RU150382U1 - DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF LIGHT-MELTING METAL MELTS - Google Patents

Abstract

1. Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, содержащее подложку с размещенным на ней изучаемым образцом известной массы, которые находятся на регулируемом штоке, коаксиально расположенном в зоне нагрева горизонтальной электропечи, фотоприемник с объективом, соединенный с компьютером, оптический излучатель, размещенный между электропечью и объективом фотоприемника, отличающееся тем, что в него введен молибденовый лист, закрепленный на регулируемом штоке со стороны вышеуказанной подложки, противоположной фотоприемнику с объективом.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что молибденовый лист расположен на штоке наклонно по отношению к горизонтальной оси штока, например под углом φ≤20 градусов, преимущественно φ≤10 градусов.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность молибденового листа имеет выпуклую, вогнутую, волнообразную, ячеистую или другую форму.1. A device for determining the surface tension and / or density of fusible metal melts containing a substrate with a studied sample of known mass placed on it, which are on an adjustable rod coaxially located in the heating zone of a horizontal electric furnace, a photodetector with a lens connected to a computer, an optical emitter, located between the electric furnace and the photodetector lens, characterized in that a molybdenum sheet is inserted into it, mounted on an adjustable rod from the side of the above Anna substrate opposite to the photodetector obektivom.3. The device according to claim 1, characterized in that the molybdenum sheet is positioned on the rod obliquely with respect to the horizontal axis of the rod, for example, at an angle φ≤20 degrees, preferably φ≤10 degrees. 2. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the molybdenum sheet has a convex, concave, wavy, cellular or other shape.

Description

Полезная модель относится к технической физике, а именно к анализу материалов, в частности, металлических расплавов методом геометрии контура «большой лежащей капли», т.е. путем измерения плотности и поверхностного натяжения неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии, в том числе при температуре плавления t_пл образца. Полезная модель предназначена преимущественно для изучения низкотемпературных или легкоплавких сплавов с температурой плавления t_пл меньше 700 K ÷ 1000 K, не обеспечивающих свечения образца в видимом диапазоне, например, оловянно-свинцовых припоев, в лабораториях, на предприятиях металлургической промышленности, при выполнении лабораторных работ в вузах.The utility model relates to technical physics, namely to the analysis of materials, in particular, metal melts by the method of the geometry of the contour of a "large lying drop", i.e. by measuring the density and surface tension of an ellipsoid droplet of a melt sample lying still on the substrate by photoelectron volumetry, including at a melting temperature t _{PL of the} sample. The utility model is intended primarily for the study of low-temperature or low-melting alloys with a melting temperature t _PL less than 700 K ÷ 1000 K, which do not provide a sample glow in the visible range, for example, tin-lead solders, in laboratories, at the metallurgical industry, when performing laboratory work in universities.

