|
8. Úvod do experimentální části
V průběhu této práce se vycházelo z řady metod pro
experimentální měření, mnoha postupů pro jejich
vyhodnocování a následného počítačového modelování
teplotního pole a mikrostruktury. Proto, než přistoupíme k
výkladu a popisu experimentálních činností, uvedeme stručný
teoretický rozbor těchto postupů a souvisejících jevů.
8.1. Přeměny austenitu
Pro simulace mikrostruktur je třeba zadat do výpočtů
data popisující fázové přeměny. Proto se nejprve podívejme
na přeměny v litinách a teorii konstrukce diagramů ARA,
resp. IRA.
V důsledku polymorfie soustavy Fe-C se při ochlazování přeměňuje
kubická plošně centrovaná modifikace železa v modifikaci
kubickou prostorově centrovanou. Přeměna je doprováze-na výraznou
objemovou změnou, způsobenou větší hustotou uspořádání
atomů v mřížce g než v mřížce a.
V austenitu se intersticiální uhlík rozpouští v poměrně
velikém rozsahu a ve feritu je jeho rozpustnost za rovnovážných
podmínek nepatrná. Výška teploty při které přeměna
austenitu probíhá, je rozhodující pro účinný rozsah
difúze v průběhu přeměny a má vliv jak na průběh, tak
na výsledné produkty. Přeměnami austenitu za většího přechlazení
vznikají z kinetických důvodů fáze a struktury
termodynamicky méně výhodné, než je rovnovážná
feriticko-cementická směs.
Přeměny austenitu při různých rychlostech ochlazování a
za různých stupňů přechlazení mají veliký praktický
význam, neboť nám popisují chování materiálu při
tepelném zpracování. Jednotlivé druhy přeměn se liší
svým průběhem, produkty svého rozpadu a dávají tedy
také rozmanité vlastnosti. Většinou prochází austenit řadou
přeměn různého druhu.
Přehled o vzájemných vztazích přeměn přechlazeného
austenitu poskytují tzv. transformační diagramy, které
udávají vliv teploty na průběh přeměny, zejména na
její začátek a konec. Zahrnují vliv času, který je
zejména v podobě rychlosti ochlazování jedním z hlavních
činitelů [34].
Na rozdíl od rovnovážných diagramů platí pro slitiny určitého
chemického složení a pro určité podmínky austenitizace
(velikost zrna, homogenní austenit a.p.). Obsahují údaje o
počátku a konci vylučování jednotlivých fází a
martenzitické přeměně austenitu. Jsou sestrojovány
obvykle za pomocí integrálních metod (dilatometrie,
magnetometrie aj.), udávají proto pouze průměrnou rychlost
ochlazování.
Vedle těchto údajů jsou často uvedeny (a pro případ počítačové
simulace nutně potřebné) také např. podíly produktů určité
přeměny, hodnoty tvrdosti či jiných mechanických
vlastnosti příslušejících výsledné struktuře. Na neštěstí
pro počítačové simulace, většina veřejně
publikovaných transformačních diagramů neobsahuje údaje o
podílu vzniklé struktury.
Dnes používané transformační diagramy jsou dvojího
druhu:
· Izotermické diagramy IRA - diagramy izotermického
rozpadu austenitu TTT, udávající doby rozpadu austenitu za
izotermických podmínek.
· Anizotermické diagramy ARA - diagramy rozpadu austenitu při
plynulém ochlazování - CCT, udávají doby potřebné k přeměně
austenitu při různých rychlostech ochlazování.
Oba druhy diagramů se kreslí v osách teplota (T) a
logaritmu času (t). Zahrnují dále údaje kritických teplot
a polohy začátku, popřípadě konce martenzitické přeměny.
Často vyjadřují také podíly produktů určité přeměny,
obsahují údaje o výsledné tvrdosti, příslušející
výsledné struktuře po ochlazení podle odpovídající křivky
ochlazování.
