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多孔性材料體積密度檢測
更新時間:2016-06-03   點擊次數(shù):3463次

廈門易仕特儀器有限公司,專業(yè)密度檢測儀廠家  

吸水陶瓷密度 吸水陶瓷比重  封蠟法  煮沸法陶瓷比重  陶瓷體積密度  陶瓷孔隙率 陶瓷吸水分率 粉末冶金密度檢測儀 粉末冶金含油率檢測儀  硬質(zhì)合金密度儀 可滲透性粉末燒結(jié)材料密度儀

粉末冶金類產(chǎn)品大部分屬于多孔性與吸水性的產(chǎn)品,當(dāng)使用阿基米得原理中,一般的不吸水比重計去測量時,樣品放入水中,樣品即會一直吸水,造成水中的重量一直在變化,使量測上數(shù)值一直不穩(wěn)定,造成數(shù)值上的誤差。相信這一定是大家在量測上所遇到的問題。又目前的生產(chǎn)設(shè)備昂貴、原物料又持續(xù)的上漲,使得生產(chǎn)成本增加;又產(chǎn)品的同構(gòu)型太高造成同業(yè)之間的價格競爭,使得產(chǎn)品所獲得的利潤降低。

假如公司的營業(yè)額NT$100,000,000,而產(chǎn)品的不良率是6,將造成公司NT$6,000,000的浪費。

假如公司的營業(yè)額NT$100,000,000而產(chǎn)品的不良率是2%,將造成公司NT$2,000,000的浪費。

以上的數(shù)據(jù)得知不良率越高,所支出的費用越龐大,把不良率降的越低,所獲得的利潤也會相對的提高。所以如何改善目前產(chǎn)業(yè)界所面臨的問題,是我們所追求的目標(biāo)。故我們誠心的建議,在測量多孔性材料的密度、含油率時,使用根據(jù)規(guī)范所制作而成的設(shè)備,將有助于降低產(chǎn)品的不良率。

 

本公司為建立正確且符合規(guī)范的生胚密度、燒結(jié)后密度、有效孔隙率的量測。特別研發(fā)出「全自動真空抽取機」可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計ST-600P研發(fā)此兩項產(chǎn)品,期望能協(xié)助業(yè)界能有效降低產(chǎn)品的不良率。

 

理論基礎(chǔ):此量測儀器設(shè)備是根據(jù)ASTM B311B328、 MPIF 42 、MPIF 57JIS Z2501、Z2505、Z2506GB/T 516351645165CNS Z8041、Z8042之規(guī)范,加以研究和設(shè)計而成。

關(guān)鍵詞:生胚密度、燒結(jié)后密度、含油率

1、前言:

一個任意成形的粉末冶金零件和精密陶瓷組件,其復(fù)雜的物體體積是很難由市場上所謂的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)與量具給予測量。如分厘卡(Micrometer)和測徑規(guī)(Caliper) ....等。那要使用何種精密方法去量測體積呢?我們可利用阿基米得原理所論述的『水中置換法』去求得物體的體積。但是在復(fù)雜的形狀物體中,牽涉到物體本身是否存在吸水的問題,又是一個考慮的因素?

如結(jié)構(gòu)性粉末燒結(jié)機械零件、含油軸承、精密陶瓷被動組件...等都是屬于吸水性粉末燒結(jié)

產(chǎn)品或孔隙大之產(chǎn)品;在規(guī)范中提到此類產(chǎn)品的密度求法是以體密度為主要的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。故多孔性產(chǎn)品密度測量,體密度測量法才是zui正確測量方式。

體密度的公式如下:它有三個變數(shù)Wa,WbWw。  

Wa:樣品在空氣中之重量   

Wb:防水后樣品在空氣中之重量

Ww:防水后樣品在水中之重量

其演算公式為:

 

上述的演算公式中,要如何達(dá)到快速又正確的防水處理作業(yè),又是一個考慮的因素?

 

反觀目前產(chǎn)業(yè)界對于生胚密度、燒結(jié)后密度、有效孔隙率的量測有下列幾種方法,是否*符合規(guī)范?是否快速、簡便有待商榷?

