x(t), определяют КТР эмали по формуле:

Оэ,- аж-С1 1,

где Oat - КТР эмали при температуре t;

Ck,t - КТР металла при температуре t;

XH - величина горизонтального перемещения свободного конца образца с эмалью при изменении температуры от комнатной до нейтральной; х - величина горизонтального перемещения свободного конца образца от его положения при комнатной температуре;

ti -нейтральная температура, при которой образец не деформирован;

С - постоянная, определяемая размерами образца

г 4(5м+&)

и 31(1 +2 И)

,-,

10

15

20

25

где йм - толщина слоя металла; 5э-толщина слоя эмали;

I - длина участка образца, покрытого эмалью;.

И -длина свободного конца образца до эмалевого покрытия,

Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента теплового расширения эмали, нанесенной на металл, включающий предварительное определение коэффициента теплового расширения металла путем нагрева прямоугольного металла до заданной температуры, охлаждения его и измерения величины продольной деформации, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности определения, среднюю часть идентичного образца металла покры-- вают с одной стороны исследуемой эмалью, закрепляют один конец образца, нагревают его до температуры начала размягчения эмали и измеряют поперечную деформацию свободного конца образца от температуры, а значения коэффициента теплового расширения эмали для конкретного значения температуры вычисляют по формуле

30

35

40

45

50

Оэ1

a, 4С У+Д Кхн-х). M1 3l(l+2li)(ti-t)

где Oat - КТР эмали при температуре t;

Gwt-КТР металла при температуре t;

дэ - толщина слоя эмали.

дм - толщина металла;

XH - величина горизонтального перемещения свободного конца образца с эмалью при изменении температуры от комнатной до нейтральной ti;

х - величина горизонтального перемещения свободного конца образца от его положения при комнатной температуре;

I - длина участка образца, покрытого эмалью;

h-длина свободного конца образца до эмалевого покрытия;

ti.- нейтральная температура, при которой образец не деформирован,

2, Способ по п.1, о тли чающийся тем, что металлический образец для нанесения эмали имеет П-образную форму.

Изобретение относится к теплофизиче- ским измерениям и может быть использовано для определения коэффициента теплового расширения эмали, нанесенной на металл. Сущность изобретения заключается в том, что для определения коэффициента используют два образца: П-образный и прямоугольный, полученный из паза П-образного. Металл обоих образцов имеет одинаковые свойства. На прямоугольном образце определяют коэффициент теплового расширения металла, а на одну сторону П-образного наносят слой эмали и нагревают образец электрическим током. При нагревании образец деформируется. Измеряют величину его прогиба в зависимости от температуры и с учетом информации, полученной на прямоугольном образце, вычисляют коэффициент теплового расширения эмали. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.