Способ определения поверхностного натяжения металлического расплава

(19) (И 1 13/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4467224/24-25 (22) 29.07,88 (46) 07.0890. Бюп (71) Липецкий поли 2 схнически льст 13/О 1978. Ег.цс 1 еяцг 1 Еечце у.16 оп а ранец с 1 ц 1 с 1 е.1960,затвердевания притока. Поверхностноетывают по измеренным НОСТ- РАСП 1 Я ПОВЕ ЧЕС 1(ОГ том же значени натяжение рас величинам. 1 и Изобр о-измер айти пр верхнос таллов ием или плазменно-дугово лавл реплава металла, Целью изобретени является упр яют след а схе ст и спос из пе 1,внут 2 систигел з стенку п ь 3 пропущен неплавящимся ный микровиицепь между не и тиглем 2 м включен ампертитут(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕШНОГО НАТЯ)КЕНИЯ МЕТАЛЛИЛАВА тение относится к контроль -тельной технике и может менение при измерении поого натяжения расплавленных в у сло виях дуго вой сварки щение способа На чертеже привед ройства для реализаци Устройство состои ри которой расположе ледуемым метаплом, Ч чи 1 через уплотнител электрододержатель с электродом 4, снабже том. В электрическую плавящимся электродо с исследуемым металл(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетнайти применение при измерении павверхностного натяжения расплавленныхметаллов в условиях дуговой сварки.Целью изобретения является упрощениеспособа путем исключения необходимости измерения высоты кратера в металлическом расплаве. Для этого на поверхность расплава воздействуютэлектрической дугой и измеряют токи напряжение дуги. Дополнительно измеряют напряжение дуги после охлаждения расплава до метр 5, источник б 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 осуществлующим образом.В рабочее пространство печи 1 под неплавящимся электродом 4 помещается тигель 2 с предварительно переплавленным исследуемым металлом, После этого неплавящийся электрод 4 диа. метром 23 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 и583793находится в пределах 34 мм, Затемначинается продувка рабочего пространства печи 1 аргоном или другимзащитным газом, расход которого в5процессе опыта остается постоянным,После создания в рабочем пространстве печи 1 заданной защитной газовой среды с помощью осциллятора 8возбуждается дуга между твердым металлом, находящимся в тигле 2, и неплавящимся электродом 4. Спустя0,1 с, когда величина напряжения надуге устанавливается постоянной,помощью осциллографа 7 фиксируетсязначение напряжения Бо на дуге приданной силе тока дуги, При этом величина тока дуги не должна превьпцать200 А для электрода диаметром 2 мм и250 А для электрода диаметром 3 мм,Затем отключается ток и дуга преБорывается, Из соотношенияопределяется величина падения напряжения на единицу, длины дуги. После 25этого включается источник 11 питанияпечи 1 и температура в печи 1 поднимается до температуры плавленияисследуемого металла плюс 1020 ОС,Для, выравнивания температуры в металлическом расплаве система выдерживается при данной температуре в течение 3060 с, Затем при том же значении Но между неплавящимся электродом 4 и расплавом с помощью осциллятора 8 возбуждается дуга. При этомсилу тока дуги поддерживают той же,что и в случае возбуждения дуги между неплавящимся электродом 4 и твердым металлом, За счет давления дуги, 40величина которого зависит от установ.ленной величины силы тока дуги, врасплаве образуется след, глубинакоторого связана с поверхностным натяжением металлического расплава, 45Измеряют напряжение У на дугев этом случае, Определяют глубинуследа с помощью выраженияЬ =Н (- -)Огде Ь - глубина следа, м,Н - расстояние от неплавящего-,ся электрода до поверхности металлического расплава,м;Б - напряжение на дуге в случаежидкого расплава, В;Б - напряжение на дуге в случае твердого р аспл ав а, В. Поверхностное натяжение металлического расппава рассчитывают с помощью выражения(2) где 6 - поверхностное натяжение,Н/м;Г - давление дуги, определяемое по току дуги, Н/м- плотность металлическогорасплава, кг/м;- ускорение свободного падения, м/с;г, - радиус анодного пятна наповерхности металлического расплава, определяемогопо току дуги, м.П р и м е р. В печь 1 под электродом помещают корундовый тигель 2 с предварительно переплавленным в среде аргона армко-железом. В качестве неплавящегося электрода 4 используют вольфрамовый электрод марки ЭВИдиаметром 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 подонимают до 1550 С. Данную температу - ру замеряют с.помощью термопары ВР/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 Ь = 0,62 мм. Радиус анодного.70 Составитель А.Коще Техред М.Моргентал орректор В.Ги Редактор В. Петр ираж 483 одписно аказНИИПИ ри ГКНТ СССР етениям и открытия шская наб., д 4/5 осударственного комитета 113035, Москва, Ж оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужго;од, ул, Гагарина,пятна г 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 Ру = 3,1 Н/мм2Подставляя эти значения, а также плотность расплава, в расчетное вы 2 ражение (2) получим 6= 322 мДж/м Формула изобретения 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, характеризующе 3793 6го это воздействие, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упроще"ния способа, на поверхность металлического расплава воздействуют сосредоточенным давлением электрическогодугового разряда между поверхностьюметаллического расплава и неплавящимся электродом, расположенным надповерхностью металлического распла"ва, измеряют напряжение и ток электрического дугового разряда, дополнительно измеряют напряжение электрического дугового разряда после охлаждения металлического расплава доего затвердевания при том же значении тока электрического дугового разряда, а поверхностное натяжение металлического расплава рассчитывают 20 по разнице измеренных значений напряжения электрического дугового разряда,