A:將試樣拿至現(xiàn)場在大型真空含浸機做防水處理作業(yè)。

B:利用簡易酒精燈和燒杯在實驗室中做溫度65℃時間30分鐘的簡易含浸防水處理作業(yè)。

C:不做防水處理作業(yè),直接使用僅有兩個變量的橡膠密度計測量樣品的密度值。

D:使用含有毒性的水銀密度儀量測密度。

E:只測量樣品的重量做為判斷產(chǎn)品密度的依據(jù)。

綜合以上,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)界的量測方法和規(guī)范中有所差異。因此我們根據(jù)各國規(guī)范加以研究和設(shè)計兩種創(chuàng)新的產(chǎn)品:

*項:可滲透粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計ST-600P (1)

第二項:全自動真空抽取機MHV-1 (2)

提供產(chǎn)業(yè)界正確且符合規(guī)范的生胚密度、燒結(jié)后密度、有效孔隙率的量測。

 

*項:可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計

針對結(jié)構(gòu)性粉末燒結(jié)機械零件、含油軸承、精密陶瓷被動組件....吸水性產(chǎn)品或孔隙大之產(chǎn)品加以設(shè)計制造而成。本機主要使用于可滲透粉末燒結(jié)產(chǎn)品、精密陶瓷燒結(jié)產(chǎn)品、氧化磁鐵、吸水性材料、氣孔隙大之產(chǎn)品....等產(chǎn)業(yè)??芍苯幼x出固體、顆粒體、浮體之樣品在空氣中平均重量、水中平均重量以及體密度、含油率、濕密度、開孔體積等。

只需量測出Wa、Wb、Ww即可立刻計算出樣品的密度。

Wa:樣品在空氣中之重量

Wb:防水后樣品在空氣中之重量

Ww:防水后樣品在水中之重量

 

其演算公式為:

 

 

第二項:全自動真空抽取機 MHV-1  (2)

在防水處理的作業(yè)中,針對規(guī)范中的真空抽取油浸法,我們設(shè)計制作一臺全自動的真空抽取機MHV-1 (L410 x W340 x H430mm)

可依據(jù)不同的規(guī)范,設(shè)定不同的油浸溫度、抽真空時間;測量簡單、快速,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,可節(jié)省不少的人力成本與時間成本。                                            2 全自動真空抽取機 MHV-1


2、實驗

2.1實驗一

一般比重計與可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計測量是否有差異?

實驗樣品條件:

樣品:圓形狀生胚產(chǎn)品     實驗報告:水溫25

  1. 數(shù)據(jù)1

使用設(shè)備:一般比重計ST-203S   0.001g ~ 200g   0.001g/cm3

干密度測試法:使用一般的比重計測量

演算公式:利用二個變數(shù)的直讀式比重計測量

 

 

操作步驟:

  • 先測樣品在空氣中之重量
  • 再測量樣品在水中之重量時,約有幾種方式:
    1. 先浸泡一下酒精,免除氣泡附著再放入水中。
    2. 在水槽中夾住樣品搖晃以去除氣泡,直接放入水中。

所得數(shù)據(jù)

空氣中重

水中重

密度

8.115

6.973

7.104

8.102

6.964

7.114

8.171

7.021

7.104

8.122

6.982

7.120

8.186

7.036

7.118

  1. 數(shù)據(jù)2

使用設(shè)備:體密度測試法:使用可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計 ST-600P (1)

1、廈門易仕特 ST-600P   0.005g ~ 200g    0.001g/cm3

2全自動真空抽取機 MHV-1 (2)

3、使用規(guī)范:CNSJIS的防水處理法 (參看表8)

演算公式:利用ASTM三個變數(shù)的直讀式比重計測量

 

 

操作步驟:

  1. 在室溫中將樣品*浸入含有油的真空干燥器里。
  2. 按下抽真空鍵,將容器內(nèi)之壓力降至小于4Kpa,并保持30分鐘。
  3. 30分鐘后,慢慢打開泄壓閥泄壓,然后取出樣品。將其附著于表面油輕輕擦去。

2 所得數(shù)據(jù)

空氣中重

含油空氣中重

含油水中重

密度

8.112

8.128

6.960

6.942

8.179

8.196

7.024

6.974

8.160

8.179

7.006

6.956

8.135

8.136

6.967

6.956

8.155

8.153

6.981

6.952

實驗報告:

根據(jù)表1、表2所得數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn),使用一般的密度計測量密度會造成所得到之密度值高于產(chǎn)品實際的密度值。所以在體密度量測一定要使用規(guī)范所述的方法量測,才不會造成密度的差異。

 

2.2實驗二

各種規(guī)范中,防水處理作法的差異,所得到的密度值是否有差異?