Při přeměně austenitu za plynulého ochlazování se
vlivem teplotní hystereze posouvá poloha kritických bodů k
nižším teplotám. Informace o tomto jevu poskytuje tzv.
Déjeanův diagram. Tento diagram však neposkytuje údaje o
kinetice jednotlivých přeměn.
Diagramy ARA, podobně jako diagramy IRA pro izotermické
podmínky, podávají údaje o začátku a konci jednotlivých
přeměn přechlazeného austenitu při plynulém
ochlazování. Jsou však komplikovanější proto, že
výsledná struktura je tvořena směsí produktů přeměn
probíhajících při různých teplotách.
Průběh fázových přeměn pro určitou rychlost
ochlazování (a tím i výsledná struktura) se určí z
dané křivky ochlazování podle jejího průběhu oblastmi
fázových přeměn diagramu. Průběh ochlazo-vání se vyjadřuje
buď jako skutečná závislost teploty a času (jak bylo při
zkoušce zjištěno), nebo se křivky ochlazování korigují
tak, že za počátek časové stupnice se považuje okamžik
přechodu teplotou AC3. Fyzikálně je tento druhý způsob
správnější, neboť austenit začíná být nestabilní až
v tomto okamžiku a průběh ochlazování nad AC3 nemá
podstatný vliv na kinetiku přeměn.
Dobré využití diagramů ARA však vyžaduje znalost průběhu
ochlazování tepelně zpracovávaného kusu nebo jeho části,
které mají mít požadovanou strukturu [34, 73].
8.2. Strukturní diagramy
Strukturní diagramy znázorňují souvislost mezi
chemickým složením, rychlosti ochlazování a výslednou
strukturou. Byly vyvinuty pro litiny s lupínkovým grafitem a
litiny bílé. Strukturních diagramů je v literatuře
uvedena celá řada. Na osách diagramů se obvykle vynáší
obsah uhlíku a křemíku a plocha je rozdělena do oblastí
jednotlivých struktur.
V nejjednodušším diagramu se nebere v úvahu rychlost
ochlazování a takový diagram platí pouze pro odlitky s určitými
podmínkami ochlazování (např. pro tělesa s danou tloušťkou
stěn). Takovým základním typem, víceméně pouze s
názorným významem, je Maurerův diagram. V něm je plocha
rozdělena přímkovými hranicemi do 5-ti oblasti, která se
obvykle označují římskými čísly, v nichž vzniká
struktura:
Pozdější typy strukturních diagramů pak již respektují,
že hranice mezi oblastmi nejsou přímkové, ale
hyperbolické. Takovým diagramem je např. Laplancheův. V něm
jsou přímková rozmezí nahrazena křivkami grafitizačních
koeficientů Ko. Hodnoty grafitizačních koeficientů, které
vymezují oblastí jednotlivých struktur se určují podle
tloušťky stěny odlitku. Tímto způsobem Laplancheův
diagram respektuje vliv rychlosti ochlazování.
Jestliže do tohoto diagramu zakreslíme i přímky pro různé
hodnoty stupně eutektičnosti zjišťujeme, že při určité
konstantní hodnotě SE lze získat rozdílné struktury
litiny.
Kromě uvedených diagramů existuje celá řada dalších, někdy
dosti komplikovaných, strukturních diagramů, které obvykle
vychází z obsahu základních prvků a rychlosti
ochlazování.
8.3. Teorie zhotovování diagramů ARA, resp. IRA
Kvalitní kvantifikace podílů vyloučených fází v
kovových slitinách v závislosti na výchozím stavu
materiálu a na průběhu technologického zpracování je možné
dosáhnout dvěmi cestami - matematickým modelováním a
analýzou dilatometrických měření. Například autoři
[74] použili Kvazi-izotermický model. Ve své práci se sice
zabývali jako materiálem ocelí, ale jejich poznatky lze přenést
i pro potřeby litin.
