Спосіб визначення зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків із композиційного матеріалу

1. Спосіб визначення зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків із композиційного матеріалу, який передбачає вимірювання довжини проекції частинок абразивного порошку із композиційного матеріалу і визначення аналітичним шляхом показника зовнішньої питомої поверхні, який відрізняється тим, що додатково вимірюють ширину та висоту частинок абразивного порошку із композиційного матеріалу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що визначення показника зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків із композиційного матеріалу здійснюють за такою залежністю: 3×t M Sm , å r × M m=1lm × к bm × к hm при цьому Корисна модель належить до методів діагностики характеристик абразивних порошків із композиційного матеріалу (на основі синтетичних і природних алмазів, кубічного нітриду бору, карбіду кремнію та ін.), зокрема - їх зовнішньої питомої поверхні. Відомий найбільш близький за технічною суттю до пропонованого спосіб визначення зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків методом оптичного або електронного мікроскопіювання [див. „Методы контроля дисперсности и удельной поверхности металлических порошков" / Паничкина В. В., Уварова И. В. - Киев: Наукова думка, 1973. -167 с.], згідно з яким як геометричні характеристики вимірюють довжину проекції частинок абразивного порошку. Проводять обчислення характерного розміру частинок, за який приймають середній їх розмір по кожній із виділених фракцій, а показник зовнішньої питомої поверхні визначають аналітичним шляхом за такою залежністю: Fпит .з. = S m =к2 + hm к bm 1-к2 hm 2 é 2к 2 - 1 к 2 - к hm к2 - к2 к hm hm êm m + m m hm × bm - (2к 2 - 1) × bm × hm ê 4к 2 1-к2 4к 2 1- к 2 bm hm bm hm ë ù ú, ú û bm - ширина проекції частинки з номером т, мкм, частинки з номером т, мкм. Fу д. å ni × di2 K i =1 = ×N , f r ni × d3 å i i =1 UA Nf 28102 висота (11) (1) де: K - фактор форми (безрозмірна величина); r - питома густина матеріалу абразивного порошку, г/м 3; Nf - кількість фракцій абразивного порошку; (19) hm (13) де: Fпит .з. - показник зовнішньої питомої поверхні, м 2/кг, r - показник питомої густини абразивного порошку із композиційного матеріалу, г/м 3, M - кількість частинок абразивного порошку із композиційного матеріалу у пробі для аналізу, шт, t - поправковий коефіцієнт, m - поточний номер частинки абразивного порошку із композиційного матеріалу в межах проби, lm - довжина проекції частинки з номером т, мкм, U æ ö к hm = hm / l m , к bm = b m / l m , m m = arcsinç 1 - к 2 ÷, hm è ø 3 28102 4 ni - кількість частинок абразивного порошку у 2 2 2 2 2 é ù к к bm 2к - 1 к bm - к hm кbm - к hm 2 2 êm m + mm hm S m = кhm + × - ( 2к hm - 1) × × hm ú, 2 2 2 2 фракції з номером і; 2 ê 4к bm 1 - к hm 4к bm 1 - к hm ú 1 - к hm ë û і - номер фракції; æ 2 ö к hm = h m / l m, к bm = bm / lm , mm = arcsinç 1 - к hm ÷, di - середній розмір частинок абразивного è ø порошку для фракції з номером i, мкм. де Fпит.з.- показник зовнішньої питомої Для звичайних дисперсних матеріалів, які поверхні, м 2/кг; мають кулеподібну чи близьку до неї полігональну r - показник питомої густини абразивного форму частинок, K=6. Середній розмір частинок абразивного порошку фракції з номером і порошку із композиційного матеріалу, г/м 3, М - кількість частинок абразивного порошку із визначається як di=(Di+ Di+1)/2, де Di, Di+1 композиційного матеріалу у пробі для аналізу, шт, відповідно ліва та права розмірні межі фракції з номером і. t - поправковий коефіцієнт, Практична реалізація цього способу базується m - плинний номер частинки абразивного на вимірюванні максимального лінійного розміру порошку в межах проби, проекції частинок абразивного порошку, яким є Іm - довжина проекції частинки з номером m, довжина їх проекції. Вимірювання здійснюється мкм, методом оптичного або електронного bm - ширина проекції частинки з номером m, мікроскопіювання і разом із наступною мкм, математичною обробкою одержаних результатів hm - висота частинки з номером m, мкм складає сутність поняття мікроскопічний аналіз. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю Такий спосіб визначення зовнішньої питомої ознак, що заявляється, і технічними результатами, поверхні абразивних порошків при відомих формі які досягаються при й реалізації, полягає в їх частинок і відповідному їй значенні фактора наступному Пропозиція додаткового одночасного форми К забезпечує визначення зовнішньої вимірювання ширини проекції та висоти частинок питомої поверхні так їх матеріалів із значно абразивного порошку із композиційного матеріалу меншими матеріальними, економічними та позбавляє необхідності знання форми частинок і трудовими витратами в порівнянні зі способами, числової інформації про фактор їх форми Крім які ґрунтуються на фізичних вимірюваннях. того, використання досконалішої з погляду Головним же недоліком такого способу є те, що він адекватності механічної моделі зерна та більш передбачає однотипність форми частинок інформативного забезпечення наступного порошку, що для реальних абразивних порошків є аналітичного розрахунку дозволяє значно не реальним. Крім того спосіб дає велику похибку наблизити розрахункові площу повної поверхні та в порівнянні із способами, які базуються на об'єм окремої частинки до фактичних їх значень проведені вимірювання фізичних величин. Завдяки цьому досягається значне зменшення В основу корисної моделі поставлено відносної похибки визначення зовнішньої питомої завдання такого удосконалення способу поверхні в порівнянні з її значенням, яке дає визначення зовнішньої питомої поверхні відомий спосіб Тим самим-досягається значне абразивних порошків при якому за рахунок наближення показника зовнішньої питомої додаткового вимірювання ширини проекції та поверхні до фактичного його значення Одночасно висоти частинок абразивних порошків суттєво зменшуються витрати (часу, матеріальні, забезпечується максимальне наближення економічні, трудові), пов'язані з діагностикою розрахункових площі повної поверхні та об'єму до зовнішньої питомої поверхні в порівнянні зі їх фактичних значень і, як наслідок, більш точне способами, які базуються на" проведені визначення показника зовнішньої питомої вимірювання фізичних величин і дають найбільш поверхні. близьке до фактичного значення показника цієї Означене завдання вирішується завдяки тому, характеристики абразивних порошків із що у способі визначення зовнішньої питомої композиційного матеріалу. поверхні абразивних порошків із композиційного Приклади реалізації запропонованого способу матеріалу, який передбачає вимірювання довжини визначення зовнішньої питомої поверхні проекції частинок абразивного порошку і абразивних порошків із композиційного матеріалу. визначення аналітичним шляхом показника Проводилось тестове визначення зовнішньої зовнішньої питомої поверхні, згідно корисної питомої поверхні абразивних порошків із моделі додатково вимірюють ширину проекції та композиційного матеріалу, а саме висоту частинок абразивного порошку із шліфропорошків із полікристалів на основі композиційного матеріалу, а визначення показника мікропорошків кубічного нітриду бору різними зовнішньої питомої поверхні абразивного порошку способами із композиційного матеріалу здійснюють за такою 1) способом, що заявляється; залежністю: 2) способом, який передбачає вимірювання тільки довжини проекції зерен і прийнятий за 3×t M Sm Fпит. з. = , прототип, å r × M m= 1 lm × к bm × к hm (2) 3) методом квазістатичного фільтрування при цьому розрідженого газу на приладі ДУП-2 за прийнятою в сфері діагностики порошків синтетичного алмазу методикою [див „Порошки а пасты из синтетических алмазов" / Ю.И.Никитин, С.М.Уман, Л.В.Коберниченко и др. - Киев Наук думка, 1992. 5 28102 6 284 с.]