作法:

使用CNSJIS的防水處理法、GB/T的防水處理法、ASTMMPIF的防水處理法(參看表8)

,利用ST-600P計算出密度值,觀察不同規(guī)范作法密度值是否有差異?

實驗樣品條件:

使用設(shè)備:體密度測試法:使用可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計 ST-600P (1)

1、廈門易仕特 ST-600P  0.005g ~ 200g   0.001g/cm3

2、全自動真空抽取機 MHV-1 (2)

3、樣品:圓形狀生胚產(chǎn)品

4、實驗報告:水溫25

5、演算公式:利用ASTM三個變數(shù)的直讀式比重計測量

作法圖片:

 

3 量測作法

 

  1. 數(shù)據(jù)1CNSJIS的防水處理法(參看表8)將樣品浸入容器內(nèi)之油中,在室溫下將容器內(nèi)之壓力降至小于4Kpa,并保持30分鐘后 ,回復(fù)到常壓。

3 所得數(shù)據(jù)

空氣中重

含油空氣中重

含油水中重

密度

8.112

8.128

6.960

6.942

8.179

8.196

7.024

6.974

8.160

8.179

7.006

6.956

8.135

8.136

6.967

6.956

8.155

8.153

6.981

6.952

 

  1. 數(shù)據(jù)2GB/T的防水處理法(參看表8)將樣品浸入到65±5℃的熱油中,直到不再有氣泡出現(xiàn),冷卻到室溫后,取出樣品。

4 所得數(shù)據(jù)

空氣中重

含油空氣中重

含油水中重

密度

8.114

8.135

6.968

6.950

8.118

8.141

6.973

6.946

8.173

8.195

7.022

6.962

8.153

8.134

6.959

6.940

8.176

8.193

7.020

6.968

 

  1. 數(shù)據(jù)3ASTM、MPIF的防水處理法(參看表8)將樣品浸入在82±5℃的熱油中4個小時,然后冷卻到室溫后,取出樣品。

5 所得數(shù)據(jù)

空氣中重

含油空氣中重

含油水中重

密度

8.154

8.143

6.971

6.960

8.173

8.199

7.024

6.958

8.145

8.152

6.982

6.960

8.119

8.136

6.969

6.955

8.125

8.157

6.990

6.955

 

  1. 數(shù)據(jù)4此作法是我們綜合以上防水處理規(guī)范所研擬出來的作法,縮短時間只需1分鐘。其數(shù)據(jù)提供各位參考。作法如下:

操作步驟:

  1. 將樣品放入真空器里,按下抽真空機。真空度達(dá)70cmHg時,抽真空機自動停止抽取。
  2. 打開閥門讓已經(jīng)溫60℃的潤滑油進(jìn)入真空器內(nèi),樣品*浸泡在潤滑油中。
  3. 再按下抽真空機繼續(xù)抽真空,到達(dá)所設(shè)定時間60秒,抽真空機自動停止抽取。
  4. 然后慢慢打開泄壓閥泄壓 。
  5. 取出樣品并依序?qū)悠繁砻娴挠筒粮伞?/span>

6 所得數(shù)據(jù)

空氣中重

含油空氣中重

含油水中重

密度

8.184

8.208

7.030

6.942

8.108

8.133

6.964

6.935

8.096

8.117

6.949

6.933

8.098

8.123

6.955

6.936

8.126

8.158

6.988

6.943

實驗報告:

綜合以上表3、表4、表5、表6個數(shù)據(jù)的量測,發(fā)現(xiàn)各種規(guī)范作法之間所計算出來的密度值差異并不大,所以要使用那一種作法zui為合適由使用者自行決定。其中數(shù)據(jù)4的方法,是我們綜合以上的規(guī)范所研究出來的作法,密度值與規(guī)范的值相差不大,提供各位使用者參考,如使用者覺得此方式可以接受,它可讓測量的時間大幅的縮短至1分鐘。

 

2.3實驗三

利用全自動真空抽取機作真空含浸處理,計算出含油率

 

 

 

                          

 

4  SD-200L             提供軟件程序             全自動真空抽取機 MHV-1

使用設(shè)備:

