CS197309B2 - Method of gradient adaptation with minimal two parameters and device for making the same - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu gradientově úpravy s nejméně dvěma parametry pro optimalizaci vlastností materiálů - vzájemně působících se svým okolím nebo pro optimalizaci těchto vzájemných působení jako takových. Dále se vynález týká zařízení -k provádění tohoto způsobu.

U způsobu podle vynálezu výraz „vstupní parametr“ značí charakteristické množství ovlivňující stav zkušebního materiálu během zkoušek nezávisle proměnné, zatímco výraz „výstupní parametr“ značí charakteristické množství ovlivňující stav zkušebního materiálu během zkoušky jako závisle proměnné.

U způsobu podle vynálezu výraz „gradientová úprava“, znamená operaci ovlivňující zkušební materiál, _ při níž ve zkušebním materiálu nebo v prostoru působícím s ním ' současně nebo postupně vznikají přoměnné gradienty známých směrů s ohledem na jeden nebo několik reakčních (nebo, jinými slovy vyjádřeno, okolnídh) parametrů.

U způsobu podle vynálezu výraz „gradientově znázornění“ značí systematické určování vzájemného vztahu mezi změnami vlastností materiálů ve spojení s gradientovou úpravou ' zkoumaných materiálů v- jednom nebo- více systémech nebo souřadnicích, přiřazených zkoumaným materiálům gradientovou úpravou.

U způsobu podle vynálezu výraz „nezávisle proměnný okolní parametr“ - značí . okolní a/nebo ovlivňující charakteristiky, jako - je teplota, doba trvání, tvarové charakteristiky, vlhkost, síla osvětlení - apod., které definují vlastnosti zkoumaných materiálů jako- nezávisle proměnné během zkoušek.

Ve způsobu podle vynálezu - „rozložení okolního gradientového parametru“ značí rozložení gradientu daného okolního parametru.

Je známo, že v důsledku celkové povahy vzájemného působení mezi zkoumanými materiály a okolím, které je ovlivňuje, roztok splňující předepsané -požadavky pro Zkoušené - materiály a pro- jejich úpravu lze vyhledat ve Většině praktických případů pouze- z výsledků -rozsáhlých a systematických zkoušek a - otázku, zda vyhovující roztok vůbec existuje ve zkoumaném rozsahu, lze zodpopovědět pouze takovýmto způsobem.

V praxi se zkoušky - obvykle - provádějí zkoumáním materiálových vzorků při vzájemném působení- s homogenním nebo nehomogenním prostředím. Přestože řadu zkoušek lze úspěšně - provádět zkoumáním vzorků při působení - homogenního prostředí, Zkoumání vyžaduje dlouhou dobu, -velké množství energie a - duševních schopností, což silně ovlivňuje jeho použitelnost. .

Je známo, že vlastnosti materiálů působících navzájem se svým prostředím a tyto reakce samy o sobě lze znázornit také pomocí gradientově úpravy, a tak je možnost rovněž optimalizovat tyto vlastnosti nebo vzájemné reakce.

Známý žpůsob, který lze označit jako nejmodernější, je spojen s optimalizací metalurgických způsobů v maďarském pat. spisu č. 163 839. Ten spočívá ve vytvoření nehomogenity nebo několika nehomogenit s konstantním nebo odchylujícím se gradientem ve vzorku odebraném z materiálu, u něhož se má použít technologie, která má být optimalizována, současně nebo postupně ne ve více než třech směrech a s ohledem ne na více než tri technologické parametry, potom se u materiálu tímto způsobem upraveného zkoumají jeho vlastnosti, aby mohl být vyroben optimalizovanou technologií, jako funkcí vytvořených nehomogenit, načež se stanoví optimum nebo optimální kombinace vlastností Zkoumaného materiálu a jejich mezní hodnota právě tak jako jim příslušné technologické parametry, a je-li to požadováno, opakuje se tento postup jednou nebo vícekrát vytvořením nehomogenit ve sníženém stupni. Tento způsob lze použít i v jiných oblastech. Má však tu nevýhodu, že jej nelze použít v případě gradientových úprav ve vzájemně rovnoběžných směrech a je vhodný pro zkoumání pro ne více než tří vstupní parametry.

Ve známém způsobu výraz „technologický parametr znamená konstantní nebo proměnou technologickou hodnotu.

Pro optimalizaci technologií jsou známé ještě homogenní způsoby úpravy. Avšak ty jsou komplexní pouze, používají-li se nejmodernější způsoby měření.

Patent NDR č 117 116 popisuje automatizovaný systém, založený na použití způsobu a zařízení uvedeného v patent, spisu MLR č. 163 839. Avšak tento systém představuje výzkuťhnou praxi s použitím programovacího počítače a gradient znázorňovacího měřicího a data ukládajícího zařízení, všeobecněji a jednodušeji automatizovatelnou než známé konvenční systémy pro řešení úkolů ne více než se třemi nezávisle proměnnými okolními parametry, a není samozřejmě prost shora uvedených omezení.

V případě více než tří nezávisle proměnných oikolních parametrů narůstají u zkoumaných homogenních úprav postupně těžkosti, zejména u provádění zkoušek podle značnou duševní a fyzickou schopnost. Vzhleně dlouhý čas, dále velké množství zkoumaného materiálu, energie a vybavení a význačnou duševní a fyzickou chopnost. Vzhledem к velkému počtu potenciálních kombinací parametrů není možné v praxi přesně zjistit á vymezit požadované optimum. S nezbytným zahrnutím homogenních úprav se rovněž hodnocení stává více a více komplexním.

V případě, že se požaduje homogenní vzo rek, počet nehomogenit, které lze vytvořit běžnými způsoby ve zkoumaném vzorku ve více než třech směrech musí být podle významu snížen.

Jedním z úkolů vynálezu je odstranění nevýhod a zvýšení podle využití způsobu popsaného v maďarském patentovém spisu 6. 163 839.

