2.3.4 Измерение коэффициента теплового расширения
Устройство этого прибора схематически изображено на рисунке 2.3.
Прибор состоит из головки (собственно дилатометра) и регистрирующего аппарата. В головке имеются две кварцевые трубки 1 и 2, которые одним концом впаяны в шайбу 3. Эта шайба прикреплена винтами 4 и 5 к металлической подставке. В верхней трубке 1 помещается эталон 6, а в трубке 2
- испытуемый образец 7.
Эталон и образец изготовлены в виде цилиндрических стержней одинаковых размеров с заостренными концами. Своими остриями образец и эталон с одной стороны упираются в заваренные концы кварцевых трубок, а с другой - в торцы кварцевых стержней 8 и 9. Удлинения образца и эталона через посредство кварцевых стержней 8 и 9, стальных стержней 10 и 11 передаются подвижным опорам 12 и 13 оптического рычага 15, к которому прикреплено зеркальце 16. Оптический рычаг выполнен в виде металлической пластинки с тремя острыми выступами 12, 13 и 14, расположенными по вершинам прямоугольного треугольника. Острие 12 (вершина прямого угла) упирается в углубление на торце стержня 10, острие 13 — в гладкий торец стержня 11 и острие 14
- в неподвижную опору 17. При расширении образца или эталона оптический рычаг 15 под их нажимом отходит от своего первоначального положения. В том случае, когда образец и эталон сокращаются, рычаг 15 перемещается в обратном направлении под действием пружины. Стальные стержни 10 и 11 также отходят влево (рисунок 2.3, а) под действием пружин 18 и 19, которые при удлинении испытуемых стержней были сжаты.
Перед началом опыта к головке дилатометра, со стороны зеркальца 16, придвигается камера, в противоположном конце которой имеется кассета (для фотозаписи) и лампочка. Пучок света от этой лампочки сквозь линзу попадает на зеркальце 16 и, отразившись от него, в виде светящейся точки падает на фотопластинку. При перемещении зеркальца 16 (вместе с рычагом 15) перемещается также и световая точка, нанося на фотопластинке кривую. На трубки 1 и 2 надвигается электрическая трубчатая печь для нагрева образцов.
Рисунок 2.3 - Дифференциальный дилатометр Шевенара: а - схема прибора, б - схема головки дилатометра; в - схема записи [21]
Рассмотрим перемещение световой точки на фотопластинке при дилатометрическом исследовании стали. Предположим, что расширяется только эталон 6, а стержень 7 не изменяет своих размеров. В этом случае зеркальце 16 будет поворачиваться вокруг неподвижной наклонной оси 13-14 и световая точка О (рисунок 2.3, в) на фотопластинке будет перемещаться вниз-направо, по штриховой линии ОА. Если предположить, что расширяется только образец 7 при неподвижном эталоне, то рычаг 15 вместе с зеркальцем 16 будет поворачиваться вокруг горизонтальной оси 12-14 (рисунок 2.3, б) и световая точка на пластинке пойдет вертикально вверх, по штриховой линии ОБ. В действительности при одновременном нагреве и расширении образца и эталона световая точка пойдет по равнодействующей указанных траекторий (рисунок 2.3, в сплошная линия ОС). Эта линия ОС будет несколько наклонена направо вниз, гак как коэффициент расширения у пироса больше, чем у стали (исключением является сталь аустенитная). Если бы при какой-либо температуре в точке D произошло сжатие стали, то оптический рычаг повернулся бы обратно вокруг оси 12-14 и светящаяся точка пошла бы вниз по направлению DF. приближаясь к линии пироса.
Координаты коэффициента линейного расширения определяется методом касательной, проведенной к дилатометрической кривой в соответствующей точке.
αобр=tg ф, где αобр - коэффициент линейного расширения образца; Ф - угол наклона касательной к оси абцисс.
Размер образца и эталона: длина - 49,5 мм, диаметр - 3 мм. Погрешность дилатометра составляет 0,1-10 -6 1/°С.[21].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.