Способ ультразвукового контроля пористости бинарной смеси

Способ ультразвукового контроля пористости бинарной смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Col%3 Советснмк

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) За я влено 16. О I . 8 l (2 1 ) 32 35674/2 5 28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень ¹ 3l

Дата опубликования описания 25 08,82 (и jM. Кл.

G 01 и 2Я/00

Ркударавеньй кемитет

CCCP ав лелзм кзввретеиик и открытий (бЗ) УД,К 620. l7g (088,8} (72) Авторы изобретения

В.Н. Яковкин и В.К, Харче

Институт проблем прочности AH У раинИЩ,"р;,ССР, (71) Заявитель (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

ПОРИСТОСТИ БИНАРНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к средствам ультразвукового контроля свойств материалов и может быть использовано для контроля пористости пресспорошковых материалов.

Известен способ ультразвукового контроря пористости бинарной смеси, заключающийся в том, что измеряют ско- рость ультразвука в исследуемой сме- о си и в первой компоненте смеси при двух температурах и по результатам измерений определяют пористость смеси. При измерении пористости rio этому способу заполняют поры исследуемо- 15

ro твердого тела жидкостью (lJ.

Недостатком известного способа является большая погрешность измерения пористости иэ-эа того, что определяется объем только открытых пор и при расчете пренебрегают зависимостью скорости ультразвука в твердом теле от температуры.

Цель изобретения - повышение точности

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу ультразвукового контроля пористости бинарной смеси, заключающемуся в том, что измеряют с скорость ультразвука в исследуемой смеси и в первой компоненте смеси при двух температурах и по результатам измерений определяют пористость смеси, измеряют плотность исследуемой смеси и скорость ультразвука при тех же температурах во втором компоненте смеси и учитывают их при определении пористости смеси.

Определение пористости согласно предлагаемому способу основано на учете влияния температурных коэффициентов скорости ультразвука в каждом иэ компонентов на вегичину температурного коэффициента скорости ультразвука в их смеси. Для учета этого влияния используют соотношение, связывающее

3 9535 средние времена распространения ультразвука на единицу длины в смеси и в двух ее компонентах с концентрациями компонентов и пористостью смеси.

Характер этого соотношения определяет-g ся видом пористости исследуемой смеси.

При анализе смесей, в которых пористость смеси в равной степени может быть отнесена к обоим компонентам, 16 соотношение для средних времен распространения на единицу длины можно записать для первой и второй температур 6 таком виде: о о

1 при первой температуре — =1 — + — " () 35

С1 1Ч1 Ф

Нри второи температуре «+ (2)

Р, R2 12 где 1„, R<- объемные концентрации соответственно первого 26 и второго компонентов;

Г, С - скорости ультразвука

С2 в смеси при первои и второй температурах соответ. ственно; 25

Г,,V2 - скоростй ультразвука в первом компоненте при первой и второй температу.рах соответственно; A< % - скорости ультразвука во

ЭО втором компоненте при первой и второй температурах соответственно;

А " коэффициент, учитываю" щий уменьшение скорости ультразвука из-за лорис- > тости смеси.

Из этих двух уравнений можно получить расчетные формулы для концент" раций компонентов, если воспользоваться соотношением для средней плотности смеси

Р». Ре 4 Р2 2 где P„ - плотность смеси, fq,P2- плотности первого и второго

Компонентов соответственно. Совмест- 4 но решение уравнений (1), (2), (3) дает формулу расчета концентраций в смес., для которой пористость в равной степени может быть отнесена к обоим компонентам (4) 48 4

Для. расчета пористости используют очевидное соотношение

9 = 1 -) 1- К2 . (. )

При контроле смесей, в которых первый компонент частично или полностью заполняет поры второго компонента, образующего "скелет" смеси твердых компонентов, соотношение для средних времен записывают в виде: 1 при первой температуре- = †"+ — ; (g)

С„V„Vl при второи температуре +

142

Ст z где В - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости ультразвука из-за пористости второго компонента.

Совместное решение уравнений (3), (6} и (7) дает формулу для концентраций в смесях, в которых первый компонент частично или полностью заполHReT поры второго компонента, обра-. зующего "скелет" смеси твердых компонентов:

Р

2"

Р2 Р2

С2 V„

Пористость рассчитывают по формуле (5)

6=1

Из формул видно, что для определения пористости необходимо определить. скорости ультразвука в бинарной смеси и в ее компонентах при двух температурах, плотность бинарной смеси и внать плотности обоих компонентов смеси.