Základem jeho použití pro případ plynulého ochlazování
kovových slitin je rozdělení skutečného průběhu teploty
na sérii prodlev na těch teplotách, pro které máme
vstupní data ve tvaru avramiovské funkce.
Výsledkem pokusných výpočtů byly podíly strukturních
složek po ochlazení podle režimů znázorněných v
diagramu ARA. Uspokojivých výsledků však bylo dosaženo až
po tendenční úpravě vstupních parametrů pocházejících
z diagramů IRA.
Závěrem autoři [74] konstatují, že informace odečtené z
publikovaných diagramů IRA a ARA nelze použít pro přesné
modelování fázových přeměn. Diagramy mají pouze orientační
charakter a nejsou dostatečně obecným popisem přeměn
fází.
Jako podmínky termoanalytických testů, za kterých
konstrukce diagramů vychází, se zpravidla uvádí chemické
složení, teplota austenitizace a doba prodlevy na ní,
velikost zrna a režim ochlazování. Podstatný vliv na
kinetiku fázových přeměn mají také další parametry
výchozího strukturního stavu a podmínek experimentu. Jsou
to například podíly strukturních složek a jejich
prostorového rozložení, rychlost ohřevu (u fázových přeměn
v režimu TZ), úroveň vnitřních a vnějších pnutí ve
zkušením vzorku, atd. Stejní autoři se domnívají, že
pro popis fázových přeměn je třeba volit univerzálnější
přístup, který by využíval aktuální možnosti měřené
a numerických výpočtů.
Další autoři ve své práci [75] poukazují na typický přístup
(v roce 1996) k analýze vztahu mezi průběhem křivek
chladnutí a diagramem TTT (time - temperature -
transformation, čas - teplota-transformace). Zdůrazňují,
že z numerického hlediska není konstrukce matematického
modelu a vytvoření adekvátního programu simulujícího
tepelný pochody v odlitku složitou věci. Za účelem
propojení průběhu křivek chladnutí ve vybraných bodech
odlitku (nebo ve všech uzlech celé součásti) s TTT
diagramem, však musí být do programu vloženo rozmezí
mikrostrukturních změn uvažovaného materiálu.
Za tím účelem zavádějí tzv. identifikační matici S. Řady
v této matici odpovídají postupně se zvyšujícím
teplotám: T0, T0 + DT, T0 + 2DT,… atd., zatímco sloupce
odpovídají časům: t0, t0 + Dt0, t0 + 2Dt0,… atd. Různé
oblasti korespondují s perlitickou, martenzitickou (obecně s
jakoukoliv strukturou) a s dalšími transformacemi. Oblasti
jsou rozlišeny v diskutované matici pod čísly 0, 1, 2… a
"fixovány" v adekvátních místech
(elementech).
Výsledky numerických výpočtů, zvláště hodnota teploty,
v uvažované oblasti odlitku pro čas t mění hodnotu
elementů matice.
8.4. Simulace mikrostruktur
První přístup modelování mikrostruktury řeší
výsledný druh a množství příslušné fáze v odlitku
jako průsečík křivky chladnutí pro daný element - uzel
zesíťované geometrie odlitku s příslušným ochlazovacím
diagramem ARA. Data diagramu dané slitiny jsou vložena do
programu předem. Tento přístup je jednoduchý jak z
hledisek algoritmu výpočtu, času potřebného k výpočtu,
tak především z toho důvodu, že není nutné geometrii
odlitku rozdělit pro počítačové zpracování na menší
elementy, než jsou potřebné pro výpočet teplotního pole
či pnutí.
Nevýhodou je, že pro celý odlitek a celý časový průběh
tuhnutí a ochlazování je použit jen jeden diagram o jednom
chemickém složení. Do výpočtu není zahrnut model přenosu
látky odmíšení, difúze. To sebou samozřejmě vnáší do
výpočtu apriorní chybu, která je tím větší, čím větší
je u daného reálného odlitku přenosový jev. Na tomto
principy pracuje např. současná verze programu Simtec.
