ISO 3369 Nieporowate spiekane materiały metalowe i twarde metale – Oznaczanie gęstości

Norma „ISO 3369 Nieprzepuszczalne spiekane materiały metalowe i stopy twarde – Oznaczanie gęstości”, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), opisuje metodę określania gęstości nieprzepuszczalnych spiekanych materiałów metalowych i stopów twardych. Zasada tej metody opiera się na ważeniu próbki najpierw w powietrzu, a następnie w cieczy, a następnie obliczeniu jej gęstości. Norma ISO 2738 ma zastosowanie do określania gęstości przepuszczalnych spiekanych materiałów metalowych.

Gęstość to fundamentalna właściwość, która bezpośrednio wpływa na właściwości mechaniczne, termiczne i elektryczne spiekanych materiałów metalowych i twardych metali, takich jak węglik wolframu czy stopy na bazie żelaza. Norma ISO 3369 jest uważana za istotną z następujących powodów:

• Wytrzymałość i trwałość: Gęstość jest ściśle związana z porowatością. W przypadku materiałów nieprzepuszczalnych (materiałów o minimalnej porowatości otwartej) wyższa gęstość zazwyczaj oznacza mniej pustych przestrzeni, co poprawia wytrzymałość na rozciąganie, odporność na zmęczenie i odporność na zużycie. Na przykład w narzędziach skrawających stała gęstość pozwala narzędziu wytrzymać obróbkę z dużą prędkością bez pękania.
• Przewidywalność wydajności: W zastosowaniach takich jak spiekane koła zębate lub łożyska, precyzyjne dane dotyczące gęstości zapewniają niezawodną pracę pod obciążeniem lub naprężeniem termicznym, weryfikując, czy części spełniają specyfikacje projektowe. Odchylenia mogą prowadzić do przedwczesnej awarii, ponieważ niska gęstość może wskazywać na nadmierną porowatość.
• Spójność funkcjonalna: W komponentach elektronicznych, takich jak magnesy spiekane czy implanty medyczne, gęstość wpływa na właściwości magnetyczne lub biokompatybilność. Norma ta zapewnia, że ​​materiały te działają zgodnie z przeznaczeniem, zmniejszając ryzyko w krytycznych zastosowaniach.

Procedury pobierania próbek muszą być przeprowadzane zgodnie z normą ISO 4489. Objętość próbki badanej musi wynosić co najmniej 0,5 cm³ ^{. W przypadku konieczności} określenia gęstości próbek o objętości mniejszej niż 0,5 cm³ , wykonuje się pojedynczy pomiar, grupując kilka próbek, z których każda ma objętość co najmniej 0,05 cm³ ^. Powierzchnię próbki badanej należy dokładnie oczyścić z przylegających substancji obcych, takich jak brud, tłuszcz i olej.

Podczas przeprowadzania testu, próbka jest umieszczana na górnej półce lub tacy. Dolna półka powinna być całkowicie zanurzona w wodzie, a drut zawieszeniowy swobodnie zwisał z tacy i był częściowo zanurzony w cieczy. Wszystkie pęcherzyki powietrza są usuwane, a próbka jest ważona. Próbka jest umieszczana na dolnej półce lub zawieszana na drucie. Próbka jest opuszczana do pojemnika zawierającego ciecz, upewniając się, że tylko drut zawieszeniowy przenika przez powierzchnię cieczy. Wszystkie pęcherzyki powietrza są usuwane, a próbka jest ważona. Ważenia do 10 g powinny być ważone z dokładnością do 0,1 mg, a ważenia powyżej 10 g powinny być ważone z dokładnością do 0,001 procent. Próbka, ciecz i otaczające powietrze powinny mieć tę samą temperaturę podczas ważenia. Należy określić temperaturę cieczy. W przypadku stosowania wody destylowanej, jej gęstość należy uzyskać z tabeli.

W inżynierii materiałowej, a zwłaszcza w metalurgii proszków, gęstość jest podstawową właściwością wpływającą na wytrzymałość mechaniczną, porowatość i parametry pracy pod obciążeniem. Norma ISO 3369 określa niezawodną metodę hydrostatyczną (opartą na prawie Archimedesa) do badania materiałów nieprzepuszczalnych o minimalnej porowatości otwartej, które nie absorbują wody podczas badania.

Norma ta obejmuje precyzyjną technikę grawimetryczną do obliczania gęstości nieprzepuszczalnych spieków metalowych i twardych metali. Dotyczy ona materiałów wytwarzanych metodą zagęszczania i spiekania proszków, takich jak twarde metale z węglika wolframu lub spiekane elementy na bazie żelaza, w przypadku których nieprzepuszczalność zapobiega przedostawaniu się cieczy podczas pomiaru.

Metoda ta opiera się na ważeniu próbek w powietrzu, zanurzeniu ich w wodzie destylowanej i zastosowaniu poprawki na wyporność z prawa Archimedesa. Nie obejmuje ona materiałów przepuszczalnych (z połączonymi porami) w zakresie normy ISO 2738. Godnymi uwagi wyjątkami są próbki o wysokiej porowatości lub chłonności, a w takich przypadkach użytkownicy powinni stosować metody alternatywne, takie jak piknometria gazowa.

Norma ISO 3369 gwarantuje, że pomiary większości próbek metodą wypierania wody są proste i charakteryzują się dokładnością -0,01 g/cm³ ^. Proces ten priorytetowo traktuje kontrolę środowiska i kalibrację sprzętu, aby zminimalizować błędy spowodowane temperaturą lub napięciem powierzchniowym.

Do testów używany jest następujący sprzęt:

• Waga analityczna z możliwością zawieszenia w celu zanurzenia (czułość plus/minus 0,1 mg).
• Kąpiel w wodzie destylowanej w temperaturze 20 stopni plus/minus 1 stopień.
• Niepochłanialny drut lub kołyska do zawieszenia (np. platyna, nie więcej niż 0,1 g).
• Termometr do pomiaru temperatury wody.

Aby rozpocząć badanie, należy wybrać reprezentatywne próbki (co najmniej trzy na partię) o jednolitym kształcie, bez pęknięć i nalotów. Próbki są czyszczone i suszone w temperaturze 110°C plus/minus 5°C. Masę mierzy się z dokładnością do 0,1 mg. Próbki zawiesza się w wodzie destylowanej (w razie potrzeby odgazowanej). Po ustabilizowaniu (1-2 minuty) rejestruje się masę pozorną. Do obliczeń stosuje się wzór podany w normie. Jeśli wymagana jest wysoka precyzja, koryguje się wypór powietrza. W raportach podaje się średnią gęstość, temperaturę i odchylenia, a także precyzję: powtarzalność na podstawie badań międzylaboratoryjnych nie przekracza 0,2%, powtarzalność nie przekracza 0,5%.

W rezultacie norma ISO 3369 umożliwia inżynierom pewny pomiar gęstości w nieprzepuszczalnych materiałach spiekanych. W miarę jak metalurgia proszków zmierza w kierunku bardziej przyjaznych dla środowiska, wysokowydajnych stopów, norma ta pozostaje niezbędna do połączenia laboratoryjnej precyzji z przemysłową skalowalnością.

Nasza organizacja, z kompetentnym i doświadczonym zespołem, rozumie potrzeby swoich klientów, zapewnia im zaawansowane usługi badawcze, których potrzebują, oraz pomaga im we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym kontekście świadczymy również usługi badawcze zgodnie z normą ISO 3369 „Nieprzepuszczalne spiekane materiały metalowe i stopy twarde – Oznaczanie gęstości”.