Повышение точности известного способа определения пори стости получено за счет измерения скорости ультразвука an втором компоненте при двух температурах, что дает возможность учесть влияние температурного коэффициента скорости ультразвука второго компонента на конечный результат измерения, При использовании известного способа для определения концентрации компонентов в смеси без пор измерение скорости ультразвука во втором компонвнте при двух температурах также приводит к повышению точности. Дополнительная информация о среде, полученная за счет измерения скоростей ультразвука во втором компоненте при

Образец Плотность Скорость ультразвука, км/с при -196 С

0 при 20 С

Смесь (А) „= 9,98 С< — — 1,980 (cu + й) Смесь (Б) (= 15,85 С (и+сц}

Вольфрам )< = 8,9 Ч

4 472 С, = 4,860

1,371 VZ = 1 420 ,460 „ = 5,511 формула изобретения двух температурах и плотности исследуемой смеси при известных плотностях ее компонентов, дает возможность определять значения пористости бинарных смесей и концентрацией как жидких,» так и твердых компонентов бинарных смесей.

Совокупность существенных признаков предложенного способа позволяет определять не только открытую, но >0 и общую пористость бинарных смесей, а также концентрации компонентов.

Пример осуществления способа.

Определяются концентрации компонентов и пористость двух смесей: мед- т» но"вольфрамового прессматериала (А) и вольфрам-медного состава (Б), Медновольфрамовый прессматериал (А) создается путем прессования тщательно перемешанных порошков меди и вольфрама. 20, Структурный анализ показывает, что пористость, т.е. объем пор в единице объема смеси (А), для разных участков образца одинакова, т.е. пористость распределена равномерно, При 2»

Медь (=191 ц

Плотности смесей (А) и (Б) определяются методом гидростатического взвешивания. На основании результатов измерений рассчитываются концентрации компонентов и пористости для смесей (А) и (Б) . В смеси (А) концентрация меди R< = 0,765, вольфрама

RZ = 0,166, а пористость 8 = 0,69<

В смеси (Б) концентрация меди R =

= 0,338, вольфрама R = 0,672, а пористость 9 = 0,010.

Сертификатные данные концентраций материалов, onределяемые заводом-изготовителем на основе измерений насыпных весов порошков перед их перемешиванием и прессованием, для смеси

А R = 0,71, R = 0,280, для смеси (Б) R < = 0,34, R < = 0,65. Совпадение значений концентраций, измеренных по

8 6 анализе смеси (Л) концентрации меди и вольфрама определяются па форму" лам (4) .

Вольфрам-медный состав (Б) созда" ется в два этапа. Вначале прессуется пористый каркас вольфрама, а затем при высокой температуре этот каркас заполняется медью. Структурный анализ показывает, что паристость меди, заполняющей поры основного компонента (вольфрама) равна нулю. Расчет концентраций меди и вольфрама в смеси (Б) производится по формулам (8) .

Пористость в обоих смесях опреде . ляется па формуле (5).

Из смесей (А) и (Б), а также из вольфрама и меди изготовляются образцы в виде цилиндров диаметром 30 мм и высотой 25 мм. С помощью прибора .УДК- 10 измеряются скорости ультразвука во всех образцах вначале при ,комнатной температуре, а затем при темпвратуре жидкого азота (-196 С)., 6

Результаты измерений приведены в таблице, предлагаемому способь с сертификатными, следует считать удовлетворительными °

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность контроля пористасти бинарных смесей жидких и твердых материалов.

Способ ультразвукового контроля пористости бинарной смеси, заключающийся в том, что измеряют скорость ультразвука в исследуемой смеси и в первой компоненте смеси при двух температурах и па результатам измерений сц ределяют пористасть смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют

953548 плотность исследуемой смеси и скорость ультразвука при тех we температурах во второй компоненте смеси и учитывают их при определении порйстости смеси °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 666470, кл. G 01 N 29/00, 1978 (прототип).

Составитель 8. Черник Редактор. Ад Коэооиз Техреду И. Рейвес Корректор " Шароши

Заказ 62Я/72 Тираж оо7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб, д. 4/5 е ее.е.ю юе.« -й Л- - Л- - ъ. 2 м-«а.е. --- Аъю -ь, 1

Фил ал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,