Druhý přístup řeší otázky spojené se vznikem nových
fází modelováním na úrovni zrn dendritů, ramen dendritů.
Do výpočtu jsou zahrnuté algoritmy nukleace, růstu a
interakce nové fáze, modelování odmíšení a segregace,
tzv. mikropohled. Tvrdost se pak stanoví z vypočítaných
objemových podílů různých fází pomocí kriteriárních
funkce. Narůst výpočetní doby lze akceptovat, zejména s přihlédnutím
na velký narůst v přesnosti výpočtu.
Pro potřeby výpočtu se však, z praktických důvodů, častěji
uvažuje v diagramu s časem chladnutí, než s rychlosti
chladnutí. A tak jsou data pro strukturu matrice, podobně
jako vlastnosti perlitu, bainitu, martenzitu a zbytkového
austenitu, získané na kontinuálně chladnoucích vzorcích,
zaneseny do grafů v závislosti na času chladnutí.
V současnosti se používá několik rozdílných definic času
chladnutí a typu prezentace. Jedna z definic uvažuje s časem
chladnutí z teploty austenitizace (Ta) do teploty pokojové
(20 až 250C). Další a praktičtější definice hovoří o
tom, že čas chladnutí je brán z austenitizační teploty
do teplot 400 nebo 5000C.
Pravděpodobně však nejvíce používaná a také nejpraktičtější
metoda zavádí termín "half cooling time" - poloviční
čas chladnutí. Zde je čas chladnutí odečten mezi
teplotami austenitizace (Ta) a teploty (THC). THC je střední
hodnota z teploty austenitizace a pokojové teploty (například
250C) [76].
8.5. Struktura programu Simtec pro výpočet mikrostruktury
Na našem pracovišti VUT FSI Brno, odboru slévárenství
máme k dispozici program pro mode-lování slévárenských dějů
- Simtec od společnosti RWP Aachen. Vedle výpočtů
teplotních poměrů a pnutí umožňuje výpočet i
mikrostruktury.
Pro simulaci mikrostruktury je nejprve třeba provést výpočet
teplotního pole. Pro každý uzlový bod je konkrétně
specifikován průběh teploty v závislosti na čase a dále
teplotní gradienty. Z těchto údajů jsou vyhodnoceny křivky
chladnutí, které se pak matematicky porovnávají s vloženým
ARA diagramy příslušného materiálu. Pro každý bod je
spočteno procentuální zastoupení dané fáze. Při
prezentaci výsledků se pak vytvoří oblasti s přibližně
stejným procentuálním složením dané fáze.
U litin a ocelí jsme schopni spočítat rozložení feritu,
perlitu a bainitu. Kromě procentuálního složení dané
fáze, systém Simtec dokáže predikovat rozložení
tvrdostí dle Vickerse.
8.6. Metody studia fázových přeměn
Fázové přeměny kovů a slitin jsou doprovázeny změnou
fyzikálních a mechanických vlastností (rozměrů,
elektrických a magnetických vlastností, skupenských a překrystalizačních
tepel, tvrdosti, pevnosti atd.). Průběh fázové přeměny
je tedy možno studovat na základě rozboru těchto veličin.
Tepelná analýza
Teploty při kterých probíhají v čistých kovech a
jejich slitinách fázové přeměny (kritické teploty) můžeme
určit sestrojením křivek ochlazování nebo ohřevu těchto
slitin a jejich rozborem. V nejjednodušším případě je
pokus uspořádán tak, že se teplota měří termočlánkem
v ochlazovaném kovu a je registrována v závislosti na čase
[77].
Diferenční termická analýza
Pro jemnější měření přeměn, zejména v tuhém stavu,
byla vypracována diferenční metoda termické analýzy (DTA).