Dalším úkolem vynálezu je zjednodušení techniky měření při materiálových zkouškách s ohledem na známou dvoustupňovou nebo třístupňovou úpravu, zajištěním neměnného použití obecných možností aplikací obvyklých technik měření.

Úkolem vynálezu je dále rozšíření rozsahu použití gradierttové úpravy pro aplikaci pro více než tři gradienty.

Konečně je úkolem vynálezu rozšíření možnosti aplikace systému, sloužícího pro automatické pochopení materiálových charakteristik v závislosti na technologických parametrech podle patentu NDR č. 117 116.

Vynález je, založen na následujících poznatcích:

a)

Během postupu gradientového znázorňování, vstupní parametry týkající se libovolné kombinace vstupních parametrů mohou být zjištěny a sníženy nebo určeny nezávisle vzájemně na sobě s požadovanou přesností, je-li zkoumaný vzorek materiálu rozložen na základní prvky, jejichž počet je alespoň roven součinu počtu hodnot parametrů, které se mají stanovit během jednotlivých gradientových úprav, a potom se vzorky během jednotlivých gradientových úprav přemístí tak, aby alespoň jeden prvek každého vzorku prošel úpravou odpovídající všem kombinacím zkoumaných parametrů úpravy.

Postupuje-li se tímto způsobem, lze rovněž oddělit kombinaci parametrů více než tří po sobě následujících gradientovanýclh úprav, tj. lze rovněž zjistit nebo omezit a stanovit kombinaci vstupních parametrů o počtu použitých gradientů a náležejících kterékoliv kombinaci vstupních parametrů.

b)

Tímto postupem gradientově úpravy mohou být řízeny současně jak systém prvků vzorku odebraného ze zkoušeného materiálu, tak i jednotlivé prvky vzorku.

c)

Zařízení systému podle patentu NDR č. 117 116 lze použít bez podstatné změny к automatizaci procesu založeného na poznatcích shora uvedených v odstavcích a·) a b).

Podle shora uvedeného se vynález týká způsobu gradientově úpravy nejméně se dvěma parametry pro optimalizaci - vlastností materiálů, které jsou -v interakci se svým okolím nebo pro optimalizaci jejich vzájemné interakce, při kterém se ve vzorku odebraném z materiálu, u něhož se dá optimalizovat technologie, nebo v prostředí, které působí na vzorek, vytvoří alespoň v jednom směru, s ohledem na nejméně dva vstupní technologické parametry, nehomogenity, přičemž se zkoumají jeho vlastnosti v upravovaném materiálu, které - se mají vytvořit - optimalizovanou technologií, - jako funkce vytvořených nehomogenit, načež se zkoumají optima nebo optimum kombinací výstupních parametrů a jejich mezních hodnot a dále se stanoví jim odpovídající vstupní parametry a popřípadě se pro upřesnění tohoto postupu tato stanovení alespoň jednou opakují, přičemž se vytváří - další - nehomogenity, jehož podstata spočívá v tom, - že se během jednotlivých gradientových úprav vzorek zkoumaného materiálu rozloží na prvky, - jejichž počet odpovídá součinu počtu hodnot vstupních parametrů určovaných měřením výstupních parametrů, a potom se systém prvků vzorku odebraného ze zkoumaného materiálu - podrobí gradientově úpravě požadovaného počtu -a povahy a vzorky se mezi jednotlivými úpravami přemisťují, přičemž každý vzorek projde úpravou odpovídající všem zkoumaným kombinacím zkoumaných - parametrů úpravy.

Jednotlivé gradientově úpravy lze spojit rovněž s homogenní úpravou nebo s běžnými nehomogenními gradientovými úpravami.

Dále se vynález - týká zařízení pro- provádění tohoto způsobu, jehož podstata spočívá v tom, že se skládá z prostoru pro úpravu gradientů, opatřeného upínací jednotkou vzorku zkoumaného materiálu, z úpravnické jednotky - a nejméně jedné řídicí nebo ovládací jednotky spojené -s úpravnickou jednotkou a čidla, uloženého pohyblivě v prostoru gradientově úpravy, a to v jeho bočních stěnách.

Při výhodném provedení podle vynálezu jsou jednotky vytvořeny na základě modulového principu.

Podle dalšího- výhodného provedení zařízení podle vynálezu je toto připojeno- jako gradientový úpravnický podsystém -a/nebo jako měřicí jednotka - k systému opatřenému počítačem.

Hlavní výhody způsobu a zařízení podle vynálezu spočívají v následujícím:

a)

Umožňuje vytvoření všech zkoušených kombinací více než- tří nezávisle proměnných technologických parametrů malým počtem - relativně jednoduchých gradientových úprav pro účely gradlentového znázorňování.

bj

Umožňuje - rychlé objasnění a stanovení kombinací vstupních parametrů, týkajících se libovolných kombinací výstupního parametru, s požadovanou přesností.

c)

Umožňuje použít systém podle NDR. patentového spisu 117 116 bez podstatné úpravy, pro automatizaci způsobu gradientově úpravy.

d)

Rozlišuje pole použití většiny -dosud známých způsobů gradientového znázorňování.

V řadě případů umožňuje zjednodušení měření při zkoušení materiálu, neboť v- upravovaných materiálech končí rozdělením vlastností materiálů, které jsou homogenní v jednom ňebo více směrech.

f) ·

Snižuje dobu trvání výzkumu ve velkém, rozsahu, v některých případech i několika sledy veličin.

g)

Umožňuje aplikaci modulárního principu, který - je velice výhodný jak z hlediska systémové techniky, tak i z hlediska aplikační techniky.

hj

Výzkumy lze jednoduchým způsobem automatizovat i v případě více než tří nezávisle proměnných v- sysíéniu podle NDR patentového spisu č. 117 116.