Известна методика непрямого измерения плотности и поверхностного натяжения образца - капли расплава с известной массой, равной 10÷40 граммов («метод большой капли»), лежащей на горизонтальной подложке, размещенной на конце штока в вакуумной камере в изотермической зоне электропечи горизонтального типа, на основе фотометрии. Ее осуществляют по геометрическим характеристикам эллипсоида капли посредством измерения параметров его контура (силуэта) и дальнейшего определения объема этой капли - см. Филиппов С.И. и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов», Металлургия, М. 1968 г., стр. 266-267, рис. 114. При этом используют два подхода для измерения параметров силуэта. Один основан на прямой фотометрии капли расплава в случае ее собственного свечения. Поэтому его применяют преимущественно в диапазоне температур расплава более 700 K ÷ 1000 K и практически не используют какую - либо подсветку образца. Кроме того, данный метод позволяет осуществлять непрерывный контроль поверхности капли расплава, в том числе при изменении температуры t_i во время нагрева или охлаждения образца вплоть до вышеотмеченных 700 K ÷ 1000 K. Это обеспечивает визуальное отслеживание динамики плавления образца и контроль пленки на его поверхности, в частности, регистрацию загрязнений образца. Загрязнения обусловлены реальными условиями экспериментов, например, недостаточной очисткой поверхности образца перед экспериментом, всплытием шлаков в капле, неоднородностью многокомпонентного сплава, проникновением кислорода в инертную атмосферу электропечи и проч. Они влекут за собой локальные изменения поверхностного натяжения, которые могут вызывать не только искажения формы капли и ее контура, вплоть до образования комков, но и разрывы поверхностной пленки и, как следствие, выплескивание расплава за подложку, т.е. срыв эксперимента.A known technique for indirectly measuring the density and surface tension of a sample is a melt drop with a known mass equal to 10–40 grams (the “big drop method”) lying on a horizontal substrate placed at the end of the rod in a vacuum chamber in a horizontal type isothermal zone based on photometry. It is carried out according to the geometric characteristics of the ellipsoid of the drop by measuring the parameters of its contour (silhouette) and further determining the volume of this drop - see Filippov S.I. and others. "Physico-chemical methods for the study of metallurgical processes", Metallurgy, M. 1968, pp. 266-267, Fig. 114. In this case, two approaches are used to measure the silhouette parameters. One is based on direct photometry of a melt drop in the case of its own glow. Therefore, it is used mainly in the melt temperature range of more than 700 K ÷ 1000 K and practically does not use any illumination of the sample. In addition, this method allows continuous monitoring of the surface of the melt drop, including when the temperature t _i changes during heating or cooling of the sample up to the above 700 K ÷ 1000 K. This provides visual monitoring of the dynamics of melting of the sample and control of the film on its surface, in particular, registration of sample contamination. The pollution is caused by the actual experimental conditions, for example, insufficient cleaning of the sample surface before the experiment, ascent of slag in the droplet, heterogeneity of the multicomponent alloy, penetration of oxygen into the inert atmosphere of the electric furnace, and so on. They entail local changes in the surface tension, which can cause not only distortions of the droplet shape and its contour, up to the formation of lumps, but also ruptures of the surface film and, as a result, splashing of the melt behind the substrate, i.e. failure of the experiment.

Другой метод основан на освещении этой капли в режиме «на просвет», т.е. освещении капли со стороны, противоположной объективу фотоприемника, изнутри электропечи. Его можно использовать в диапазоне температур капли меньше 700 K ÷ 1000 K, в том числе, при охлаждении капли или при исследованиях легкоплавких сплавов. Однако, данный метод не обеспечивает контроль изображения состояния поверхности капли расплава. Отсутствие такого контроля чревато пропуском моментов разрыва поверхностной пленки и выплескиванием капли за подложку, как отмечено выше.Another method is based on the illumination of this drop in the “by light” mode, i.e. lighting drops from the side opposite to the photodetector lens, from inside the electric furnace. It can be used in the temperature range of the droplet less than 700 K ÷ 1000 K, including when cooling the droplet or in studies of fusible alloys. However, this method does not provide control of the image of the surface state of the melt drop. The absence of such control is fraught with missing moments of tearing of the surface film and splashing out of the droplet behind the substrate, as noted above.

Использование устройств, предназначенных для изучения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов методом «большой лежащей капли» при температурах, меньших 700 K ÷ 1000 K, связано с рядом трудностей. Одна из основных проблем - отсутствие собственного свечения капли расплава при этих температурах, и как следствие, сложность получения качественного фотоизображения капли, пригодного для последующих геометрических расчетов. Поэтому применяют устройства, использующие различные подсветки изучаемого образца.The use of devices designed to study the surface tension and / or density of low-melting metal melts by the "large lying drop" method at temperatures below 700 K ÷ 1000 K is associated with a number of difficulties. One of the main problems is the lack of intrinsic luminescence of the melt drop at these temperatures, and as a result, the difficulty in obtaining a high-quality photo image of the drop suitable for subsequent geometric calculations. Therefore, devices using various illumination of the studied sample are used.

Известно устройство, осуществляющее подсветку при изучении поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов методом «большой лежащей капли», при отсутствии ее собственного свечения, содержащее внешний источник освещения внутри электропечи, работающий «на просвет» - см. пат. РФ на полезную модель №131180. В нем источник подсветки размещен внутри электропечи со стороны, противоположной фотоприемнику. Недостатком является то, что при подсветке «на просвет» практически невозможно получение качественного изображения поверхности изучаемого образца. Это не обеспечивает возможность визуального контроля состояния поверхности расплава и прогнозирование, например, оценки загрязнений, в том числе наличия локальных неоднородностей поверхностных пленок и их изменений, а в конечном итоге не обеспечивается достоверность и точность определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов.A device is known that provides illumination when studying the surface tension and / or density of metal melts by the "large lying drop" method, in the absence of its own glow, containing an external light source inside the electric furnace, operating "in the light" - see US Pat. RF for utility model No. 131180. In it, the backlight source is placed inside the electric furnace from the side opposite to the photodetector. The disadvantage is that when illuminated "in the light" it is almost impossible to obtain a high-quality image of the surface of the studied sample. This does not provide the possibility of visual monitoring of the state of the melt surface and predicting, for example, assessing contaminants, including the presence of local inhomogeneities of surface films and their changes, and ultimately, the reliability and accuracy of determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts are not ensured.

