RU2682980C1 - Способ крепления термопары к металлическому изделию - Google Patents
Способ крепления термопары к металлическому изделию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682980C1 RU2682980C1 RU2018110955A RU2018110955A RU2682980C1 RU 2682980 C1 RU2682980 C1 RU 2682980C1 RU 2018110955 A RU2018110955 A RU 2018110955A RU 2018110955 A RU2018110955 A RU 2018110955A RU 2682980 C1 RU2682980 C1 RU 2682980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermocouple
- groove
- mixture
- flux
- sample
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 10
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N alpha-irone Chemical compound CC1CC=C(C)C(\C=C\C(C)=O)C1(C)C JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000001073 sample cooling Methods 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контактному измерению температур металлических изделий. Сущность: в изделии формируют паз или отверстие, размером не меньше четырех диаметров устанавливаемой термопары. Устанавливают термопару в паз или отверстие. Заформовывают термопару составом смеси, включающим каолиновую глину, флюс П-0,66 и жидкое стекло, при следующем соотношении, масс. %: каолиновая глина 92-97; флюс П-0,66 2-5; жидкое стекло остальное. Технический результат: обеспечение возможности многократного крепления термопары к изделию без разрушения рабочего спая, упрощение аппаратурного обеспечения в процессе крепления и обеспечение повторяемости точности измерений. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам контактного измерения температуры образцов (изделий), заготовок из металлов и сплавов в условиях повышенных температур и продолжительного времени.
Условия, которые необходимо соблюдать при измерении температуры изделий термопарами во время таких испытаний, характеризуются следующими требованиями:
- максимальный тепловой контакт с образцом;
- надежным креплением к образцу;
- многократное использование рабочего спая одной и той же термопары;
- малая инерционность термопары.
В настоящее время требуемые условия при закреплении термопар достигаются двумя путями. Первый это механическое прижимание термопары к поверхности образца (авт. св. СССР N 49379, кл. G01K 7/02) или склеивание термопары с образцом (авт. св. СССР N 123215, кл. H01L 35/34). Такие способы не обеспечивают достаточной точности и повторяемости результатов измерения температуры при ее быстром возрастании из-за наличия термосопротивления клеевой пленки в месте контакта термопары и образца. Величина такого термосопротивления велика и снижает точность измерения температуры в несколько раз, а повторяемость измерений может быть снижена в десятки раз.
Второй путь это выполнение в образце отверстия (авт. св. СССР N 180382, кл. G01K 7/02), запрессовывание термопары в испытываемом объекте (авт. св. СССР N 110933, кл. 21 в 27/03), зачеканка и заполнение отверстия амальгамой (авт. св. СССР N 370480, кл. G01K 7/02). Такие способы, создавая механическую прочность крепления термопары к образцу, не обеспечивают возможности многократного использования одного и того же рабочего спая термопары при измерении температуры на серии образцов или изделий, что приводит к снижению повторяемости результатов в измерениях.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ (авт. св. СССР N 150268, кл. G01K 7/02), заключающийся в помещении термопар или термоэлементов в теле испытываемого объекта. Для этого термопары заделывают в поверхность металлических изделий путем заливки паза в месте их установки расплавленным металлом (например, медью) под глубоким вакуумом.
Недостатком указанного способа является невозможность использовать повторно рабочий спай (и некоторую часть термопары) для измерения температуры на последующих изделиях, что значительно увеличивает расход термопар и стоимость измерений при использовании термопар изготовленных из дорогостоящих металлов, например типа ТПР тип В), не обеспечивает точности и повторяемости результатов, кроме того невозможность получения серии рабочих спаев термопар с одинаковыми характеристиками, из-за попадания в рабочий спай в процессе сварки посторонних примесей.
Заливка паза расплавленным, металлом устанавливаемую на изделии термопару под глубоким вакуумом требует сложного аппаратурного оформления при креплении термопар к изделиям.
Задача решаемая настоящим изобретением является уменьшение затрат на осуществление способа.
Техническая сущность заключается в возможности многократного использование рабочего спая термопары с одинаковыми характеристиками, при измерении температуры нагреваемых изделий, за счет крепления его к ним специальным составом смеси, упрощения аппаратурного оформления в процессе ее крепления и повторяемость точности измерений.