Zařízení podle vynálezu a způsob gradientově - úpravy podle - vynálezu jsou znázorněny na přiložených výkresech, kde je znázorněn na obr. 1 - -axonometrický -pohled na výhodné provedení zařízení podle vynálezu, obr. 2a -dvourozměrová varianta uspořádání prvků vzorku podle vynálezu (podle osy xi a yi), obr. 2b potenciální dvourozměrové uspořádání prvků- vzorku z obr. 2a.

Zařízení pro provádění rozdělení gradientů parametru média je opatřeno prostorem gradientově úpravy, který v průběhu úpravy působí na vzorky (není pro zjednodušení na obr. 1 znázorněn). Tento prostor gradientově úpravy je ve směru x uzavřen čelními stěnami skříně 3, ve směru z úpravnickými jednotkami 1 a 2, které tvoří během úpravy konstrukční jednotku se skříní 3 a ve směru y bočními stěnami rovnoběžnými s rovinou xz (neznázorněno na obr, 1). Jednotka pro upínání vzorku, sloužící pro vkládání vzorků, je vytvořena skříněmi 3 omezenými izolačními nebo propustnými stěnami 7 nebo i vzorky samotné mohou · sloužit jako izolační nebo propustné stěny 7.

Čelní stěny kolmé ke směru x skříně 3 jsou opatřeny snímači 5 a 8 (neznázorněno· na obr. 1), které řídí regulátory ovládající úpravnické jednotky 1 a 2 a které vyčnívají do prostoru gradientově úpravy nebo vzájemně působí s · tímto prostorem. Čidlo 4, které slouží pro měření prostorového rozložení okolních vstupních parametrů během úpravy, je spojeno s měřicí jednotkou neznázorněnou na obr. 1 a je pohyblivě uloženo v prostoru gradientově úpravy v bočních stěnách kolmo ke směru x, y nebo z tak, aby se mohlo pohybovat ve směru odpovídajícího gradientu. Složky média, schopné proudit (jako jsou kapaliny, plyny atd) a různých kvalit, se přivádějí jednotlivými čelními stěnami do · úpravnické jednotky 1 její čelní stěnou kolmou ke směru x pomocí trubek (neznázorněno na obr. 1). Kvalitativní rozdíly mohou nastat například v rychlostí, tlaku nebo- vakuu, teplotě atd. Složky média rozdílné kvality se smísí v úpravnické jednotce 1, pak směs proudí drážkou 8, která je otevřena směrem k prostoru, · kde je uložen vzorek, tvořenému skříněmi 3, ve směru x do skříní 3 ve složení, které se mění podle gradientového rozložení. Směs proudí ze skříně 3 směrem k · úpravnické jednotce 2, potom se plynule · odvádí drážkami 9 · této jednotky systémem drenážních trubek na obr. 1 neznázorněných.

Regulační jednotky, neznázorněné na obr. 1, jsou řízeny snímacími · jednotkami 5, 6, které pomocí úpravnických · jednotek 1, 2 podržují v prostoru pro vkládání vzorku odpovídající gradient média. V prostoru pro vkládání vzorku gradientově rozložení kvality média ve směru x může být znázorněno pomocí vzorkové snímací jednotky 4, kterou lze pohybovat ve směru x. Je výhodné pracovat se · systémem podle obr. 1 vždy v nejvýhodnější poloze · vzhledem ke gravitačnímu prostoru. Shora uvedený přístroj lze vytvořit rovněž na modulovém principu. V tomto · případě skříně 3 jsou vytvořeny společně s odpovídajícími částmi úpravnických jednotek 1, 2 jako samostatné jednotky, které se spojují navzájem v požadovaném počtu.

V pozměněném provedení · lze přístroj pro provádění gradientového rozložení parametrů média uspořádat následovně: Uspořádání prostoru pro gradientovou úpravu · přístroje je v podstatě totéž jako na obr. 1, jediný rozdíl spočívá v tom, že složky média různých kvalit se přivádějí čelními stěnami kolmými ke směru x na stejné · straně ú pravnických jednotek 1 a 2. Aby byla zajištěna plynulost proudění, směs se odvádí z prostoru gradientově úpravy bočními stěnami, kolmými ke směru y.

Pro zjišťování gradientového rozložení síly osvětlení je přístroj konstrukčně uspořádán v podstatě stejně j,ako na obr. 1, avšak jedna nebo obě úpravnické jednotky 1 a 2 jsou vytvořeny jako světelné zdroje, které zajišťují ve skříních 3 gradientově rozložení síly osvětlení během první gradientově úpravy a rovněž během následujících gradientových úprav spojených s přesmykováním vzorků.

Přístroj je vhodný pro výzkum účinků tepla, x-paprsků a radioaktivního ’·záření. V tom případě je opatřen jednou nebo oběma úpravnickými jednotkami 1 a 2, vytvořenými takovým způsobem, který zajišťuje přiměřené gradlentové rozložení.

Přístroj · pro zajišťování gradientového rozložení parametrů kapalného média a síly záření paprsků x je konstrukčně vytvořen podobně jako zařízení· z obr. 1, s tím rozdílem, že kromě úpravnických jednotek 1 a 2 je opatřeno bočními stěnami rovnoběžnými s rovinami xz nebo xy, vytvořenými jako ůpravnické jednotky. Gradientově rozložení parametrů kapalného média je zajištěno úpravnickými jednotkami 1 a 2 způsobem popsaným u základního· provedení, kde gradientově rozložení síly záření paprsků x se provádí úpravnickými jednotkami 1, 2, vytvořenými z bočních stěn rovnoběžných s rovinami xz a xy. Použitím vypínače provozního typu lze tyto dva druhy gradientově úpravy provádět libovolným způsobem postupně anebo, · je-li to požadováno, i současně.