Известно устройство, содержащее внешний источник освещения, освещающий исследуемый образец сквозь то же окно из термостойкого стекла в торце электропечи, через которое посредством фотоприемного устройства осуществляют фоторегистрацию изображения измеряемого образца - см. пат. РФ на полезную модель №127924 - аналог. Оно позволяет просматривать переднюю полусферу исследуемого легкоплавкого образца, что обеспечивает возможность визуального анализа динамики состояния поверхности этого расплава, например, оценки загрязнений или поверхностных пленок, возникающих на образце. При этом края и кромки штока и нагревателя электропечи не светятся, т.к. нагреваются до температур, на порядок меньших чем температура капли расплава, находящейся в центре высокотемпературной зоны, создаваемой нагревателем электропечи. В этом случае не обеспечен высокий контраст изображения силуэта изучаемого образца на фоне регулируемого штока, на котором находится подложка с образцом, и нагревателя электропечи. Недостатком устройства является отсутствие постоянной, равномерной и контрастной подсветки всего контура изучаемого образца с одновременным стабильным освещением передней полусферы поверхности изучаемого образца. В этом случае оценка контура образца существенно зависит от квалификации экспериментатора и вносит долю субъективности в результаты исследований. Отсюда, недостаточны объективность, достоверность и стабильность определения геометрических характеристик эллипсоида капли расплава в температурном диапазоне до 700 K ÷ 1000 K, при котором отсутствует свечение капли. В конечном итоге, затруднено обеспечение достоверности и точности определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов.A device is known that contains an external light source illuminating the test sample through the same window of heat-resistant glass at the end of the electric furnace, through which a photodetector carries out photo-recording of the image of the measured sample - see US Pat. RF for utility model No. 127924 - analogue. It allows you to view the front hemisphere of the investigated low-melting sample, which allows visual analysis of the dynamics of the surface state of this melt, for example, assessing contaminants or surface films that occur on the sample. At the same time, the edges and edges of the rod and heater of the electric furnace do not glow, because heated to temperatures an order of magnitude lower than the temperature of a drop of melt located in the center of the high-temperature zone created by the electric furnace heater. In this case, the high contrast image of the silhouette of the sample under study against the background of the adjustable rod on which the substrate with the sample is located, and the electric furnace heater is not ensured. The disadvantage of this device is the lack of constant, uniform and contrasting illumination of the entire contour of the studied sample with simultaneous stable illumination of the front hemisphere of the surface of the studied sample. In this case, the evaluation of the contour of the sample substantially depends on the qualifications of the experimenter and contributes to the research results. Hence, the objectivity, reliability, and stability of determining the geometric characteristics of the ellipsoid of a melt drop in the temperature range up to 700 K ÷ 1000 K, in which there is no drop glow, are insufficient. Ultimately, it is difficult to ensure the reliability and accuracy of determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts.

Прототипом полезной модели является устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, содержащее подложку с размещенным на ней изучаемым образцом известной массы, которые находятся на регулируемом штоке, коаксиально расположенном в зоне нагрева горизонтальной электропечи, фотоприемник с объективом, соединенный с компьютером, оптический излучатель, размещенный между электропечью и объективом фотоприемника - см. пат РФ №2459194.The prototype of the utility model is a device for determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts, containing a substrate with a studied sample of known mass placed on it, which are on an adjustable rod, coaxially located in the heating zone of a horizontal electric furnace, an optical detector with a lens connected to a computer, optical a radiator located between the electric furnace and the photodetector lens - see RF Pat. No. 2459194.