Настоящая задача решается в способе крепления термопары к металлическому изделию, включающем формирование в изделии паза или отверстия, установку в него термопары, ее заформовывание, паз или отверстие формируют размером не меньше четырех диаметров устанавливаемой термопары, а заформовку термопары ведут составом смеси включающим каолиновую глину, флюс П-0,66 и жидкое стекло, при следующем соотношении, масс., %:
| каолиновая глина | 92-97 |
| флюс П-0,66 | 2-5 |
| жидкое стекло | остальное |
Последовательность выполнения указанных операций позволяет получить достаточно высокую механическую прочность после затвердевания жидкого стекла в смеси и обеспечит плотный и прочный контакт между рабочим спаем и поверхностью испытываемого образца или изделия. После проведения измерений (до 40 циклов, после четырех переустановок с одного образца на последующий) место крепления термопары достаточно легко разрушается (постукиванием о металлический предмет образцом или путем нагрева образца до температуры 1200-1300°С, (где происходит размягчения крепежного материала).
В качестве примера крепления термопары составом смеси к образцу выбрана сталь 30МнВ5 по стандарту EN 10083-3, используемую для изготовления рабочих органов сельхозмашин: стрельчатые лапы, диски, лемех и др.
Способ осуществлялся следующим образом.
Из проката стали 30МнВ5 вырезали образцы размером 15*30*8 мм в количестве 30 шт., которые разделили на 5 партий по 6 шт. в каждой.
В 15 образцах прорезали сквозной паз длинной 10 мм и ширенной 2,5-3,0 мм, а в остальных высверливали отверстия глубиной 10 мм и диаметром 2,5-3,0 мм.
Рабочий спай термопары формировали контактной сваркой.
Диаметр хромель-алюмелиевой термопары составлял 0,8 мм.
Затем готовился состав смеси для крепления термопары к образцу.
Подготовленный паз или отверстие с термопарой наполняли составами приведенные в таблице.
Подготовленные образцы помещали в индуктор подключенный к высокочастотному инвертору ЭЛСИТ-70/100 и осуществляли шестикратный ТВЧ-нагрев от 20 до 1250°С, затем крепление разрушалось и устанавливалась термопара с рабочим спаем на последующие образцы с однократным нагревом (в количестве 6 шт.).
При проведении испытаний образцов значения измерения температуры до температур 300-420°С погрешность не превышала 1,5-3,0%, а после 780-1250°С и установки термопары на последующие образцы она не превышала 3,7% (на шести образцах).
На фиг. 1 - показан образец с закрепленной термопарой: 1 - образец из стал 30МнВ5; 2 - термопара; 3 - крепежный состав смеси; 4 - прорезь.
Экспериментально было установлено, что максимальный эффект от крепления термопары к образцам достигается при содержание глины от 92 до 97%, а флюса от 2 до 5% и остальное жидкое стекло плотность которого составляла 1,5 г/см3 (состав смесей №1-3).
В сыром состоянии механическую прочность крепежной смеси обеспечивает жидкое стекло.
При нагревании буры и борного ангидрида выше 790°С образуются стекловидная масса взаимодействующая с поверхностью металла образуется окислы типа вюстита, кристаллическую решетку которого достраивает α-железо, что и обеспечивает механическую прочность состава смеси с термопарой и с металлической поверхностью
При содержании каолиновой глины меньше заявляемого, например: 90% прочность значительно не увеличивается, но увеличивается расход дорогостоящего связующего материала флюса П-0,66 (состав смеси №4), а при увеличение связующего компонента, например 99% механическая прочность низкая, термопара не фиксируется (состав смеси №5), в отверстии или пазу.
Количество связующего (флюс П-0,66) вводимую в смесь, обеспечивающие оптимальную прочность крепления термопары к поверхности это составы смеси №1-3 приведенные в таблице.
При увеличении количество связующего (флюс П-0,66) более оптимального, например 9%, значительно повышается прочность крепежной смеси к внутренней поверхности образца, что значительно усложняет последующее извлечение термопары из паза или отверстия (состав смеси №4).
Содержания связующего менее заявляемого (2%), например 1% (состав смеси №5) механическая прочность крепежной смеси значительно снижается и она не обеспечивает прочного крепления термопары к образцу или изделию, что значительно влияет на точность измерения температуры.
В случае уменьшения паза или диаметра отверстия меньше четырех диаметров термопары, то значительно увеличивается механическая прочность крепежной смеси и извлечение рабочего спая и термопары становится затруднительным и даже приводит к разрыву термопары.
В случае при увеличение ширины паза или диаметра отверстия более чем четырехкратное, то степень извлечения упрощается, создаются условия механического разрушения крепежной смеси, например тонким сверлом, но снижается точность измерений, так как наблюдается эффект замурованной термопары в теплоизолирующем объекте, уменьшается, скорость нагрева, скорость охлаждения образца снижается.
Таким образом, предлагается способ многократного крепления термопары к образцу или детали без разрушения рабочего спая и использования сложного аппаратурного оформления, что значительно увеличивает повторяемость получаемых результатов.
