Прибор для измерения поверхностного натяжения

О П И С А Н И Е 408198ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 09.11.1972 ( 1746711/26-25) М, Кл. 6 01 п 13/02 присоединением заявки оритетбликовано 10,Х 11.1973, Бюллетень4 Государственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий УДК 532.612.3 (088,8 Дата опубликования описания 18.1 Ъ.197 торы Х, Б. Хоконов, С. Н. Задумкин и И. Г, Шебзуховаабардино-Балкарский государственный университет изобрегеп Заявитель ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНМЕТАЛЛОВВ ОМ СОСТОЯ Н И И ТВЕРД Изобретение поясненоНа фиг. 1 пояснена иприборе; на фиг, 2 привИдея, реализуемая вследующемПусть образец цилиндисследуемого металла понец.В узком заштрихованползучести) при помощидиентной печи создаетскоторой наблюдается заталла (- 0,95 1, , гдпла 1 вления, С). Вес ниот пунктирной линии - Р ертежами. дея, реализуем дена схема пр приборе, состдлявеябо нные аль- крии ко ческои форм вешен за од ном участке (об цилиндрической я температура,тетная ползучест е , - темпер жней части об асти граазц во 0 етИзобретение относится к приборам определения физико-химических констант щества.Известны приборы для измерения поверхностого натяжения твердых тел, основа на,методах растворения вещества нейтр ной капли, нулевой ползучести, скола сталлов, шлифования и др.Однако известные приборы позволяют лишь оценить величину поверхностого натяжения.Наиболее надежные данные для,металлов получают методом нулевой ползучести.Известный прибор, в котором использовано явление иевлевой ползучести, позволяет обнаружить только область, а не линию нулевой ползучести, что вносит в результаты измерения большую погрешность, требует использования большого числа образцов для проведения одного эксперимента, дает большую погрешность измерений, которая может превышать 10%.Целью изобретения является повышение точности измерений.Для этого прибор содержит компенсационное устройство в виде механического рычага с компенсационным грузом и средство для перемещения груза, например электромагнит, причем один конец рычага соединен с колечком образца, а на другом его конце расположено зеркальце оптической системы отсчета. Под действием сил поверхностного натяжения этот участок будет сжиматься, стремясьсоздать минимальную поверхность при задан 2 О ном неизменном объеме (цилиндрическаяформа участка будет переходить в сферическую), образец будет сжиматься,Если к образцу приложить внешнюю силуРкомпенсирующую действие сил поверх 25 постного натяжения, то не будет происходить ползучести материала, т, е, будет иметьместо так называемая нулевая ползучесть.В рассматриваемом случае на участок пролокй, подвергающийся ползучести, действу 3 внешняя сила Р,408198 Р+=Р а= Р+Р -40которое позволяет рассчитать поверхностноенатяжение исследуемого материала,Погрешность измерения поверхностного натяжения твердого материала на приборе не 45 превышает 1 о/о при коэффициенте надежности99 00 о/о Если Р (Рто образец будет сжиматься (укорачиваться), при Р)Р, - удлиняться.Условие Р (Р, означает полную компенсацию действия сил поверхностного натяжения весом нижней части образца.При этом поверхностное натяжение определяется формулой где а - поверхностное натяжение,г - радиус образца.Пусть условие эксперимента таково, что Р ( Р,. Для компенсации действия сил поверхностного натяжения нужно приложить к нижней части образца некоторую дополнительную силу 1 так, чтобы выполнялось усло- вие Тогда поверхностное натяжение определитсяформулой Отсюда видно, что задача определения поверхностного натяжения и сводится к нахождению сил 1 и Р при известном радиусе образца г.Предложенный прибор позволяет создаватьи измерять силу , а также определять величину Р.Прибор для измерения поверхностного натяжения металлов в твердом состоянии содержит (фиг. 2) стеклянную камеру 1, в которой можно создать вакуум,(,10 - 5 тор) или инертную среду через отвод2, стержень 3 .с упором 4, образующий механический рычагкоторый вместе с зеркальцем5, осветителем 6 и шкалой 7 образует оптическую систему отсчета, компенсационныйгруз ,8 известного веса Р, дополнительныйгруз 9 из того же материала, что образец, панель Ы, уырепляемую на боковом отводе припомощи коваровых фланцев 11, с держателем образца 12 и вводами 13 - 15 для печи.1 б и двух термопар.Механический рычаг.З должен быть изготовлен,из неферромагнитного материала, недеформирующегося при рабочей температуре,а компенсационный груз 8 - из ферромагнитного материала,Прибор работает следующим образом..Образец 17 в виде тонкой нити с,колечкомыа одном конце жестко прикреплен другимконцом,к .держателю 12. После откачки ипоследующего заполнения камеры водородомпри давлении 1 - 2 тор образец подвергаетсяочистке в;газовом разряде, подавая необходимое напряжение, между электродами 13 и.18. После. этого образец отжимают при температуре 0,90 1 п в течение 2 - 3 час. Загемобразец нагревают до температуры ползуче.сти 0,95 тл Положение зайчика на шкале 7 в этогмомент принимают за нулевое, при этом определяют положение компенсационного груза 1которое обеспечивает равновесное состояние5 рычага,Через 2 - 3 часа в результате ползучестиобразец может сжиматься или растягиватьсяв зависимости от соотношения между Р и Р,.Это фиксируется смещением зайчика вниз10 или вверх. Момент начала ползучести определяют достаточно точно, так как расстояниешкалы от упора 4 в 200 - 250 раз больше величины 1, (фиг. 2).Перемещая компенсационный груз 8 при15 помощи электромагнита 19, создают дополнительную силу /, которая препятствует изменению размера образца в результате ползучести, а зайчик в это время удерживаетсяоколо нуля,20 Пусть новое положение компенсационногогруза, при котором зайчик удерживаетсяоколо нуля, будет 1. Тогда из условий равновесия рычага, когда компенсационный груззанимает положение 1 и 1 определяется до 25 полнительная сила : где Ы = /, - 1. Затем, увеличив дополнительную нагрузку на образец при помощи компенсационного груза, дают возможность образцу растянуться до образования небольшой шейки на участке ползучести.Отрезав нижнюю от шейки часть образца и взвесив ее, найдем вес Р, тогда получим вы- ражение Предмет изобретения 50Прибор для измерения поверхностного натяжения,металлов в твердом состоянии в области их ползучести, состоящий из закрытой камеры с отводами для создания в ней вакуу ма или среды, печи, держателя образца итермопар, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он содержит компенсационное устройство в виде механического рычага с компенсационным 60 грузом и средство для перемещения груза, например электромагнит, причем один конец рычага соединен с колечком образца, а на другом его конце расположено зеркальце оптической системы отсчета,408198 ДЕ 9 73 1 Р иг 2 Составитель С. Беловодченкотор ф, Хлебников Техред Л, Камышникова Корректор Л. Новожило каз 867/13ЦНИ Подписнв СССР пография, пр. Сапунова Изд,289Государственного коми гетапо делам изобретений и Москва, Ж, Раушская Тираж 755 Совета Мпнис открытий наб., д, 45