Přístroj podle obr. 1 v uspořádání pro zjišťování gradientového rozložení parametrů plynného média a teploty je · umístěn do gradientového prostoru zařízení pro gradientovou · tepelnou úpravu podle maďarského patentového spisu č. 163 839 tak, že podle označení na obr. 1 gradientově rozložení . teploty bude zjišťováno ve směru y nebo z v prostoru pro · vkládání vzorku umístěném ve skříni 3. Gradientově· rozložení plynného média se zjišťuje pomocí úpravnických · jednotek · 1 a 2 způsobem popsaným u první varianty provedení přístroje. Dva · typy gradientově úpravy lze provádět libovolným· způsobem postupně nebo také současně. V posledním případě může převládat také kombinovaný účinek, v daném případě synergistický účinek gradientového rozložení okolních parametrů.

Ve výhodném provedení může bý.t umístění držáku vzorků usnadněno uspořádáním přístroje podle obr. 1 tak, že zůstává posuvný vzhledem k tepelným zářičům. To je zvláště · výhodné při výměně nebo přesuvu vzorků.

Přístroj pro jednoduchý nebo opakovaný přesun vzorků ve směru gradientů v případě dvou až tří gradientových · úprav, prováděných navzájem kolmo, je uspořádán tak, že držák vzorků, sestávající ze skříně 3 po197309 dle obr. 1, je vytvořen tak, že ve směru jak osy y, tak i osy z lze prvky vzorků umístěné ve 'skříních 3 přesunovat jednou nebo - několikrát pro postupné úpravy nejen ve. směru x, ale také ve směrech y a/nebo z. Toto je často výhodné použít u mnohorozměrových gradientových úprav.

Dále je použití způsobu .podle vynálezu a zařízení k jeho provádění znázorněno na řadě sérií gradientového znázornění s několika proměnnými pomocí příkladů a obr. 2a a 2b.

Obr. 2a ' znázorňuje dvourozměrnou variahtu uspořádání prvků vzorku podle vynálezu, zatímco na obr. 2b je ' potenciální dvourozměrové uspořádání prvků vzorku z obr. 2a.

Příklad 1

Optimalizace výrobní technologie ocelového pásu s předepsanou wattovou ztrátou s použitím dvou gradientových úprav.

Ocelový . pás válcovaný za tepla na 3 mm a mající . složení = 0,08 %, ' ·

Si=0,04%, Mn—C,5C %, S = 0,025 . %, P = 0,012%, Cr, Ni, ' Mo = 0,15 % ....... ...........................

(% hmot.) se moří, válcuje z 3 mm na 0,55 milimetrů tloušťky, nařeže na· 400 kusových vzorků - o rozměrech 150X150 mm. .

Podle provedení 1 se systém držáků vzorků, skříní vytvořených na základě modulového principu, skládá z 20 skříní . označených postupně čísly 1 až 20. Dvacet -vzorků se vloží do skříní tak, aby normála roviny vzorků byla- ve směru x. Vzorky pásu jsou označeny -dvěma - číslicemi, které jsou odděleny čárkou. První číslice označuje Číslo skříně, druhá číslice pořadové číslo vzorku ve skříni ve směru x. Dále budou vzorky označeny následovně.

1,1; 1,2; 1,3; 1,20;

2,1; 2,2; 2,3; 2,20;

20,1; 20,2; 20,3; 20,20.

V přístroji podle provedení 1 úpravnické jednotky 1, 2 jsou topná tělesa, -která vytvářejí gradientově rozložení teplot v sérii zkušebních vzorků umístěných ve skříních. Topná 'tělesa jsou ovládána tak, aby první vzorek v první skříni (vzorek č. - 1,1) měl teplotu 500 PC a dvacátý vzorek ve dvacáté skříni (vzorek č. 20, 20) měl teplotu ' 900 °C. Tepelné - zpracování se provádí po dobu 5 hodin - v normální' atmosféře, pak je držák vzorku zchlazen rychlostí - 100 °C/hod.

Všechny vzorky ze skříní jsou přetvořeny homogenním válcováním s 8% redukcí.

Po válcování se vzorky přemístí tak, že druhá číslice, použitá -původně pro označení vzorku, se považuje za číslo skříně, zatímco použitá - původně první číslice za pořadové číslo vzorku ve skříni ve směru x. Vzorky se potom y tomto pořadí vloží do -skříní tak, - aby normálová - rovina vzorků byla - ve směru x. Pak se provede tepelné zpracování stejným způsobem jako poprvé. Tepelný rozsah gradientově úpravy je 500' až - 900°C ve slabě redukční - atmosféře po dobu 2 hodin. Na konci tepelného zpracování se držák vzorku ochladí rychlostí 100 - °C/hod. Wattová - ztráta se měří ' na vzorcích vyjmutých z držáků měřením za- použití Wernerova jha. Na základě výsledků měření sepřibližně vymezí -převládající teplota tepelného zpracování ' zajišťující požadovanou wattovou ztrátu a její dovolenou toleranci, - načež se stanoví -přesné parametry technologie a její 'dovolené - tolerance -snížením absolutních hodnot teplotních gradientů v okolí optima.

Při prvním tepelném zpracování byla stejnoměrná - změna teploty uvnitř stejné skříně okolo 20 °C a ' absolutní přesnost měření teplot byla stejná. V prvním stupni vymezení, kdy -se mohla provádět úprava, převládala teplota 200 °C, změna teploty uvnitř skříní je okolo 10 °C -a rovněž absolutní přesnost je nejméně +10 °C. Tato přesnost již vyhovuje požadavkům technologie.

Relativní účinnost ' tradičního způsobu v porovnání se způsobem podle vynálezu je následující:

Během tradičního' zkoumání, pro dosažení absolutní přesnosti alespoň +20 -°C, změny ve vlastnostech materiálu musí být zjišťovány 'za dané převládající teploty při rozložení nejméně 20 °C. Pro tyto účely, za použití rovněž známých možností skupinových formací, musí být nejméně 20X20^:=400 vzorků podrobeno nejméně 40 ' homogenním ' tepelným úpravám, prováděným při různých teplotách. Po zhodnocení výsledků -se ' musí provést přesnější zjišťování při 200 °C, které se jeví nejvýhodnější, při rozložení okolo 10 nejméně čtyřiceti novými tepelnými úpravami dalších - 400 vzorků.