Недостатками прототипа, предназначенного преимущественно для исследований высокотемпературных сплавов, когда капля расплава светится, является то, что в температурном диапазоне до 700 K ÷ 1000 K он не обеспечивает стабильное, равномерное м контрастное освещение контура образца на фоне краев штока и нагревателя горизонтальной электропечи, создающего зону нагрева, поэтому контрастность и четкость контура образца нестабильны и могут быть недостаточны для достоверной регистрации силуэта легкоплавкого образца. Регулировка оптического излучателя обеспечивает визуальный анализ состояния поверхности этого расплава, например, оценки загрязнений, и наличие локальных неоднородностей поверхностных пленок. Однако эта регулировка не обеспечивает постоянную, равномерную и контрастную подсветку всего контура изучаемого образца, в том числе динамики его изменения, с одновременным стабильным освещением передней полусферы поверхности изучаемого образца. Эта регулировка не обеспечивает стабильность определения геометрических параметров силуэта, поскольку не обеспечивает в температурном диапазоне до 700 K ÷ 1000 K постоянную, равномерную и контрастную подсветку контура изучаемого образца на фоне краев или кромок штока и нагревателя электропечи, нагретых до существенно более низкой температуры, как отмечено выше. В этом случае оценка контура образца существенно зависит от квалификации экспериментатора и вносит долю субъективности в результаты исследований. Таким образом, не обеспечена объективность, стабильность, достоверность и надежность определения геометрических параметров силуэта образца при одновременном анализе динамики состояния его поверхности, а в конечном итоге, не обеспечена стабильность, достоверность, надежность и точность определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов в температурном диапазоне до 700 K ÷ 1000 K.The disadvantages of the prototype, intended primarily for the study of high-temperature alloys, when a drop of melt glows, is that in the temperature range up to 700 K ÷ 1000 K it does not provide stable, uniform and contrasting illumination of the sample contour against the background of the edges of the rod and the horizontal electric furnace that creates the zone heating, therefore, the contrast and clarity of the contour of the sample are unstable and may not be sufficient for reliable registration of the silhouette of the low-melting sample. The adjustment of the optical emitter provides a visual analysis of the surface state of this melt, for example, the assessment of contamination, and the presence of local inhomogeneities of surface films. However, this adjustment does not provide a constant, uniform and contrasting illumination of the entire contour of the studied sample, including the dynamics of its change, with simultaneous stable illumination of the front hemisphere of the surface of the studied sample. This adjustment does not provide stability in determining the geometric parameters of the silhouette, since it does not provide a constant, uniform and contrast illumination of the contour of the studied sample in the temperature range up to 700 K ÷ 1000 K against the background of the edges or edges of the rod and electric furnace heater, heated to a significantly lower temperature, as noted above. In this case, the evaluation of the contour of the sample substantially depends on the qualifications of the experimenter and contributes to the research results. Thus, objectivity, stability, reliability and reliability of determining the geometric parameters of the silhouette of a sample while analyzing the dynamics of the state of its surface are not ensured, and ultimately, stability, reliability, reliability and accuracy of determining the surface tension and / or density of metal melts in temperature are not ensured. range up to 700 K ÷ 1000 K.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства, повышение уровня объективности, стабильности и достоверности определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, а также обеспечение возможности использования в экспериментах менее квалифицированного персонала.The objective of the proposed utility model is to expand the functionality of the device, increase the level of objectivity, stability and reliability of determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts, as well as providing the possibility of using less qualified personnel in experiments.

Поставленная задача решается с помощью полезной модели устройства определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, молибденовый лист,The problem is solved using the utility model of the device for determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts, molybdenum sheet,

1, Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, содержащее подложку с размещенным на ней изучаемым образцом известной массы, которые находятся на регулируемом штоке, коаксиально расположенном в зоне нагрева горизонтальной электропечи, фотоприемник с объективом, соединенный с компьютером, оптический излучатель, размещенный между электропечью и объективом фотоприемника, отличающееся тем, что в него введен молибденовый лист, закрепленный на регулируемом штоке со стороны вышеуказанной подложки, противоположной фотоприемнику с объективом.1, A device for determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts, containing a substrate with a studied sample of known mass placed on it, which are on an adjustable rod coaxially located in the heating zone of a horizontal electric furnace, a photodetector with a lens connected to a computer, an optical emitter, located between the electric furnace and the photodetector lens, characterized in that a molybdenum sheet is inserted into it, mounted on an adjustable rod from the side of the above Anna substrate opposite the photodetector with the lens.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что молибденовый лист расположен на штоке наклонно по отношению к горизонтальной оси штока, например под углом φ≤20 градусов, преимущественно φ≤10 градусов;3. The device according to claim 1, characterized in that the molybdenum sheet is located on the rod obliquely with respect to the horizontal axis of the rod, for example, at an angle φ≤20 degrees, preferably φ≤10 degrees;

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность молибденового листа имеет выпуклую, вогнутую, волнообразную, ячеистую или другую форму.2, The device according to claim 1, characterized in that the surface of the molybdenum sheet has a convex, concave, wavy, cellular or other shape.

