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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:3795次

betway中文版,專(zhuan) 業(ye) 密度檢測儀(yi) 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(ti) 積密度  陶瓷孔隙率 陶瓷吸水分率 粉末冶金密度檢測儀(yi) 粉末冶金含油率檢測儀(yi)   硬質合金密度儀(yi) 可滲透性粉末燒結材料密度儀(yi)

粉末冶金類產(chan) 品大部分屬於(yu) 多孔性與(yu) 吸水性的產(chan) 品,當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(hui) 一直吸水,造成水中的重量一直在變化,使量測上數值一直不穩定,造成數值上的誤差。相信這一定是大家在量測上所遇到的問題。又目前的生產(chan) 設備昂貴、原物料又持續的上漲,使得生產(chan) 成本增加;又產(chan) 品的同構型太高造成同業(ye) 之間的價(jia) 格競爭(zheng) ,使得產(chan) 品所獲得的利潤降低。

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

以上的數據得知不良率越高,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(hui) 相對的提高。所以如何改善目前產(chan) 業(ye) 界所麵臨(lin) 的問題,是我們(men) 所追求的目標。故我們(men) 誠心的建議,在測量多孔性材料的密度、含油率時,使用根據規範所製作而成的設備,將有助於(yu) 降低產(chan) 品的不良率。

 

本公司為(wei) 建立正確且符合規範的生胚密度、燒結後密度、有效孔隙率的量測。特別研發出「全自動真空抽取機」與(yu) 可滲透性粉末燒結產(chan) 品密度計ST-600P研發此兩(liang) 項產(chan) 品,期望能協助業(ye) 界能有效降低產(chan) 品的不良率。

 

理論基礎:此量測儀(yi) 器設備是根據ASTM B311B328 MPIF 42 MPIF 57與(yu) JIS Z2501Z2505Z2506GB/T 516351645165CNS Z8041Z8042之規範,加以研究和設計而成。

關(guan) 鍵詞:生胚密度、燒結後密度、含油率

1、前言:

一個(ge) 任意成形的粉末冶金零件和精密陶瓷組件,其複雜的物體(ti) 體(ti) 積是很難由市場上所謂的標準量規與(yu) 量具給予測量。如分厘卡(Micrometer)和測徑規(Caliper) ....等。那要使用何種精密方法去量測體(ti) 積呢?我們(men) 可利用阿基米得原理所論述的『水中置換法』去求得物體(ti) 的體(ti) 積。但是在複雜的形狀物體(ti) 中,牽涉到物體(ti) 本身是否存在吸水的問題,又是一個(ge) 考慮的因素?

如結構性粉末燒結機械零件、含油軸承、精密陶瓷被動組件...等都是屬於(yu) 吸水性粉末燒結

產(chan) 品或孔隙大之產(chan) 品;在規範中提到此類產(chan) 品的密度求法是以體(ti) 密度為(wei) 主要的認定標準。故多孔性產(chan) 品密度測量,體(ti) 密度測量法才是zui正確測量方式。

體(ti) 密度的公式如下:它有三個(ge) 變數WaWbWw  

Wa:樣品在空氣中之重量   

Wb:防水後樣品在空氣中之重量

Ww:防水後樣品在水中之重量

其演算公式為(wei) :

 

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

 

反觀目前產(chan) 業(ye) 界對於(yu) 生胚密度、燒結後密度、有效孔隙率的量測有下列幾種方法,是否*符合規範?是否快速、簡便有待商榷?

