Способ определения величины коэффициента поверхностного натяжения жидких металлов

(56) Еременко В.Н., Иващенко Ю,Н., Марценюк П.С. Методика измерения свободной поверхностной энергии тугоплавких и активных металлов. Поверхностные явления в расплавах. - Киев; Наукова думка, 1968, с. 148-155.Воропай Н,М, Поверхностное н ние расплавленного металла свар проволоки. - Автоматическая сварка, Ь 9, с, 68-69.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЬ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к способам измерения величины коэффициента поверхностного натяжения жидких металлов и может найти применение в металлургии и сварочном производстве. Цель изобретения - уменьшение затрат и повышение производительности при определении величины коэффициента поверхностного натяжения атяжеочной . 1978,способам изнта поверхноть применено ного натяжелургии и в об( -еее,соб определения величиповерхностного натяжеалла методом висящей Известен спны коэффициен талла;о паденметр к 1и; ия жидкого м ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к мерения величины коэффицие стного натяжения и может бы при определении поверхност ния жидких металлов в метал ласти сварочного производств.Ы 2 1719172 А 1 расплавов металлов и сплавов. Величина поверхностного натяжения определяется на серийно выпускаемых сварочных автоматах методом массы капли. При этом оплавление цилиндрического образца осуществляют электрической дугой до получения капли с экваториальным диаметром равным 1;5-2,0 диаметра образца, после чего источник тока и подачи образца отключаются и оплавление осуществляется за счет перегретого металла капли до достижения ею критической массы, при которой она обрывается и падает на перемещающуюся пластину, выполненную из того же или близкого по химсоставу материала, что и цилиндрический образец, После чего производится определение ее массы с последующим расчетом величины коэффициента поверхностного натяжения по формуле о=а 9 Р/г, где пт - масса капли; д - ускорение свободного падения; г- радиус цилиндрического образца, Р - поправочный коэффициент, Применение способа позволяет при малых затратах средств и времени определять величину коэффициента поверхностного натяжения металлов и сплавов в различных газах и их смесях, 1 ил. апли, согласно которому величина коэффииента поверхностного натяжения жидкогеталла О определяется из формулы где р- плотность жидкого м9 - ускорение свободно бе - экваториальный ди(2) где п 1 - масса упавшей капли;Е - поправочный коэффициент (1);г- радиус цилиндрического образца, на котором образуется капля.,При этом торец цилиндрического образца диаметром 1,6 мм прогревается и оплавляется в высоком вакууме путем периодического включения источника питания и постепенным повышением мощности электронного луча и плавном опускании образца по мере его расплавления с помощью специального устройства,Недостатками этого способа являются применение дорогостоящего оборудования, а также значительные затраты времени на определение величины о, связанные с получением высокого вакуума в вакуумной камере.Цель изобретения - уменьшение затрат и повышение производительности при определениикоэффициента поверхностного натяжения.Поставленная цель достигается тем, что замеры проводятся на серийно выпускаемом оборудовании: сварочных автоматах, предназначенных для сварки проволоками ба - диаметр капли на расстоянии бе выше ее вершины;-- табличная функция (1).бзоеПри этом образующаяся в высоком вакууме при оплавлении кончика цилиндрического образца электронной бомбардировкой жидкая капля фотографируется длиннофокусной фотокамерой по схеме прямого увеличения на фотопластинку с последующим обмером негатива на измерительном микроскопе УИМ, Наводка на резкость осуществляется смещением цилиндрического образца вдоль оптической оси, Кроме того, в установке имеется устройство вертикального перемещения цилиндрического образца для подачи его кончика в зону оплавления.Недостатком этого способа является применение дорогостоящего специального оборудования и аппаратуры, а также значительные затраты времени на измерение величин бе и Й по негативам, что значительно увеличивает время определения величины коэффициента поверхностного натяжения.