Berou-li se ' však v úvahu i zkušební přístroje a skutečné zkoušky, spočívají pak skutečné - úspory v tom, že - lze dosáhnout nejméně dvacetkrát vyššího počtu výsledků za stejné časové období a - téměř stejnou - cenu.

Při postupování podle patentu MLR číslo 163 - 839 se budou vyskytovat ' nesnáze při měření wattové ztráty, neboť nelze použít Wernerova jha; zejména- proto, - že k tomu - účelu je - potřeba makroskopicky homogenních vzorků. Dále by bylo nutno' vyvinout nebo koupit speciální přístroj pro provádění měření wattových ztrát, což by znamenalo znatelné další náklady.

P ř í -k 1 a -d 2

Použití tří po sobě jdoucích gradientových

145 g g, g,

150 g.

rozdílných úprav pro optimalizaci technologie vyvíjení izolační vrstvy.

V tomto příkladu technika použití způsobu a zařízení podle vynálezu je vysvětlena na komplexním výzkumu technologie fosfátování, vhodná pro elektrické izolování elektrotechnických ocelových pásů.

Je známo, že se použitím vhodné technologie chemického fosfátování elektricky izolujících vrstev dosáhne výhodných fyzikálních a mechanických vlastností a poměrně jednoduchým způsobem lze dosáhnout vysokého elektrického odporu nebo přerušení napětí. Vlastnosti izolační vrstvy jsou dány v podstatě účinkem složení a teploty, dále dobou a teplotou použití pásů, tj. jejich teplotním napětím. Ve vynálezu jsou nalezeny optimální kombinace těchto parametrů.

Pokus se provádí při pěti různých koncentracích H3PO4. Lázně jsou pro úpravu zředěny na hodnoty pH 2,4 až 2,5.

Složení těchto lázní je následující:

H5PO4 40 g, 80 g, 120 g, 140 g a 200 g, HNO3 ZnO NaOH voda

Katalyzátor: ionty fluoru v 11 koncentracích.

Teplota lázně: 20—80 °C. Délka doby fosfátování: 3 min. Rozsah teplot gradientového tepelného zpracování: 100—600 °C.

Délka doby gradientového tepelného zpracování: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 a 128 hod.

Podle vynálezu se tento úkol provede tak• to:

V přístroji podle provedení 5 se umístí 11 zásobníků z kyselinovzdorného kovu ve směru x. Tyto zásobníky odpovídají skříním 3 z provedení znázorněného na obr. 1.

Rozměry těchto zásobník jsou: 50 mm ve směru x, 250 mm ve směru у a 100 mm ve směru z. Všechny zásobníky se naplní roztokem nejnižší koncentrace, tj. 40 g H3PO4. Potom se ustálí gradientově rozložení koncentrace iontů fluoru ve směru x ponecháním zásobníku 1 bez fluorových iontů, přidáním 0,5 g/1 fluorových iontů do následujícího zásobníku a postupným zvýšením koncentrace fluorových iontů na 0,5 g/1, tedy ponechá se v zásobníku 11 koncentrace fluorových iontů 5 g/1. Potom se umístí topná tělesa udržující gradientově rozložení teplot ve směru у v teplotním rozsahu 20 až 80 °C rovnoběžně s rovinou xz. Potom se do každého zásobníku vloží 11 kusů pásů elektrotechnické ocele o rozměrech 50X200 mm, s podélnou stranou vzorků ve směru у a provádí se gradientově úprava s dvěma parametry.

Pokus se opakuje čtyřikrát s dalšími vzorky a všechny kontejnery se postupně naplní roztokem obsahujícím 80 g, 120 g, 160 g a 200 g H3PO4.

Po jednotlivých úpravách se vzorky prčují ve směru у postupně, ve vzdálenosti 14 milimetrů, vhodnými způsoby zkoušení materiálů (mikroskopické zjišťování, měření odporu vrstvy, tloušťky vrstvy atd.).

Po úplném provedení zjištění se roztok ze zásobníků vyleje.

Vzorky se přemístí v zásobnících použitých jako skříně stejným způsobem jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že vzorky vyjmuté z pěti roztoků s rozdílnými koncentracemi H3PO4 se sloučí do jedné skříně, tj. umístí se 5X11 = 55 vzorků do každé skříně, potom se otopná tělesa přemístí tak, že ve směru x gradientově rozložení teplot se provede v teplotním rozsahu 100 až 600 ‘O.

Potom se gradientová tepelná úprava udržuje po dobu 1 hod. a systém se ochladí. Potom se znovu provedou shora uvedené materiálové zkoušky, načež se vzorky vloží zpět do zásobníků a gradientová tepelná úprava se opakuje po dobu 2, 4, 8, 16, 32, 64 a 128 hod. Zkoušení se provádí po každém tepelném zpracování.

Nyní se zjistí účinnost tohoto příkladu.

Použitím obvyklého postupu by bylo nutno připravit nejméně 11X15X5 = 825 variací fosfatizačních parametrů jednotlivými homogenizačními úpravami. Pro přípravu variací teplotní doby gradientově úpravy by bylo potřeba 11X8 = 88 tepelných úprav homogenní teploty.

Použitím způsobu podle vynálezu je potřeba pouze 5+8 = 13 gradientových úprav к dosažení stejných výsledků.

Vzhledem к tomu se účinnost postupu zvýšila

825+88 _ 913 _„_no

5+ 13 — krát z hlediska počtu úprav.