Техническим результатом использования полезной модели устройства определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов является то, что она обеспечивает, в частности, в температурном диапазоне до 700 K ÷ 1000 K, постоянную, равномерную и контрастную подсветку всего контура изучаемого образца с одновременным освещением передней полусферы поверхности изучаемого образца. Это упрощает работу с устройством, повышает объективность, достоверность и надежность определения геометрических параметров силуэта образца при одновременном контроле динамики поверхностного состояния образца. В конечном итоге, обеспечивается; расширение функциональных возможностей устройства, повышение объективности, стабильности, достоверности и надежности при, по меньшей мере, сохранении точности определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, а также обеспечивается работа в экспериментах менее квалифицированного персонала.The technical result of using a useful model of a device for determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts is that it provides, in particular, in the temperature range up to 700 K ÷ 1000 K, a constant, uniform and contrast illumination of the entire contour of the sample under study with simultaneous illumination of the front hemispheres of the surface of the studied sample. This simplifies the work with the device, increases the objectivity, reliability and reliability of determining the geometric parameters of the silhouette of the sample while monitoring the dynamics of the surface state of the sample. Ultimately, provided; expanding the functionality of the device, increasing objectivity, stability, reliability and reliability while at least maintaining the accuracy of determining the surface tension and / or density of low-melting metal melts, as well as providing work in experiments of less qualified personnel.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:The proposed utility model is illustrated by drawings:

фиг. 1 - блок - схема расположения молибденового листа;FIG. 1 - block - layout of the molybdenum sheet;

фиг. 2 - изображение торцовой части горизонтальной электропечи;FIG. 2 - image of the end part of the horizontal electric furnace;

фиг. 3 - изображение образца припоя ПОС-61, t=+200÷+206°C, полученное без использования молибденового листа;FIG. 3 - image of the POS-61 solder sample, t = + 200 ÷ + 206 ° C, obtained without using a molybdenum sheet;

фиг. 4 - изображение, полученное сразу после загрузки в электропечь твердого образца припоя ПОС-61, t=+30°C с использованием молибденового листа;FIG. 4 is an image obtained immediately after loading a POS-61 solder solder sample into the electric furnace, t = + 30 ° C using a molybdenum sheet;

фиг. 5 - изображение образца припоя ПОС-61, t=+260°C, полученное с использованием молибденового листа;FIG. 5 is an image of a POS-61 solder sample, t = + 260 ° C, obtained using a molybdenum sheet;

фиг. 6 - изображение образца припоя ПОС-61, t=+295°C, полученное с использованием молибденового листа.FIG. 6 is an image of a POS-61 solder sample, t = + 295 ° C, obtained using a molybdenum sheet.

Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов выполнено в виде измерительного комплекса по прототипу (на схеме не показано), в состав которого входят регулируемый шток 1, подложка 2 с размещенным на ней исследуемым образцом известной массы 3, отражатель 4, оптический излучатель 5, зафиксированный между прозрачным окном 6 переднего фланца 7 цилиндрической горизонтальной электропечи и объективом фотоприемника (на схеме не показано).The device for determining the surface tension and / or density of fusible metal melts is made in the form of a measuring complex according to the prototype (not shown in the diagram), which includes an adjustable rod 1, a substrate 2 with a test sample of known mass 3 placed on it, a reflector 4, an optical emitter 5, fixed between the transparent window 6 of the front flange 7 of the cylindrical horizontal electric furnace and the photodetector lens (not shown in the diagram).