Известен также способ определения величины коэффициента поверхностного натяжения методом массы капли, в котором величина о определяется по формуле диаметром 1 - 2,5 мм, при этом оплавлениецилиндрического образца осуществляютэлектрической дугой до получения капли сэкваториальным диаметром равным 1,5-2,05 диаметра цилиндрического образца, послечего источник тока и подача цилиндрического образца или подача цилиндрического образца отключаются и оплавлениецилиндрического образца осуществляется10 за счет перегретого металла капли до достижения ею критической массы, при которойона обрывается и падает на перемещающуюся пластину, выполненную из того же илиблизкого по химсоставу, материала, что и15 цилиндрический образец.На чертеже изображена схема осуществления способа.На схеме показаны цилиндрический образец 1, сварочная горелка 2,подающие ролики 3, источник 4 тока, пла 20 стина 6, перемещающийся стол 6 и соплодля подачи газа 7.Проведение замеров коэффициента поверхностного натяжения расплава цилиндрического образца 1 осуществляется25 следующим образом,Цилиндрический образец 1 вставляетсяв сварочную горелку 2 и подающие ролики3, После чего включается источник 4 тока имеханизм перемещения сварочного стола 6.30 При вращении подающих роликов 3 цилиндрический образец 1 подается в сторонудвижущейся вместе со столом 6 пластины 5,При соприкосновении с пластиной 5 в местеконтакта пластины 5 и цилиндрического об 35 разца 1 образуется дуга, в результате чеготорец цилиндрического образца 1 начинаетоплавляться и на нем образуется капля расплавленного металла. При достижении экваториального диаметра капли размера,40 равного 1,5 - 2,0 диаметра цилиндрическогообразца 1, источник 4 тока отключается ипрекращается вращение подающих роликов 3 или прекращается вращение подающих роликов 3, В результате этого дуга45 обрывается и тепловое воздействие ее нацилиндрический образец 1 прекращается.Дальнейшее плавление цилиндрическогообразца 1 осуществляется за счет тепла перегретого металла капли, При достижении50 каплей критической массы, она обрываетсяи падает на холодную часть успевшей сдвинуться вместе со столом 6 пластины 5, врезультате чего после остывания каплялегко отделяется от пластины 5 и ее можно55 взвесить,П р и м е р. В качестве цилиндрическогообразца использовали очищенную от загрязнений сварочную проволоку Ф 2,0 мммарки СвГ 2 С. В качестве оборудованияагаемого способа 30тратах средств и испольэовали серийно выпускаемые сварочный.автомат ТСГи источник тока ПГС. Пластину изготовили изстали Ст.Э толщиной 12 мм с очищенной от окалины. ржавчины и смазки поверхностью. Скоро сть подачи сварочной проволоки составляла 0,01-0,02 м/с, а скорость перемещения пластины 0,012 м/с. Оторвавшаяся от проволоки капля после остывания легко отделялась от пластины. При этом иэ-за того, что рас стояние между каплей в момент ее отрыва и поверхностью пластины не превышала 20 мм, разбрызгивание металла капли при ее ударе о поверхность пластины не происходило. Это позволяло точно определить мас су капли. Взвешивание капли проводили на весах марки МЛТ.Результаты замеров приведены в таблице, иэ которой следует, что средняя величина коэффициента поверхностного 20 натяжения расплава сг, проволоки марки СвГ 2 С составляет 1,272 Н/м, что находится в пределах ошибки измерений 1-4.Замеры проводили при подаче через сопло 7 в качестве защитной среды аргона 25 марки А при расходе 16 л/мин, напряжении на источнике питания 20-22 В, при этом положительный полюс источника подсоединяли к проволоке,Применение предлпозволяет при малых эавремени определить величину коэффициента поверхностного натяжения металлов и сплавов в различных газа и их смесях. Формула изобретения Способ определения величины коэффициента поверхностного натяжения жидких металлов, при котором производят оплавление цилиндрического образца до образова-, ния и отрыва капли, охлаждение капли на пластине, определение ее массы с последующим расчетом величины коэффициента поверхностного натяжения по формулеЮ где е - масса капли; д - ускорение свободного падения; г - радиус цилиндрического образца; Р - поправочный коэффициент; о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения затрат и повышения производительности, оплавление цилиндрического образца осуществляют электрической дугой, горящей между образцом и движущейся пластиной, оплавление ведут до получения капли диаметром равным от 1,5 до 2,0 диаметров образца, причем движущу-юся пластину выполняют из того же металла, что и образец или близкого к нему химического состава.1719172 Составитель О,ЧерныйТехред М.Моргентал Кор Редактор Л.Пчолинс рн Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул, Гагарина. Заказ 728 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб., 4/5