Princip této metody spočívá v použití srovnávacího
vzorku s podobným tepelnými vlastnostmi, který má v měřené
oblasti monotónní průběh křivky ochlazování. Etalon
musí splňovat podmínku, aby ve sledovaném intervalu neměl
žádnou fázovou přeměnu. Rozdíl teplot etalonu a vzorku
se měří pomocí diferenčního termočlánku. Záznam DTA
je v případě použití Derivatografu v souřadnicích
teplota - čas. V záznamu je zachycen průběh teploty v
závislosti na čase (t) a rozdíl teplot etalonu a vzorku v
závislosti na čase (DTA).
Mimo uvedené závislosti registruje přístroj teplotní
dilataci vzorku. Záznam tedy podává úplnou informaci pro
zakreslení křivky v souřadnicích rozdíl teplot etalonu a
vzorku - teplota, anebo pro stanovení za jaké teploty
dochází na křivkách DTA k charakteristickým výchylkám
způsobenými fázovými přeměnami.
Dilatometrie
je založena na poznatku, že během fázové přeměny
dochází k přeskupení hmotných částic a v důsledku toho
ke změně objemu jiného charakteru, než odpovídá běžné
tepelné roztažnosti. Snímáme-li tedy vhodným způsobem
dilatační křivky v závislosti na teplotě, můžeme z
anomálii na těchto křivkách stanovit důležité body
fázových přeměn.
Rozdělení dilatometrickýoh metod závisí na způsobu měřeni
dilatací. U absolutního způsobu se měří dilatace vzorku
(ve tvaru tyče) v závislosti na teplotě přímo mechanicky,
opticky nebo rentgenograficky. Tyto metody jsou velmi přesné,
avšak pracně a časově náročné.
Elektrické a magnetické vlastnosti kovů jsou závislé na
jejich chemickém složeni a také fyzikálním stavu.
Vzhledem k tomu, že některé elektrické a magnetické veličiny
se dají snadno měří, mohou se stát zdrojem informací o
stavu struktury i prostředkem ke studiu fázových přeměn.
8.7. Teorie tvrdosti
Tvrdostí rozumíme odpor materiálu proti vnikání
cizího tělesa a posuzujeme ji z velikosti trvalé deformace,
kterou cizí těleso vtlačované do povrchu zkoušeného
materiálu vyvolá. Zkouška tvrdosti patří mezi nejpoužívanější
druhy zkoušek na vyhodnocení mechanických vlastností
strojírenských materiálů. Její přednost spočívá
zejména v poměrně snadném a rychlém provedení a možnosti
zkoušení i hotových součástí bez jejich znehodnocení. Z
tvrdosti lze často usuzovat i na jiné vlastnosti (pevnost v
tahu, obrobitelnost, strukturu). Výhodou zkoušky tvrdosti
je, že u ní nenastává náhlý mezní stav porušení.
Údaje o tvrdosti prvků, jejich sloučenin a materiálů z
nich vyrobených, patří v technické praxi k běžným
charakteristikám látek. Pojem tvrdost však není dosud
jednoznačně určen. Nejrozšířenější je díky
strojírenské praxi názor, podle něhož je tvrdost odpor,
který klade zkoumané těleso proti vniknutí jiného tělesa
[78, 79].
Reprodukovatelnému změření a serioznímu srovnání hodnot
tvrdosti látek při použití rozličných metod měření
mezi sebou brání zejména:
· Nedokonalá definice tvrdosti, která zahrnuje soubor několika
dalších vlastností, přičemž je anizotropní veličinou s
tenzorem vyššího řádu
· Nejednotnost a vzájemná nesrovnatelnost metod měření
· Experimentální potíže s měřením tvrdosti u velmi
tvrdých látek
V technice je dávána přednost metodám, které za působení
konstantní zkušební síly zanechávají trvalé změny
tvaru. V poslední době byla vyvinuta řada metod, indentorů
a přístrojů, vybavených snímacím zařízením a doplněných
osobním počítačem s bohatým softwarem, umožňujícím
záznam a vyhodnocení většího množství proměnných
parametrů současně.