Регулируемый шток 1 выполнен из молибденовой трубы, на горизонтальном срезе которого расположена подложка 2, выполненная в виде цилиндрического элемента из высокотемпературной керамики, например, бериллиевой. Второй оптический отражатель 4 выполнен из листа тугоплавкого металла, преимущественно молибдена, толщиной 0,2 мм, согнутого под углом 8, отличающимся от прямого угла по отношению к оси регулируемого штока 1 на угол φ≤20 градусов, преимущественно φ≤5÷10 градусов. Он зафиксирован на срезе регулируемого штока 1, преимущественно вертикальном. Оптический излучатель 5 выполнен в виде светодиодного малогабаритного фонарика или кластера из n светодиодов, например, двух сверхярких светодиодов L7113SEC-H фирмы Kingbright - см. каталог Kingbright, 2005-2006. Его преимущественно некогерентный световой поток 9 по горизонтали направлен как на исследуемый образец известной массы 3 и подложку 2, так и на второй оптический отражатель 4 через прозрачное окно 6 переднего фланца 7 торцевой части горизонтальной электропечи. Отраженный оптическим отражателем 4 рассеянный световой поток 10 направлен сквозь прозрачное окно 6 переднего фланца 7 в сторону объектива фотоприемника (на схеме не показано), а также на подложку 2 и заднюю полусферу исследуемого образца известной массы 3, в том числе на его кромки, образующие силуэт.The adjustable rod 1 is made of a molybdenum pipe, on a horizontal cut of which there is a substrate 2 made in the form of a cylindrical element made of high-temperature ceramic, for example, beryllium. The second optical reflector 4 is made of a sheet of refractory metal, mainly molybdenum, 0.2 mm thick, bent at an angle of 8, different from the right angle with respect to the axis of the adjustable rod 1 by an angle φ≤20 degrees, mainly φ≤5 ÷ 10 degrees. It is fixed on a section of an adjustable rod 1, mainly vertical. Optical emitter 5 is made in the form of a small-sized LED flashlight or a cluster of n LEDs, for example, two superbright LEDs L7113SEC-H from Kingbright - see the Kingbright catalog, 2005-2006. Its predominantly incoherent luminous flux 9 is directed horizontally both to the studied sample of known mass 3 and substrate 2, and to the second optical reflector 4 through the transparent window 6 of the front flange 7 of the end part of the horizontal electric furnace. The scattered light stream 10 reflected by the optical reflector 4 is directed through the transparent window 6 of the front flange 7 towards the photodetector lens (not shown in the diagram), as well as onto the substrate 2 and the rear hemisphere of the test sample of known mass 3, including its edges forming a silhouette .

Определение поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов осуществляют посредством вышеописанного устройства следующим образом. Подготавливают изучаемый образец 3, у которого определяют массу. Если необходимо, перед осуществлением основных операций экспериментов предварительно регулируют, как описано в прототипе, например, в автоматическом или ручном режимах, горизонтальность подложки 2, которую размещают на горизонтальном срезе регулируемого штока 1, посредством временного размещения на подложке 2 первого оптического отражателя (на схеме не показано), обладающего перпендикулярной подложке 2 зеркальной поверхностью, после чего этот отражатель убирают с подложки 2. На подложку 2 вместо убранного отражателя помещают изучаемый образец 3. Затем перед осуществлением основных операций экспериментов на регулируемом штоке 1 размещают второй оптический отражатель 4, обладающий свойством преимущественно рассеянного отражения. Его располагают со стороны подложки 2 с изучаемым образцом 3, противоположной фотоприемнику (на схеме не показан), преимущественно перпендикулярно горизонтальной оси штока 1. Регулируемый шток 1 с изучаемымThe determination of surface tension and / or density of metal melts is carried out by means of the above device as follows. Prepare the studied sample 3, which determine the mass. If necessary, before carrying out the basic operations of the experiments, the horizontality of the substrate 2, which is placed on a horizontal slice of the adjustable rod 1, is preliminarily controlled, as described in the prototype, for example, in automatic or manual modes, by temporarily placing the first optical reflector on the substrate 2 (in the diagram shown), having a perpendicular substrate 2 with a mirror surface, after which this reflector is removed from the substrate 2. Instead of the removed reflector, the studied brazets 3. Then, before carrying out the main operations controlled experiments on rod 1 is placed second optical reflector 4 having the property predominantly diffuse reflection. It is located on the side of the substrate 2 with the studied sample 3, opposite the photodetector (not shown in the diagram), mainly perpendicular to the horizontal axis of the rod 1. Adjustable rod 1 with the studied

образцом 3, располагаемым на подложке 2, и молибденовым листом 4 помещают в вакуумную камеру электропечи (на схеме не показано). Оптическим излучателем 5 освещают изучаемый образец 3, располагаемый на подложке 2, и молибденовый лист 4, после чего вакуумную камеру электропечи (на схеме не показаны) закрывают и начинают собственно эксперимент.a sample 3 placed on a substrate 2 and a molybdenum sheet 4 are placed in a vacuum chamber of an electric furnace (not shown in the diagram). An optical emitter 5 illuminates the test sample 3 located on the substrate 2 and the molybdenum sheet 4, after which the vacuum chamber of the electric furnace (not shown in the diagram) is closed and the experiment itself is started.