A:將試樣拿至現場在大型真空含浸機做防水處理作業(ye) 。

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

C:不做防水處理作業(ye) ,直接使用僅(jin) 有兩(liang) 個(ge) 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(yi) 量測密度。

E:隻測量樣品的重量做為(wei) 判斷產(chan) 品密度的依據。

綜合以上,發現產(chan) 業(ye) 界的量測方法和規範中有所差異。因此我們(men) 根據各國規範加以研究和設計兩(liang) 種創新的產(chan) 品:

*項:可滲透粉末燒結產(chan) 品密度計ST-600P (1)

第二項:全自動真空抽取機MHV-1 (2)

提供產(chan) 業(ye) 界正確且符合規範的生胚密度、燒結後密度、有效孔隙率的量測。

 

*項:可滲透性粉末燒結產(chan) 品密度計

針對結構性粉末燒結機械零件、含油軸承、精密陶瓷被動組件....吸水性產(chan) 品或孔隙大之產(chan) 品加以設計製造而成。本機主要使用於(yu) 可滲透粉末燒結產(chan) 品、精密陶瓷燒結產(chan) 品、氧化磁鐵、吸水性材料、氣孔隙大之產(chan) 品....等產(chan) 業(ye) 。可直接讀出固體(ti) 、顆粒體(ti) 、浮體(ti) 之樣品在空氣中平均重量、水中平均重量以及體(ti) 密度、含油率、濕密度、開孔體(ti) 積等

隻需量測出WaWbWw即可立刻計算出樣品的密度。

Wa:樣品在空氣中之重量

Wb:防水後樣品在空氣中之重量

Ww:防水後樣品在水中之重量

 

其演算公式為(wei) :

 

 

第二項:全自動真空抽取機 MHV-1  (2)

在防水處理的作業(ye) 中,針對規範中的真空抽取油浸法,我們(men) 設計製作一台全自動的真空抽取機MHV-1 (L410 x W340 x H430mm)

可依據不同的規範,設定不同的油浸溫度、抽真空時間;測量簡單、快速,數據準確,可節省不少的人力成本與(yu) 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(yu) 可滲透性粉末燒結產(chan) 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(chan) 品     實驗報告:水溫25

  1. 數據1

使用設備:一般比重計ST-203S   0.001g ~ 200g   0.001g/cm3

幹密度測試法:使用一般的比重計測量

演算公式:利用二個(ge) 變數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。

所得數據

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. 數據2

使用設備:體(ti) 密度測試法:使用可滲透性粉末燒結產(chan) 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、使用規範:CNS與(yu) JIS的防水處理法 (參看表8)

演算公式:利用ASTM三個(ge) 變數的直讀式比重計測量

 

 

操作步驟:

  1. 在室溫中將樣品*浸入含有油的真空幹燥器裏。
  2. 按下抽真空鍵,將容器內之壓力降至小於4Kpa,並保持30分鍾。
  3. 30分鍾後,慢慢打開泄壓閥泄壓,然後取出樣品。將其附著於表麵油輕輕擦去。

2 所得數據

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:

根據表1、表2所得數據我們(men) 可以發現,使用一般的密度計測量密度會(hui) 造成所得到之密度值高於(yu) 產(chan) 品實際的密度值。所以在體(ti) 密度量測一定要使用規範所述的方法量測,才不會(hui) 造成密度的差異。

 

2.2實驗二

各種規範中,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CNS與(yu) JIS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,觀察不同規範作法密度值是否有差異?

實驗樣品條件:

使用設備:體(ti) 密度測試法:使用可滲透性粉末燒結產(chan) 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(chan) 品

4、實驗報告:水溫25

5、演算公式:利用ASTM三個(ge) 變數的直讀式比重計測量

作法圖片:

 

3 量測作法

 

  1. 數據1CNSJIS的防水處理法(參看表8)將樣品浸入容器內之油中,在室溫下將容器內之壓力降至小於4Kpa,並保持30分鍾後 ,回複到常壓。

3 所得數據

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. 數據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,冷卻到室溫後,取出樣品。

4 所得數據

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. 數據3ASTMMPIF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,然後冷卻到室溫後,取出樣品。

5 所得數據

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. 數據4此作法是我們綜合以上防水處理規範所研擬出來的作法,縮短時間隻需1分鍾。其數據提供各位參考。作法如下:

操作步驟:

  1. 將樣品放入真空器裏,按下抽真空機。真空度達70cmHg時,抽真空機自動停止抽取。
  2. 打開閥門讓已經溫60℃的潤滑油進入真空器內,樣品*浸泡在潤滑油中。
  3. 再按下抽真空機繼續抽真空,到達所設定時間60秒,抽真空機自動停止抽取。
  4. 然後慢慢打開泄壓閥泄壓
  5. 取出樣品並依序將樣品表麵的油擦幹。

6 所得數據

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(ge) 數據的量測,發現各種規範作法之間所計算出來的密度值差異並不大,所以要使用那一種作法zui為(wei) 合適由使用者自行決(jue) 定。其中數據4的方法,是我們(men) 綜合以上的規範所研究出來的作法,密度值與(yu) 規範的值相差不大,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分鍾。

 

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:燒結後含油軸承產(chan) 品

4、實驗報告:水溫25

5、演算公式:三個(ge) 變數計數出含油率

 

6使用CNS與(yu) JIS規範作法(參看表8)

作法如下:

  1. 將樣品放入容器內降低容器內部之壓力小於4Kpa保持10分鍾,
  2. 將加熱至80℃之油注入到容器內,使樣品*浸滿。
  3. 繼續保持在此減壓下之狀態達30分鍾,然後回複常壓。
  4. 等油溫回複到常溫後,取出試料,將附著在試料上之油輕輕擦去。

7 所得數據

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,可以依據不同規範設定不同的溫度、時間,快速、準確的求出含油率。

 

規範中所述測量密度的防水處理方法

規範:

密度的防水處理的方法

有效孔隙率的含油作法

CNSJIS

將樣品浸入容器內(nei) ,在室溫下抽取容器內(nei) 之壓力小於(yu) 4Kpa,並保持30分鍾後 ,回複到常壓,然後取出樣品,將其附著於(yu) 表麵油輕輕擦去。

將樣品放入容器內(nei) ,降低容器內(nei) 部之壓力小於(yu) 4Kpa保持10分鍾,將加熱至80℃之油注入到容器內(nei) ,完全浸滿試料。繼續保持在此減壓下之狀態達30分鍾,然後回複常壓。等油溫回複到常溫後,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,直到沒有氣泡出現,冷卻到室溫後,取出樣品,將其附著於(yu) 表麵的油輕輕擦去。

將樣品放入容器內(nei) ,降低容器內(nei) 部之壓力小於(yu) 4Kpa並且保持20分鍾,將已加熱至溫度90±5℃之油,並注入到容器內(nei) *浸滿樣品。繼續保持在此減壓下之狀態達30分鍾,然後回複到常壓。當油溫回複到常溫時取出樣品,將附著在樣品上的油輕輕擦去。

ASTMMPIF

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(ge) 小時,然後冷卻到室溫後,取出樣品,將其附著於(yu) 表麵油輕輕擦去。

  • 真空含浸法:

在室溫下,樣品含浸於(yu) 潤滑油中,並降低容器的壓力小於(yu) 7Kpa30分鍾;然後將容器加壓到大氣壓力,且樣品繼續泡浸在潤滑油中10分鍾,然後冷卻到室溫後,將其附著於(yu) 表麵油輕輕擦去。

備注:潤滑油溫度38℃,動粘度為(wei) 2065cSt

 

 

3結論:

感謝 粉末冶金各為(wei) *和教授的指導。產(chan) 品本身在設計時,因考慮多孔性材料體(ti) 密度的自動量測設備和儀(yi) 器還沒有誕生,所以就以【自動化多孔性材料的體(ti) 密度量測】為(wei) 主題。曆經了5年期間的努力,我們(men) 研習(xi) 各種材料的密度量測方法,並且不斷的請教台大與(yu) 興(xing) 大的教授們(men) 和各行業(ye) 學有專(zhuan) 精的人士,反複的實驗和求證,要求產(chan) 品的推出能帶給以多孔性材料所生產(chan) 的產(chan) 品,在生產(chan) 過程中能降低其不良率且得到實際的質量量測。並也期望能廣泛的應用於(yu) 各行業(ye) 。

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