Úsporu času při zkouškách lze vypočítat obdobným způsobem:

(825—5) X 3 = 2460 minut = 41 hod. při fosfatizaci a (11—1)X1+(11—1)X2+(11— —1)X4+(11-1) X8+(11-1) X16+ + (11—1) X 32+ (11,—1) X 64+ (11—1) X X128 min = 2250 hod.; tj. 58 44-hodinových pracovních týdnů, pokud se berou v úvahu pouze doby úprav.

Příklad 3

Použití tří po sobě jdoucích gradientových úprav pro optimalizaci technologie vytváření izolační vrstvy za současného nastavení hodnoty wattové ztráty

Tento příklad znázorňuje optimalizaci te197309 pelné úpravy — povrchové úpravy podle vynálezu — aplikací tří gradientových teplotních ' rozložení směrovaných rovnoběžně ve zkoumaných materiálech.

Za prvé se postupuje způsobem podle příkladu 1, s tím rozdílem, že se do každé skříně vloží 10 kusů vzorků místo jednoho, tj. 200 kusů, a skupiny obsahující deset vzorků se považují za jeden vzorek až do té doby, dokud nejsou · provedeny všechny úpravy podle příkladu 1.

Když se dokončí optimalizační postup podle příkladu 1, každá deska je povlečena izolační vrstvou pomocí homogenní preparační fosfátovací technologie, kterou samu o sobě lze považovat za známou, přičemž fosfatizační izolační vrstva musí být stabilizována tepelnou úpravou vypálením. Tato' tepelná úprava vypálením může ovlivnit také magnetické parametry elektrotechnického pásu; proto se . tento účinek bere v úvahu při optimalizaci vložením další gradientově .tepelné úpravy. Teplotní rozsah tepelné · úpravy vypálením se pohybuje od 500 do 900. °C. Tato doba je 30 minut.

Přístroj podle obr. 1 se skládá z 10 skříní. Desetikusové · skupiny vzorků . zkoušené podle příkladu 1, se rozeberou · na kusy a vzorky se přemístí tak, aby se každý vzorek z desetikusové skupiny považoval za jednotlivý kus, tj. jeden vzorek z každé desetikusové · skupiny se vloží do každé skříně. Pak se provádí · gradientově tepelná úprava a zkoušky materiálu podle příkladů 1 a 2, .a zjišťuje se, je-li výsledek úpravy v požadované wattové ztrátě a požadované kvalitě izolační vrstvy, a je-li taková úprava v přibližném teplotním rozsahu tepelné úpravy. V případě příznivého výsledku optimální technologie .a materiálové parametry jsou přesnější vytvořením nehomogenit zvětšeného rozsahu. Podobným počítáním jako v příkladu 1 účinnost z . hlediska všech úprav je 40+40+10+10 100 __o

2+ 2+ 1+T “ -=^lb-⁶ krát vyšší a vzorky mající homogenní vlastnosti v rovině lze rovněž měřit Wernerovým jhem. ,

Příklad . 4

Použití pěti nebo . šesti po sobě jdoucích gradientových úprav pro optimalizaci technologie pro vyvíjení izolační vrstvy za současného nastavení hodnoty wattové ztráty

Při vyvíjení izolační vrstvy fosfátováním se postupuje způsobem popsaným v příkladu 3, s tím rozdílem, že po první gradientově tepelné úpravě se vzorky válcují rovnoběžně s jejich jednou boční hranou tak, aby vzorky se podrobily podél druhého bočního okraje deformaci, jejíž rozsah se plynule mění mezi 0 až 15 %. K tomuto účelu se úhel mezi osami použitých válců nastaví tak, aby po válcování tloušťka vzorků plynule klesa14 la z 0,55 mm na 0,47 mm ve směru kolmém k . válcování. Označme tento směr jako směr z. V přípravném stupni fosfátování, sloužícím k rozvíjení izolační vrstvy, se teplota fosfátovací lázně mění od 10 °C do 80 °C podél bočního okraje ve . směru y, kolmo ke směru z vzorků, k tomuto účelu se topná tělesa umístí rovnoběžně s rovinou xz. Třetí gradientová . tepelná úprava, sloužící k vypálení izolační vrstvy, . se provádí mezi 500^|OC a 900 °C 30 minut. Přístroj podle obr. 1 se skládá k tomuto účelu z deseti skříní. Desetikusové skupiny vzorků, upravované podle . příkladu 3, se přemístí tak, aby se každý vzorek desetikusové . skupiny považoval . za samostatné těleso, tj. jeden vzorek se vloží do každé skříně tak, aby normála vzorků ve tvaru desky byla . rovnoběžná se směrem x.

Gradientová tepelná úprava a materiálové zkoušky podle bodu 3 se . provádějí . po celém povrchu vzorků, . s tím rozdílem, že wattové . ztráty se měří zkouškou, kterou se zjišťuje, zda roztok zabezpečený z hlediska pěti technologických parametrů požadované kvality izolační . vrstvy a . wattové ztráty existuje, a existuje-lí, v jakém rozsahu parametru.

Je . zřejmé, že přerušením třetí tepelné úpravy materiálovými . mezitesty a potom pokračováním procesu ve stejném uspořádání lze rovněž účinek doby tepelné ' . úpravy jako šestého nezávislého parametru zjistit poměrně jednoduchým způsobem.

Příklad 5

Použití . čtyř po . sobě jdoucích gradientových úprav pro optimalizaci podmínek existence rostlin

Tento příklad způsobu podle vynálezu se používá pro zjišťování . a optimalizaci celkového vzájemného působení . rostlin ..s jejich okolím z hlediska čtyř činitelů, sloužících jako .nezávisle . proměnné. Z těchto čtyř činitelů vždy dva působí v úpravnickém prostoru na zkoušené materiály současně nebo postupně během úpravy. Tento způsob je popsán s odkazy na . obr. 2a, 2b.