. Цей метод базується на проведет Розділення порошку на фракції здійснювалось вимірювання фізичних величин і доставляє згідно з нормами стандарту [ДСТУ 3292-95] найбільш близьке до фактичного значення Характерним розміром зерен в цьому випадку є показника зовнішньої питомої поверхні порошків їхній середній розмір (dcp), який знаходився як синтетичного алмазу. dc=(Di+Di+1), де Di+Di+1 - межі виділених фракцій. Відбір проби порошку здійснювали після Числові значення меж фракцій і середній розмір ретельного перемішування згідно з вимогами зерен для тих із них, які попали в певну фракцію [стандарту ДСТУ 3292 („Порошки алмазні подані в таблиці 3 (додається). Показники синтетичні. Загальні технічні умови", введ. зовнішньої питомої поверхні, визначені 01.01.96, Київ, Держстандарт України, 1995)]. аналітичним шляхом за залежністю (1), приведені Вимірювання довжини та ширини проекції в таблиці 2 (додається). проби зерен шліфпорошку в кількості 100шт Проводилось також визначення показника проводили на мікроскопі МБР із збільшенням зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків 1200х з окулярною сіткою. Вибране збільшення із композиційного матеріалу, а саме забезпечує Ціну поділки окулярної сітки, що шліфропорошків із полікристалів на основі дорівнює 1мкм Відібрані зерна розміщувались на мікропорошків кубічного нітриду бору на приладі предметному склі і розрівнювались в один шар ДУП-2 методом квазістатичного фільтрування так, щоб не перекривали одне одного розрідженого газу. Принцип роботи приладу Вимірювання висоти зерен здійснювали за оснований на вимірюванні коефіцієнта дифузії для допомогою оптиметрової трубки, прикріпленої до кнудсенівського протікання газу при тубусу мікроскопа За допомогою спеціального квазістаціонарному протіканні розрідженого газу кронштейну мікроскоп фокусувався на площину через шари шліфпорошку. Перед вимірюванням предметного скла і здійснювався перший відлік по питомої поверхні шліфпорошок прогрівався при шкалі трубки Потім об'єктив фокусувався на температурі 200°С упродовж 1 години. Готувалась вершину зерна і проводився другий відлік по проба шліфпорошку в кількості 2,0г. На дно шкалі. Різниця відліків визначала висоту зерна. ретельно протертої і очищеної спиртом від Результати вимірювання довжини, ширини і вакуумного мастила кювети вкладали ретельно висоти кожного із зерен проби, приведені в вирізаний під внутрішній її діаметр кружок із таблиці 1 (додається). фільтрувального паперу. Потім в кювету засипали Згідно зі способом, що пропонується, шліфпорошок, яа який зверху накладали ще один чисельним методом проводилось визначення кружок фільтрувального паперу, а поверх її площі повної поверхні і об'єму кожного із зерен металевий циліндр. Після цього кювета проби При цьому ви ходили із механічної моделі закріплювалась на вібраторі. Включали живлення зерна у вигляді тривісного еліпсоїду. В процесі вібратора, поступово збільшуючи напругу до тих вибору подібного механічного аналогу зерна пір, поки візуально не спостерігалася вібрація виходили з того, що еліпсоїд є найбільш порошку і металевого циліндру Таким чином були адекватною ідеалізованою просторовоодержані значення показника зовнішньої питомої геометричною формою зерна абразивних поверхні, які подані в таблиці 2 (додається). порошків. До такого висновку приходили багато Порівняння найбільш близького до фактичного дослідників, які займались цією проблемою в різні значення показника зовнішньої питомої поверхні, часи і результати досліджень яких опубліковані в яке одержується методом квазістатичного доступних літературних джерелах [див. „Модели фільтрування розрідженого газу на приладі ДУП-2 формы зерен СТМ" / Лавриненко В.И., Шепелев А і передбачає вимірювання як фізичної величини А., Петасюк Г. А. // Сверхтвердые материалы.коефіцієнта дифузії для кнудсенівського 1994.- №5/6.-С 18-21] Поправковий коефіцієнт протікання газу із одержаними методом знаходився експериментальне шляхом тестування мікроскопіювання, дає підстави зробити наступні способу, що заявляється, на шліфпорошках висновки. Відносна похибка визначення показника синтетичного алмазу Значення зовнішньої питомої зовнішньої питомої поверхні відомим способами поверхні вказаного надтвердого дисперсного сягає 80%, що майже в 8 разів більше, ніж за матеріалу відомі із літературних джерел [див. способом, що пропонується. Тому ці способи „Технология изготовления и контроль качества можуть бути використані хіба що для досить алмазных порошков" / Ю.И.Никитин. - Киев: Наук. наближеної, зі значною похибкою оцінки думка, 1984 - 264 с.]