Rozdílné vlastnosti litin vyplývají z jejich rozdílné
tvrdosti, ale především z a) rozdílné mikrostruktury v
kovové matrici, b) velikosti, tvaru a rozdělení grafitu, c)
spletité nedokonalosti a d) z chemického složení [73].
Rodina litin tak představuje složený materiál ne
nepodobný kompozitu skládající se z kovu a částic,
zjednodušený prostorový síťový model. Ve skutečnosti však
není tak jasná demarkační linie mezi jednotlivými
oblastmi [80].
Směsi fází jsou běžné a mohou tak dosahovat rozdílných
zastoupení ve svých množstvích. To vytváří předpoklady
pro rozdílné způsoby jak obdržet v místních objemech
odlišné tvrdosti. Tvar důlku, proces zrodu odlitku ve
slévárně, následné tepelné zpracování, mohou vést k
ovlivnění tvaru, množství a rozdělení složek v litině
a jejich vlastností [81].
Mnohé literární prameny ukazují lineární závislost mezi
pevnosti v tahu a tvrdosti HB. Další, praktičtěji,
ukazují, že existuje pás rozptylu u reálných materiálů
vlivem rozdílnosti v jejich chemickém složení a chybách měření
[81].
V mnoha aplikacích a literárních zdrojích se setkáváme s
hodnotami tvrdosti HV i u materiálů, kde se tato metoda měření
nepoužívá, např. v simulačních programech či
srovnávacích tabulkách pro rozličné druhy materiálů,
kde slouží pro jednodušší buď matematické vyjádření,
nebo srovnání hodnot u více materiálů.
8.8. Ultrazvuková defektoskopie
Jedna z možností jak předejít reklamacím je důsledná
kontrola výrobků před jejich uvolněním k zákazníkovi.
Možností jak pečlivě kontrolovat mechanické vlastnosti
odlitků, a to nejen pro automobilový průmysl, je samozřejmě
nedestruktivní ultrazvuková defektoskopie, která umožňuje
až 100% kontrolu a to při relativně malých provozních
nákladech Ţ rychlá metoda použitelná i přímo v provozu
slévárny.
Měření ultrazvukové rychlosti představuje rychlou nepřímou
metodu zkoušení a vytváří základnu pro stanovení třídící
meze pro počáteční kontrolu typu dobrý - špatný
odlitek. Metoda umožňuje na základě rychlosti průchodu
ultrazvukových vln stěnou odlitku stanovit v tomto místě
hodnoty mechanických vlastností, např. pevnosti, tvrdosti a
nebo struktury matrice.
Lze použít různé typy přístrojů z nichž jsme využívali
především dva druhy a to ultrazvukový přístroj na určování
tloušťek tzv. tloušťkoměr a přístroj ECHOMETR, jenž přímo
určuje absolutní rychlost ultrazvuku při průchodu
materiálem. Rychlost zvuku silně souvisí s mechanickými,
resp. se strukturními vlastnostmi materiálu, včetně modulu
pružnosti. Jejím určením lze odvodit například pevnost
odlitku v daném místě. Poněvadž měření rychlostí je
nyní velmi přesné, lze jím stanovit moduly pružnosti.
Akustické vlny prostupují materiálem tím hůře, čím větší
je množství a velikost vnitřních nespojitostí. Rozhraní
matrice grafit tak odrazí značnou část amplitudy
akustické vlny. Přímé šíření akustické vlny litinou
je po několika odrazech od grafitu vyčerpáno a rozptýleno.
Dráha matrici pak závisí na labyrintu grafitových útvarů
[50].
8.9. Určení mechanických vlastností nedestruktivními
metodami
Pro určení závislostí mezi mechanickými veličinami
jako je např. pevnost, tvrdost a další, a vhodně měřitelnou
veličinou - rychlosti šíření ultrazvuku je, přes určité
pokroky v oblasti popisu chování materiálů z hlediska
atomové struktury a mikrostruktury, pro praktické účely
stále nutné zjišťovat korelační vztahy experimentálně.