Сравнение изображений, экспериментально полученных посредством предлагаемого устройства для изучаемых образцов 3 легкоплавкого оловивно-свинцового припоя ПОС-61, имеющего температуру плавления t_пл=+190°С, с применением молибденового листа 4 - см. фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, и без него, как в аналоге - см. фиг. 3, подтверждает полезность предлагаемой полезной модели. Она обеспечивает получение постоянного, равномерного и контрастного изображения всего контура изучаемого образца 3 и подложки 2. Для сравнения, определение контура изображения капли расплава изучаемого образца 3, приведенное на фиг. 3, в частности левого края, существенно затруднено и требует высокой квалификации исследователя. Полезная модель позволяет обоснованно применять формулы расчета этого контура, когда отсутствует свечение капли расплава, к тому же обеспечено изучение поверхности образца 3, в том числе наблюдение динамики загрязнений и/или пленок на поверхности капли расплава. Возрастает объективность, достоверность и надежность определения геометрических параметров силуэта образца. "Уменьшается субъективность в оценке изображений, что обеспечивает снижение требований к квалификации исследователя.Comparison of images experimentally obtained by the proposed device for the studied samples 3 of fusible tin-lead solder POS-61, having a melting point t _PL = + 190 ° C, using molybdenum sheet 4 - see. FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and without it, as in the analogue, see FIG. 3, confirms the usefulness of the proposed utility model. It provides a constant, uniform and contrasting image of the entire contour of the studied sample 3 and the substrate 2. For comparison, the definition of the image contour of the melt drop of the studied sample 3, shown in FIG. 3, in particular the left edge, is significantly difficult and requires a high qualification of the researcher. The utility model makes it possible to justifiably apply the formulas for calculating this circuit when there is no glow of the melt drop, in addition, the study of the surface of sample 3 is provided, including observation of the dynamics of contaminants and / or films on the surface of the melt drop. The objectivity, reliability and reliability of determining the geometric parameters of the silhouette of the sample is increasing. "The subjectivity in the evaluation of images is reduced, which reduces the qualifications of the researcher.

В конечном итоге, предлагаемая полезная модель обеспечивает упрощение экспериментов, расширение функциональных возможное гей определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, повышение объективности, стабильности, достоверности и надежности при, по меньшей мере, сохранении точности определения поверхностного натяжения и/или плотности изучаемых расплавов.Ultimately, the proposed utility model simplifies experiments, enhances the functional possible gay determination of surface tension and / or density of fusible metal melts, improves objectivity, stability, reliability and reliability while at least maintaining the accuracy of determining the surface tension and / or density of the studied melts.

Claims (3)

1. Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов, содержащее подложку с размещенным на ней изучаемым образцом известной массы, которые находятся на регулируемом штоке, коаксиально расположенном в зоне нагрева горизонтальной электропечи, фотоприемник с объективом, соединенный с компьютером, оптический излучатель, размещенный между электропечью и объективом фотоприемника, отличающееся тем, что в него введен молибденовый лист, закрепленный на регулируемом штоке со стороны вышеуказанной подложки, противоположной фотоприемнику с объективом.1. A device for determining the surface tension and / or density of fusible metal melts containing a substrate with a studied sample of known mass placed on it, which are on an adjustable rod coaxially located in the heating zone of a horizontal electric furnace, a photodetector with a lens connected to a computer, an optical emitter, located between the electric furnace and the photodetector lens, characterized in that a molybdenum sheet is inserted into it, mounted on an adjustable rod from the side of the above Anna substrate opposite the photodetector with the lens. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что молибденовый лист расположен на штоке наклонно по отношению к горизонтальной оси штока, например под углом φ≤20 градусов, преимущественно φ≤10 градусов.3. The device according to p. 1, characterized in that the molybdenum sheet is located on the rod obliquely with respect to the horizontal axis of the rod, for example at an angle φ≤20 degrees, mainly φ≤10 degrees. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность молибденового листа имеет выпуклую, вогнутую, волнообразную, ячеистую или другую форму.

2. The device according to p. 1, characterized in that the surface of the molybdenum sheet has a convex, concave, wavy, cellular or other shape.

Images