. Встановлене таким чином зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків значення т для прийнятої просторовоіз композиційного матеріалу. Відносна ж похибка геометричної моделі зерна дорівнювало 35. при реалізації способу, що пропонується, не Вирахувані по залежності (2) і викладеному перевищує 11%, що є цілком допустимим в вище алгоритмі значення зовнішньої питомої практиці визначення цієї характеристики поверхні порошків, що аналізувались, приведені в абразивних порошків взагалі і абразивних таблиці 2 (додається). На це було витрачено 2,5 порошків із композиційного матеріалу на основі хвилини. кубічного нітриду бору зокрема. Паралельно проводилось визначення показника зовнішньої питомої поверхні абразивних порошків із композиційного матеріалу, саме шлзфропорошків із полікристалів на основі мікропорошків кубічного нітриду бору відомим № Довжина Ширина Висота зерен, способом з вимірюванням довжини проекції зерен. п/п проекції проекції мкм № п/п До пр 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 зерен, мкм 234,24 216,33 253,34 206,63 251,87 219,23 225,00 230,75 224,80 209,42 232,93 193,09 213,51 220,65 235,24 217,28 237,18 241,10 217,14 233,74 235,52 199,04 192,92 161,42 234,89 202,33 126,36 212,09 314,46 289,07 184,60 162,51 221,01 181,68 213,61 181,41 244,43 204,75 178,43 165,01 196,86 186,15 229,73 238,57 253,44 221,01 252,90 251,40 211,98 199,04 7 зерен, мкм 180,82 195,75 205,15 196,85 184,04 196,65 192,75 200,94 182,89 187,12 212.61 175,22 201,73 199,90 201,89 203,48 198,98 215,77 169,36 192,32 198,34 186,08 126,35 134,75 180,23 195,56 77,19 194,43 221,88 184,35 170,16 134,48 184,65 128,57 190,58 120,41 163,31 163,38 159,89 130,36 172,47 166,11 212,87 215,93 225,22 182,99 171,67 231,03 185,69 169,70 28102 171,78 185,96 194,89 187,01 174,84 186,82 183,11 190,89 173,75 177,76 201,98 166,46 191,64 189,90 191,80 193,31 189,03 204,98 160,89 182,70 188,42 176,78 120,03 128,01 171,22 185,78 73,33 184,71 210,79 175,13 161,65 127,76 175,42 122,14 181,05 114,39 155,14 155,21 151,90 123,84 163,85 157,80 202,23 205,13 213,96 173,84 163,09 219,48 176,41 161,21 зерен, мкм 41 248,02 42 167,46 43 212,30 44 180.95 45 203,30 46 232.05 47 206.74 48 222,40 49 212,29 50 202,48 51 217,28 52 Спосіб за 193,09 53 прототипом 236,51 54 (методика 270,26 55 220,64 Панічкіної В.В. 56 та Уварової 259,91 57 І.В.) 204,49 58 56,62 59 221,62 60 257,80 61 Спосіб за 220,28 62 методикою 52.31 63 Грега С. та 164,52 64 Сінгха К. 221,32 65 161,10 66 207,67 67 231,99 68 234,28 69 237,27 70 Спосіб 255,46 71 фізичних40,88 72вимірювань, 196,52 прилад ДУП-2 73 221,88 74 233,84 75 252,63 76 220,32 77 248,21 78 214,39 79 236,05 80 296,61 91 228,91 92 211,03 93 113,91 94 202,34 95 187,44 96 214,03 97 242,43 98 203,15 99 201,51 100 233,62 8 зерен, мкм 2 164,02 133,61 185,81 172,45 3 192,93 206.33 197,91 166,91 4 176,15 185,16 180,18 5 180,36 204,30 6 241,05 176,10 7 208,34 183,60 8 50,82 198,29 9 223,51 197,93 10 47,16 116,38 11 209,40 12 123,68 179,73 213,31 13 206,99 210,60 14 232,92 28,71 180,40 15 206,78 217,44 16 174,99 183,12 228,58 187,94 214,21 184,40 198,86 180,46 92,87 159,90 175,30 202,17 198,23 185,83 158,76 174,66 АС4, 160/125 155,82 100 126,93 176,52 163,83 АС6, 63/50 183,28 1700 196,01 188,01 158,56 АС32, 400/315 167,34 375 175,90 171,17 АС4, 160/125 171,34 1524 194,09 АС4, 160/125 229,00 100 167,29 АС6, 63/50 197,92 1700 174,42 АС32, 400/315 48,28 375 188,38 АС4, 160/125 212,33 1524 188,03 АС4, 160/125 100 44,80 АС6, 63/50 110,56 1700 198,93 АС32, 400/315 117,50 375 170,74 202,64 АС4, 160/125 196,64 200,07 АС4, 160/125 221,27 27,27 171,38 АС6, 63/50 196,44 206,57 АС32, 400/315 166,24 173,96 217,15 178,54 203,50 175,18 188,92 171,44 88,23 151,90 170,34 192,06 188,32 176,54 150,82 165,93 Таблиця 2 Марка, зернистість Об'єкт Випробовування (мкм) шліфпорошку Показник питомої Відносна поверхні випробувань № п/п похибка, % та кількість зерен шліфпорошку, м 2/кг (шт.) в пробі Пропонований спосіб 1 АС4, 160/125 1524 36,18 2,22 Примітки Найбільша точність визначення показника питомої поверхні 31,56 69,49 11,46 7,39 7,44 16,62 3,42 9,22 9,42 22,04 4,09 37,00 37,00 78,00 12,00