Образец для определения способности расплавов заполнять капиллярные зазоры

(19) (11) ОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ОБРАЗЕЦ СОБНОСТИ РАСПЛАВ НЫЕ ЗАЗОРЫ, соде сающиеся пластин углом друг к дру щ и й с я тем, ния точности опр мере в одной из линии соприкосно иены сквозные па Ф 5173. Р 457 (прот(21) (22) (46) (72) ва, А (53) (56) Ф 12 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3656562/24-2524.10.8315.04,85. Бюл. 9 14Р.Е. Ковалевский, В.Н. Крысано.Я. Куайкин и Г.В. Шилло 543.542(088.8)1. Авторское свидетельство СССР 053, кл. С 01 М 13/00, 1957, Авторское свидетельство СССР 827, кл. С 01 В 13/00, 1975. Авторское свидетельство СССР 013, кл. С 01 И 13/00, 1969 отип). 4(51) С О 1 И 13/О.ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПООВ ЗАПОЛНЯТЬ КАПИЛЛЯР(риащий две соприкаы, расположенные подгу, о т л и ч а ю -что, с целью повьппееделения, по крайнейпластин параллельновения пластин выпол1 11 ОИзобретение относится к технической физике, в частности к исследованию капиллярных свойств жидкостей, и может быть рекомендовано для отраслей народного хозяйства, исполь эующих капиллярные явления в расплавах порошковой металлургии, литье, пайке и др.Известен образец для изучения процесса растекания расплавов, содержа щий пластину из кварца, на которую нанесен слой исследуемого вещества 1."Пластина является активным элементом кварцевого резонатора, На ис следуемое вещество в зоне нечувствительности резонатора наносят расплав, Параметры растекания определяют по изменению частоты резонатора во времени. 20Недостаток этого устройства - невозможность измерения распространения расплавов в капиллярах.Известен составной образец для исследования процесса заполнения 25 капиллярных зазоров припоем, содержащий две соприкасающиеся пластины, в одной из которых выполнены каналы с различной глубиной, которые выполняют роль капиллярных зазоров 21.30Собранный образец устанавливается в ванночку с исследуемым расплавом, который поднимается в капиллярные зазоры, а высота подъема, зависящая от величины капиллярного зазора, контролируется с помощью рентгеновских методов.Недостатками известных многоканальных образцов являются высокая трудоемкость их изготовления и пос следующей обработки, а также повышенный расход материалов и необходимость специальной рентгеновской аппаратуры.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является образец для исследования способности расплавов заполнять капиллярные зазоры, содержащий две соприкасающиеся пластины, расположенные под углом друг к другу 3 Пластины образуют клиновидную щель с переменным зазором. Нижние торцы собранного образца погружают вванну с расплавом, который поднима ется в капиллярном зазоре на различ.ную высоту, зависящую от его величины и контролируемую после охлаждения образца и удаления одной из пластин от закристаллизовавшегося в зазоре металла.,Однако известный образец характеризуется тем, что недискретное изменение величины зазора в нем не позволяет четко выделить ее оптимальное значение вследствие нескомпенсиваронности влияния более узких и более широких параметров прилегающих участков зазора на высоту подьема расплава,Цель изобретения - повышение точности определения способности расплавов заполнять капиллярные эазоры. Поставленная цель достигается тем,что в образце для определения способности расплавов заполнять капиллярные зазоры, содержащем две соприкасающиеся пластины, расположенные под углом друг к другу, по крайней мере в одной иэ пластин параллельно линии соприкосновения пластин выполнены сквозные пазы.На фиг. 1 приведена схема предлагаемого образца для определения оптимальных зазоров при капиллярном течении в них расплава; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 образец дпя использования с целью сопоставления между собой расплавов по их способности заполнять капиллярные.зазоры, общий вид; нафиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3. Предлагаемый образец предназначен для использования в двух вариантах. Первый вариант (фиг. 1 и 2) используется для определения оптимальных зазоров при капиллярном течении в них расплава. Образец состоит из удлиненной пластины - основания 1 и более короткой пластины 2 со сквозными пазами 3. Пластины 1 и 2 с помощью прокладки 4 образуют переменный капиллярный зазор 5 клиновидной формы, разбитый пазами 3 на независимые друг от друга участки. Вещество, используемое в качестве заполнителя зазора, размещено со стороны торца б пластины 2. Собранный образец нагревают по заданному режиму. Образующийся при нагреве расплав заполнителя заполняет те