1、日本Alfa-Mirage   SD-200L  0.0001g ~ 200g   0.0001g/cm3 (4)

2、全自動真空抽取機 MHV-1 (2)

3、樣品:燒結(jié)后含油軸承產(chǎn)品

4、實驗報告:水溫25

5、演算公式:三個變數(shù)計數(shù)出含油率

 

6、使用CNSJIS規(guī)范作法(參看表8)

作法如下:

  1. 將樣品放入容器內(nèi)降低容器內(nèi)部之壓力小于4Kpa保持10分鐘,
  2. 將加熱至80℃之油注入到容器內(nèi),使樣品*浸滿。
  3. 繼續(xù)保持在此減壓下之狀態(tài)達(dá)30分鐘,然后回復(fù)常壓。
  4. 等油溫回復(fù)到常溫后,取出試料,將附著在試料上之油輕輕擦去。

7 所得數(shù)據(jù)

空氣中重

含油空氣中重

含油水中重

含油率%

0.4956

0.5074

0.4339

18.3899

0.4971

0.5099

0.4296

18.2591

0.4990

0.5108

0.4376

18.4653

實驗報告:

在含油率的作法,可以依據(jù)不同規(guī)范設(shè)定不同的溫度、時間,快速、準(zhǔn)確的求出含油率。

 

規(guī)范中所述測量密度的防水處理方法

規(guī)范:

密度的防水處理的方法

有效孔隙率的含油作法

CNS、JIS

將樣品浸入容器內(nèi),在室溫下抽取容器內(nèi)之壓力小于4Kpa,并保持30分鐘后 ,回復(fù)到常壓,然后取出樣品,將其附著于表面油輕輕擦去。

將樣品放入容器內(nèi),降低容器內(nèi)部之壓力小于4Kpa保持10分鐘,將加熱至80℃之油注入到容器內(nèi),完全浸滿試料。繼續(xù)保持在此減壓下之狀態(tài)達(dá)30分鐘,然后回復(fù)常壓。等油溫回復(fù)到常溫后,取出試料,將附著在試料上之油輕輕擦去。

備注:潤滑油溫度50℃時動粘度29.1±5.0。

GB/T

將樣品浸入到溫度65±5℃的熱油中,直到?jīng)]有氣泡出現(xiàn),冷卻到室溫后,取出樣品,將其附著于表面的油輕輕擦去。

將樣品放入容器內(nèi),降低容器內(nèi)部之壓力小于4Kpa并且保持20分鐘,將已加熱至溫度90±5℃之油,并注入到容器內(nèi)*浸滿樣品。繼續(xù)保持在此減壓下之狀態(tài)達(dá)30分鐘,然后回復(fù)到常壓。當(dāng)油溫回復(fù)到常溫時取出樣品,將附著在樣品上的油輕輕擦去。

ASTM、MPIF

方法有二種:

  • 簡易含浸法:

將樣品浸入在溫度82±5℃的潤滑油中4個小時,然后冷卻到室溫后,取出樣品,將其附著于表面油輕輕擦去。

  • 真空含浸法:

在室溫下,樣品含浸于潤滑油中,并降低容器的壓力小于7Kpa達(dá)30分鐘;然后將容器加壓到大氣壓力,且樣品繼續(xù)泡浸在潤滑油中10分鐘,然后冷卻到室溫后,將其附著于表面油輕輕擦去。

備注:潤滑油溫度38℃,動粘度為2065cSt

 

 

3結(jié)論:

感謝 粉末冶金各為*和教授的指導(dǎo)。產(chǎn)品本身在設(shè)計時,因考慮多孔性材料體密度的自動量測設(shè)備和儀器還沒有誕生,所以就以【自動化多孔性材料的體密度量測】為主題。歷經(jīng)了5年期間的努力,我們研習(xí)各種材料的密度量測方法,并且不斷的請教臺大與興大的教授們和各行業(yè)學(xué)有專精的人士,反復(fù)的實驗和求證,要求產(chǎn)品的推出能帶給以多孔性材料所生產(chǎn)的產(chǎn)品,在生產(chǎn)過程中能降低其不良率且得到實際的質(zhì)量量測。并也期望能廣泛的應(yīng)用于各行業(yè)。

廈門易仕特儀器有限公司

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