Claims (2)
- Способ крепления термопары к металлическому изделию, включающий формирование в изделии паза или отверстия, установку в него термопары, ее заформовывание, отличающийся тем, что паз или отверстие формируют размером не меньше четырех диаметров устанавливаемой термопары, а заформовку термопары ведут составом смеси включающим каолиновую глину, флюс П-0,66 и жидкое стекло, при следующем соотношении, масс., %:
-
каолиновая глина 92-97 флюс П-0,66 2-5 жидкое стекло остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110955A RU2682980C1 (ru) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Способ крепления термопары к металлическому изделию |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110955A RU2682980C1 (ru) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Способ крепления термопары к металлическому изделию |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2682980C1 true RU2682980C1 (ru) | 2019-03-25 |
Family
ID=65858788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018110955A RU2682980C1 (ru) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Способ крепления термопары к металлическому изделию |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2682980C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU150268A1 (ru) * | 1961-12-03 | 1962-11-30 | А.А. Ивашкевич | Способ заделки термопары в поверхность металлических изделий |
| SU370480A1 (ru) * | 1971-05-07 | 1973-02-15 | Способ монтажа термопар | |
| RU2034246C1 (ru) * | 1982-07-23 | 1995-04-30 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Способ крепления термопар |
| JP2003214960A (ja) * | 2002-01-23 | 2003-07-30 | Hamada Heavy Industries Ltd | 熱電対取り付け構造及び温度センサー |
| JP2011080813A (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Sukegawa Electric Co Ltd | 熱電対装着測温板 |
| RU2663277C1 (ru) * | 2017-04-10 | 2018-08-03 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ крепления термопар |
-
2018
- 2018-03-27 RU RU2018110955A patent/RU2682980C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU150268A1 (ru) * | 1961-12-03 | 1962-11-30 | А.А. Ивашкевич | Способ заделки термопары в поверхность металлических изделий |
| SU370480A1 (ru) * | 1971-05-07 | 1973-02-15 | Способ монтажа термопар | |
| RU2034246C1 (ru) * | 1982-07-23 | 1995-04-30 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Способ крепления термопар |
| JP2003214960A (ja) * | 2002-01-23 | 2003-07-30 | Hamada Heavy Industries Ltd | 熱電対取り付け構造及び温度センサー |
| JP2011080813A (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Sukegawa Electric Co Ltd | 熱電対装着測温板 |
| RU2663277C1 (ru) * | 2017-04-10 | 2018-08-03 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ крепления термопар |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3709040A (en) | Lances for taking samples of molten metal | |
| US11435236B2 (en) | Temperature sensor | |
| RU2682980C1 (ru) | Способ крепления термопары к металлическому изделию | |
| CN111006781A (zh) | 一种铸锭埋热电偶式测温方法及其装置 | |
| Böyük et al. | Investigation of the effect of solidification processing parameters on microhardness and determination of thermo–physical properties in the Zn–Cu peritectic alloy | |
| US3404570A (en) | Thermoelectric method and apparatus for rapid determination of silicon in cast iron | |
| Çadırlı et al. | Investigation of microhardness and thermo-electrical properties in the Sn–Cu hypereutectic alloy | |
| Rastogi et al. | Defects in lead quenched from the liquid state | |
| CN101762340B (zh) | 一种校对真空设备温度均匀性的方法 | |
| RU2034246C1 (ru) | Способ крепления термопар | |
| JPS55149025A (en) | Internal temperature measuring method | |
| SU370480A1 (ru) | Способ монтажа термопар | |
| Tanaka et al. | On the Mechanism of Aging in Aluminium-Silver Alloys, III. Variation of the Young’s Modulus | |
| Mahtab et al. | Dynamic indentation of copper and an aluminium alloy with a conical projectile at elevated temperatures | |
| SU1074244A1 (ru) | Способ экспресс-анализа расплавленного металла | |
| SU1171218A1 (ru) | Способ тарировани естественной термопары резец-деталь | |
| SU821955A1 (ru) | Способ изготовлени низко-ТЕМпЕРАТуРНОгО TEPMOMETPA СОпРОТиВ-лЕНи | |
| RU161297U1 (ru) | Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры методом кратковременного погружения в термометрируемую среду | |
| JP2668331B2 (ja) | 加圧鋳造装置 | |
| CN117346921A (zh) | 一种多固定点连续复现装置及方法 | |
| SU991809A1 (ru) | Устройство дл измерени глубины охлаждени термоэлектрических холодильников Пельтье | |
| SU1458068A1 (ru) | Устройство дл испытани материала металлических литейных форм | |
| US3200647A (en) | Best available copy | |
| RU2007787C1 (ru) | Способ изготовления ветвей термоэлемента | |
| JP2002214172A (ja) | ガラス試験方法 |