участки зазора, в которых выше капиллярное давление и лучшие условия дпя смачивания поверхностей образца и течения расплава. Характер3 1505заполнения зазора расплавом оценивается визуально после охлажденияобразца по различию выходных галтелей в пазах 3 пластин 2, а также состороны ее торца 7, противоположного торцу 6, где был размещен заполнитель зазора до расплавления. Приналичии галтелей в пазах и на противоположном торце образца капиллярные зазоры в соответствующих участ- Оках можно считать оптимальными дляданных условий нагрева и данных сочетаний материалов,Второй вариант (фиг. 3 и 4) используется для сопоставления междусобой расплавов по их способностизаполнять капиллярные зазоры. Образец состоит из двух одинаковых пластин 2, содержащих сквозные пазы 3.С помощью прокладки 4 пластины обра, зуют капиллярный зазор 5 клиновиднойформы, разделенный пазами 3 на независимые участки. Собранный образецустанавливают в ванночку, содержа -щую вещество - заполнитель, и нагревают по заданному режиму. При нагреве расплав заполнителя поступаетв зазор под действием капиллярнойсилы. Высоту подъема расплава в зазорах оценивают после охлаждения 30образца по результатам обследованияхарактера заполнения зазоров, выходящих в пазы,Для исключения влияния пазов нахарактер распространения расплава 35в исследуемых капиллярных зазорахширина паза должна быть в 10-30 разбольше максимальной ширины зазора.Экспериментально установлено, чтопри меньшей величине этого отношения 40погрешность измерения может превысить5 Х, а при большей величине этогоотношения неоправданно возрастаютразмеры образца и расход материалов.Кроме того, при соотношении менее 4510 для некоторых расплавов наблюдаются случаи заполнения самих разделительных пазов за счет капиллярныхсил, что искажает данные эксперимента. 50В лабораторных условиях была изго -товлена и испытана большая партияпредлагаемых образцов, которые былииспользованы для определения оптимальных зазоров при заполнении их металлическим расплавом и для сопоставления между собой ряда расплавов поих способности заполнять капилляр 18 4ные зазоры. В первом случае изготавливали пластины шириной 20 мм и толщиной 2 мм из стали марки 12 Х 18 Н 10 Т.Длина пластины без пазов составляла 40 мм и длина пластины с пазами 20 мм. Пазы в короткой пластине выполнялись шириной 2,5 мм и глубиной 15 мм. Перед сборкой образцы покрывали слоем электролитического никеля толщиной 9-12 мкм. Между короткой и длинной пластинами устанавливалась с одного края калиброванная прокладка О, 12 мм, фиксирующая между поверхностями пластин зазор клиновидной формы.Благодаря наличию пазов в короткой пластине клиновидный зазор бып разбит на три диапазона наиболее ходовых капиллярных зазоров размером 0-0,03; 0,045-0,075 и 0,09- 0,12 мм, которые были независимы друг от друга, что является преиму-, ществом предлагаемого образца, Об 1 разцы собирали в специальном приспособлении, и на них испытывались большая партия экспериментальных расплавов на основе системы медь - германий. При этом удавалось достаточно быстро определить для каждого диапазона зазоров оптимальную тем пературу нагрева в вакуумеДля сопоставления между собой ряда сплавов на медной основе по способности удерживаться в вертикальных зазорах были изготовлены образцы, состоящие из двух одинаковых пластин с пазами. В отличие от указанных образцов их высота была равна 90 мм, ширина 5 мм, ширина паров 5 мм, высота 80 мм, толщина боковой прокладки 0,40 мм. Таким образом, образующийся между поверхностями пластин зазор клиновидной формы имел максимальный зазор 0,40 мм, а сквозные пазы разбивали зазор на пять независимых диапазо" нов, изменяющихся в пределах 0 Оэ 04 Оэ 05 - Ог 09 э Оэ Оф 14 в 0,15 - 0,25: 0,30 - 0,40 мм. Соб-. ранный образец устанавливался в ванночку с расплавом - заполнителем и нагревался по заданному режиму. О характере заполнения зазоров расппавом судили, измеряя высоту подъема расплава в зазорах, Использование предлагаемых образцов повысило точность результатов из-эа разделеиал ППП Патент" ул. Проектная, 4 Ужг ния зазора на независимые другот друга диапазоны. Таким образом, предлагаемый образец позволяет с повышенной точностью ,при вертикальном и горизонтальном .положениях зазоров без специальнойаппаратуры определить оптимальную температуру нагрева и величину зазоров, которые обеспечивают удержание в них расплава. На этом же достаточно универсальном образце имеется возможность проводить без боль шой предварительной механической обработки металлограйическй и рентгеноспектральный анализы, что обычно.производится на специальных образцах.1