Определение процентного содержания олова в бронзе по измерениям удельной электрической проводимости

Часть деталей гидромоторов по техническим условиям должна изготавливаться из бронзы определенного состава. Однако бронза в настоящее время значительно дороже латуни. Поэтому производственники пришли к необходимости изготавливать ответственные детали из латуни, и только рабочую поверхность деталей делать бронзовой.

Метод рассматривается применительно к контролю клапанов гидромоторов, представляющих собой шайбу диаметром 100 и толщиной 30 мм с отверстиями, расположенными по кругу. Деталь изготавливается из латуни ЛМЦКН, затем на торцевой поверхности вытачивается кольцевой паз в виде канавки шириной 6 мм. С использованием специально разработанной методики путем электродуговой плавки в подготовленный паз наносится расплав бронзы. После шлифовки торцевой поверхности получается латунная деталь, у которой рабочая поверхность выполнена из бронзы. Такая деталь обеспечивает надежную работу гидромотора в течение всего срока его эксплуатации при условии, что бронзовое кольцо имеет однородную структуру с заданным химическим составом. Поэтому возникает необходимость контроля изготовленных деталей перед отправкой их в сборочный цех.

Известно, что содержание олова в бронзовых сплавах в значительной мере определяет их удельную электрическую проводимость, что явилось поводом для проведения исследований возможности создания прибора для контроля процентного содержания олова в наплавленной бронзе деталей гидромоторов. Выбор метода контроля был сделан в пользу измерения удельной электрической проводимости бронзового сплава.

Исследование возможностей метода

Для исследования возможности определения процентного содержания олова в сплавах бронзы были подготовлены образцы протяженной формы для измерения удельной электрической проводимости мостовым методом. Использовали сплавы с различным содержанием олова (табл. 1).

 

В качестве эталонного метода для определения процентного содержания Р олова в этих образцах использовали химический анализ. Результаты измерений показаны точками на рис. 1. Сплошная линия показывает некоторую закономерность: увеличение содержания олова в сплаве уменьшает его удельную электрическую проводимость S. Для определения связи между измеренным значением удельной электрической проводимости и данными химического анализа рассчитано среднее квадратическое отклонение, равное 2,7 %. Этот результат доказывает возможность использования метода определения процентного содержания олова в сплаве путем измерения его удельной электрической проводимости.

Измерение удельной электрической проводимости вихретоковым методом

Для контроля деталей с наплавленными участками целесообразно использовать вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости. Для этой цели на основе прибора ИЭН-1 был сконструирован прибор ИПСО-1 (измеритель процентного содержания олова) с накладным преобразователем. Диаметр преобразователя 4 мм, рабочая частота 35 кГц. Для градуировки прибора использовали образцы с известным химическим составом.

На рис. 2 по горизонтальной оси отложены деления линейной шкалы, а по вертикальной - содержание олова в процентах. Линия на графике является градуи-ровочной характеристикой прибора.

Результаты измерения прибором эталонных образцов показаны на рис. 2 темными точками. Светлыми точками показаны результаты измерений на деталях. Для измерений использовали как годные, так и бракованные детали. Этим объясняется довольно широкий диапазон изменений удельной электрической проводимости. Значения процентного содержания олова в наплавленных участках получали путем химического анализа стружки, которую, в свою очередь, получали в результате сверления в тех точках, где перед этим выполнялись измерения. Среднее квадратическое отклонение (светлые точки), равное 0,3 %, можно принять за величину погрешности измерения прибором. При этом относительную погрешность можно указать, пронормировавданную величину ксреднему значению процентного содержания олова в годных деталях, то есть к величине 5 % (рис. 2). Таким образом, относительная погрешность метода оценивается примерно в 6%. Это значение погрешности определяется как погрешностью самого прибора (примерно 2%) , так и недостаточно тесной корреляционной связью между электропроводностью и содержанием олова. Источник дополнительной погрешности состоит в том, что градуировка прибора выполнена по образцам из бронзы БрО-12 и БрО-19, которые не содержат цинка, в то время как вплавленные участки содержат цинк в количестве 1 - 1,5 %.

Указанное значение погрешности удовлетворяет производственным требованиям. Кроме того, прибор позволяет выявлять дефекты типа раковин и включений, что не менее важно при определении годности контролируемых деталей. Дефекты, выявленные в процессе экспериментов, исследовались путем разреза с последующим шлифованием. Результаты этих исследований позволили определить причины появления дефектных участков и соответственно усовершенствовать технологию производства. В целом внедрение прибора на предприятии приносит существенный экономический эффект.



Просмотров: 2207

Дата: Четверг, 06 Сентября 2012

Новости