Z lit. [49] se dozvídáme, že pro stanovení závislostí
relativní ultrazvukové rychlosti (absolutní rychlost
ultrazvuku podělena rychlosti šíření UV v oceli) na
mechanických vlastnostech, byla provedena měření na dvou
souborech. První dávka obsahovala 206 vzorků a druhá 125
vzorků, které byly získány náhodným výběrem za určité
údobí z kýlových bloků odlévaných v ZŤS Olomouc. K měření
bylo použito přístroje K-metru a D-metru (firmy Krautkrimer).
Pro přesnější údaje odkazuji na lit. [49].
Tyto výsledky však vykazují malý index korelace, proto
autor doplnil vztahové rovnice údaji o tvrdosti, měřených
na stejném místě odlitku. Tím autor dosáhl vyšší přesnosti.
Tvrdost v kombinaci s rychlostí průchodu ultrazvukových vln
nám komplexněji může popsat chování ve stěně odlitku,
kde provádíme měření (povrchová vrstva - měření
tvrdosti, rychlost ultrazvuku - průchod celou stěnou). Dalšího
zpřesnění došlo použitím rovnic vyšších řádů.
Navíc je výsledek měření závislý na použitém měřícím
přístroji ( K-metr a D-metru) - přesnost při odečítání
(mechanický ukazovatel nebo digitální).
V [50] jsou dále uváděny následující vztahy. Pro litinu
s kuličkovým grafitem autor určil závislost Youngova
modulu a pevnosti litiny (v rozmezí pevnosti 500 až 900 MPa)
a Modulu pružnosti od 174 až 178 000 MPa.
Autor [50] ve své práce využívá pro určení Rm i měření
elektrických a magnetických veličin u kovů, jakožto
kontrolní metody pro určování mechanických vlastností
odlitků.
Použity byly: a) měrný el. odpor r
b) koercitivní síla Hc
c) remanentní indukci Br
d) magnetickou indukci Bl resp. intenzitu magmetického pole H.
Autor získal vysoké koeficienty korelace a ukázal, že
tento přístup je možný.
8.10. Měření teploty termočlánky
Pro měření křivek chladnutí je nejvhodnější zvolit
měření teploty pomocí termoelektrického teploměru -
termočlánku. Princip termočlánku je založen na principu
termoelektrického napětí, které vzniká vlivem rozdílu
teplot na jednotlivých koncích dvou rozdílných vodičů.
Tyto vodiče jsou na pevném konci (dříve nazývaný teplý
spoj) a na srovnávacím konci (dříve studený spoj)
spojeny. Na konci srovnávacího vedení je připojen na
milivoltmetr. Termoelektrické napětí závisí na rozdílu
teplot T1 a T2 měřených míst a na druhu použitých kovů
pro termočlánek.
Každý termočlánek je nutno při měření chránit. Nejčastěji
se používá keramická ochrana (korund) a dále je obalen
ochranným pláštěm z kovu NiCr nebo Ni.
V praxi ovlivňují dosažitelnou přesnost především dva
faktory, teplota srovnávacích spojů (vliv teploty okolí) a
úbytek napětí vlivem skutečných odporů v obvodu. Pro
odstranění vlivu teploty srovnávacích spojů používáme
řady kompenzací. V laboratořích se dá použít vložení
spoje do lázně o teplotě 00C. V praxi (v provozu
sléváren) lze použít kompenzaci teploty pomocí
termostatu, nebo elektricky.
.
Stáhnout
PDF soubor s kap 5 - 9 (3,8 MB)
Předcházející kapitola: 7.
Přehled simulačních programů
Následující kapitola: 9.
Termofyzikální vlastnosti látek
Upozornění: Pokud
použijete část z moji disertační práce, dodržujte
Autorský zákon a dbejte na správnost citací |