Při první úpravě jsou . zkoušené materiály uspořádány . v přístroji podle provedení 6 způsobem znázorněným na obr. 2a, na ploše . složené ze tří skříní 3, uspořádaných do dvourozměrné mřížky. . Ve směru y a x, označeném na obr. 2a, kde vždy gradientově rozložení kterýchkoliv níže . uvedených okolních parametrů je provedeno v prvním stupni úpravy:

— složení zavlažovači kapaliny, — množství zavlažovači . kapaliny, — doba zavlažování,

—. četnost zavlažování, — síla osvětlení, — spektrum světla použitého pro osvětlení, — kvantitativní a periodické parametry vlhkosti, — kvantitativní a periodické parametry teploty úpravy, — kvantitativní a periodické parametry týkající se úprav půdy.

Kvantitativní parametry jsou například složení, velikost a rychlost změn parametru nebo hodnota charakterizující stabilizované podmínky.

Periodické parametry jsou například doba tvoření nebo zastavení vzájemného působení, časová frekvence a rozložení změn, síla, amplituda, rozložení amplitud atd. vlastností působení.

Pro druhou úpravu jsou zkoumané materiály nebo skupiny materiálů přemístěny podle obr. 2b v obou směrech. V nových směrech уг а X2 jsou i nyní vytvořena gradientově rozložení dvou libovolně vybraných parametrů z předcházejících.

Jako první úprava například semena vyklíčí v přístroji podle provedení 6. Ve směru у se získá gradientově rozložení teploty, zatímco ve směru xi gradientově rozložení denního množství zavlažovači vody. Při druhé úpravě předklíčená semena přemístěná způsobem znázorněným na obr. 2b jsou přesazena a nyní se v úpravnickém přístroji gradientově rozložení teploty úpravy stanoví ve směru уг a gradientově rozložení síly osvětlení rostlin ve směru хг.

Při provádění dalšího úkolu se stanoví gradientově rozložení tepelné aplitudy a teplotních změn během dne a noci při první úpravě, zatímco gradientově rozložení síly osvětlení a doby osvětlení při druhé úpravě.

Podobným způsobem lze zkoumat i účinek teploty klíčení, relativní vlhkosti prostoru klíčení, teploty prostoru klíčení a teploty prostoru, v němž rostlina roste, na růst rostlin.

Zkoumané materiály mohou být živé organismy nebo smíšená společnost živých a ndživých jednotlivců.

Způsob podle vynálezu lze použít také v případě, kdy se kvality experimentálních materiálů během procesu mění, a i toto je právě jedno z nejdůležltějších použití způsobu podle vynálezu.

Například v prostoru, kde se pěstují zkoumané rostliny, se stanoví teplotní gradient ve směru y, gradientový procentuální poměr jedné ze složek umělého hnojivá ve směru xi. Potom po přemístění se stanoví teplotní gradient sušení sklízené plodiny ve směru уг a gradient rychlosti snižování relativní vlhkosti sušicího prostoru ve směru хг. Během procesu se zjišťují změny v nutriční hodnotě rostliny během sušení a respektive uskladnitelnosti suchých složek. Pokus a vytváření požadovaných dat se dá provádět účelně v automatizovaném systému opatřeném počítači podle patentového spisu NDR 117116, kterýžto systém je naprogramován pro provádění tohoto způsobu. V tomto pří16 kladu je účinnost dána následujícím způsobem.

Je-li zkoumaný materiál ve 20 různých hodnotách, každá o čtyřech vstupních paranetrech, 20 X 20+20 X 20 = 800, tj. 800 zkoušek by bylo nutno provést obvyklým způsobem. Avšak při použití způsobu podle vynálezu, optimální kombinace úpravnických parametrů se sníží celkem na tři série úprav, pouze 3X2, to jest 6 úprav je potřeba, neboť v jedné sérii úprav se rostliny přemístí pouze jednou, Takže účinnost této úpravy vzhledem к obvyklému způsobu je —=133.

Úspora v počtu rostlin je stanovena následovně:

Podle zkušeností je pří obvyklém postupu potřeba 40 rostlin, aby se dosáhlo přijatelné přesnosti. Na druhé straně podle způsobu podle vynálezu je potřeba pouze jedna rostlina pro každý vstupní parametr. Pokud nejsou potřeba žádné nové rostliny pro zjišťování vstupních parametrů 3 a 4, je v obvyklém procesu potřeba 400 X 40 = 16 000 rostlin. Na roždíl od toho je ve způsobu podle vynálezu počet potřebných rostlin pouze 400X3 = 1200. Takže účinek způsobu podle vynálezu vzhledem к obvyklému postupu je

V případě obvyklého postupu pro spolehlivé zjištění každé kombinace parametrů se musí pracovat s tzv. fytotronovou jednotkou opatřenou nejméně 40 rostlinami. Jsou-li zkoumaným materiálem živné organismy, musí se druhá úprava provádět ihned po první, příslušným přemístěním ve stejné jednotce. Při provádění zkoušek tímto způsobem lze čas potřebný к provedení pokusu běžným postupem stanovit takto:

Jestliže první úprava trvá 10 dní, zatímco druhá 80 dní, zkouška bude trvat (400X10) + + (400X80) =36 000 dní, tj. okolo 98 let, což je nepřípustně dlouhá doba.

Je zcela zřejmé z kteréhokoliv příslušné literatury, že úkoly se čtyřmi proměnnými, jako v tomto příkladu, nejsou vůbec řídké, a ani se zřídka neobjevují případy, kdy shora uvedený počet nezávislých kombinací parametrů a rostlin je nutno vzít v úvahu. Na rozdíl od toho, v případě způsobu podle vynálezu přesné řešení úkolu vyžaduje pouze použití 3 sérií úprav a úpravnickou dobu pouze 3X90 = 270 dní, tj, tj. okolo 3/4 roku, a již po prvních 90 dnech se dostanou výsledky poskytující kompletní přehled.

Příklad 6

Použití dvou po sobě následujících gradientových úprav pro optimalizaci výrobní technologie měděné slitiny dané mechanické meze tečení a elektrické vodivosti

Je známo, že u měděných slitin, které se · dají popouštět, se mechanická mez tečení čisté mědi zvyšuje ve velkém rozsahu novou fází nebo novými fázemi, · vznikajícími při srážení za cenu poměrně malého zvýšení specifické vodivosti. Vznik těchto vlastností je v základu ovlivňován parametry homogenizačních a popouštěcích tepelných zpracování. Optimalizace teplotních rozsahů těchto dvou typů tepelného zpracování se provádí podle tohoto příkladu tak, že slitina mědi, obsahující 1 % kobaltu a 0,24 % křemíku, má předepsanou mez tečení a elektrickou . vodivost charakterizovanou daným tolerančním polem. K tomuto účelu se dráty 1 mm průměru, 150 mm dlouhé, připraví tvářením za tepla, Žíháním a tvářením za studená z. ingotu třísložkové slitiny mědi shora uvedeného složení. Dráty se umístí do držáků vzorků ve skříních z provedení 1, do každé skříně se vloží 15 kusů, rovného měděného drátu tak, že osa drátů je kolmá na směr x. Vzorky · se podrobí dvěma následovným tepelným zpracováním. Přístroj pro tetepelné zpracování je složen tak, 'že kondicionační jednotky 1 a ' · 2 přístroje podle obr. 1 tvoří gradientově rozložení teploty ve zkušebních vzorcích ve směru x.

Homogenizační tepelné zpracování se provádí způsobem popsaným v příkladu 1 v teplotním rozsahu od 800 °C do 1000 °C po dobu 30 min ' v ochranné atmosféře plynu, který pRedmEt

Claims (4)

1. pRedmEt

   1. Způsob gradientové ' úpravy nejméně se dvěma parametry pro optimalizaci vlastností materiálů, které jsou v interakci se svým bkolím, nebo pro optimalizaci ' jejich vzájemné interakce, při kterém se ve vzorku odebraném z materiálu, u něhož se má optimalizovat technologie, nebo v prostředí, které působí na , vzorek, vytvoří alespoň v jednom směru s ohledem na nejméně dva vstupní technologické parametry , nehomogenity, přičemž ,se zkoumají jeho vlastnosti v upraveném materiálu, které se mají vytvořit optimalizovanou technologií, jako funkce vytvořených nehomogenit, načež se zkoumají optima nebo optimum kombinací výstupních parametrů a jejich mezních hodnot a, dále se stanoví jim odpovídající vstupní parametry a popřípadě se pro upřesnění tohoto postupu tato stanovení alespoň jednou opakují vytvářením cUilších. nehomogenit, vyznačující se tím, ' že se během jednotlivých gradientových úprav vzorek zkoumaného materiálu rozloží na , prvky, jejichž počet odpovídá součinu počtu hodnot vstupních parametrů, určovaných měřením výstupních vylučuje okysličení. Každá · teplotní , změna na jednu skříň je 20 °C. Potom se systém, , vzorku ochladí a zakalí rychlostí 50Ό °Q's, , načež se vzorky přemístí a následuje tepelné zpracování podle příkladu 1 tak, že se 150 vzorků umístěných v 10 skříních přesune do ·15 skříní, umístěním vždy 10 vzorků do každé skříně. Přemístěné vzorky se podrobí popouštěcímu gradientovému tepelnému zpracování , při teplotním rozsahu od 300 do 600 °C, v téže ochranné atmosféře. Každá teplotní změna na skříň je opět 20 °C. Po tepelném zpracování trvajícím 4 hod. se systém vzorků ochladí rychlostí , 50 °C/s. ' Specifická· elektrická vodivost a mechanická ' mez 'tečení , drátů vyjmutých ze skříní se· změří. , Teplotní rozsahy dvojitého tepelného zpracování, které poskytují dosažení předepsané · meze ' tečení a elektrické vodivosti, charakterizované danou tolerancí, lze přibližně předem stanovit z takto získaných změřených, hodnot.

   Zjištěním těchto hodnot se předešlý proces gradientového , znázornění opakuje snižováním absolutních ' hodnot gradientů v okolí optima. V tomto druhém · stupni změna teploty na jednu skříň je již pouze 10 °C, což odpovídá přesnosti předepsané technologie.

   Účinnost způsobu podle vynálezu, ' vztaženou k obvyklému postupu, lze vypočítat podobným způsobem, který byl popsán v příkladu 1. V · případě, že se gradient sníží, stanoví se teplotní rozsah 100 °C po 10 °C, účinnost technologické úpravy je llkrát vyšší.

   vynalezu · parametrů, a potom se systém prvků vzorku odebraného ze zkoumaného materiálu ' podrobí , gradientově úpravě požadovaného počtu a povahy a vzorky se mezi jednotlivými úpravami přemisťují, přičemž každý vzorek projde úpravou odpovídající všem zkoumaným · kombinacím zkoumaných parametrů úpravy. .
2. 2. Zařízení pro provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující' se 'tím, , že se skládá z prostoru pro úpravu gradientu, opatřeného upínací · jednotkou (3 a 7) vzorku zkoumaného materiálu, z úpravnické ' jednotky (1 a 2), nejméně jedné · řídicí nebo ovládací jednotky (5 a 6), , spojené s úpravnickou jednotkou (1 · a 2), a čidla (4), uloženého pohyblivě v bočních stěnách prostoru pro úpra- _; vu gradientu.
3. 3. Zařízení podle bodu 2, · vyznačující se tím, že jednotky jsou · vytvořeny na základě modulového principu..
4. 4. Zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačující se tím, · že · je připojeno jako gradientový úpravnický podsystém a/nebo jako měřicí jed197309

   19 20 notka k systému opatřenému počítačem pro v závislosti na technologických parametautomatické stanovení parametrů materiálu rech.

   3 listy výkresů sevorografia, n. p., závod 7, Most