TCVN8189:2009

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8189:2009 (ISO 2738 : 1999) về Vật liệu kim loại thiêu kết, trừ hợp kim cứng - Vật liệu kim loại thiêu kết thẩm thấu - Xác định khối lượng riêng, hàm lượng dầu và độ xốp hở TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8189 : 2009 ISO 2738 : 1999 VẬT LIỆU KIM LOẠI THIÊU KẾT, TRỪ HỢP KIM CỨNG - VẬT LIỆU KIM LOẠI THIÊU KẾT THẨM THẤU - XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG, HÀM LƯỢNG DẦU VÀ ĐỘ XỐP HỞ Sintered metal materials, excluding hardmetals - Permeable sintered metal materials - Determination of density, oil content and open porosity Lời nói đầu TCVN 8189 : 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 2738 : 1999. TCVN 8189 : 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 17 Thử cơ l ý kim loại biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ K hoa học và Công nghệ công bố. VẬT LIỆU KIM LOẠI THIÊU K Ế T, TRỪ HỢP KIM CỨNG - VẬT LIỆU KIM LOẠI THIÊU K Ế T TH Ẩ M THẤU - XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG, HÀM LƯỢNG D Ầ U VÀ Đ Ộ XỐP H Ở Sintered metal materials, excluding hardmetals - Permeable sintered metal materials - Determination of density, oil content and open porosity 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng riêng, hàm lượng dầu và độ xốp h ở của vật liệu kim loại thiêu kết thẩm thấu. Tiêu chuẩn này áp dụng đặc biệt cho ổ trục kim loại xốp và chi tiết kết cấu được chế tạo bằng ép và thiêu kết bột kim loại. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên b ả n được nêu. Đối với tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả các sửa đổi). ISO 758, Liquid chemical p roducts for industrial use - Determination of density at 20 ° C (Sản phẩm hóa học l ỏ ng dùng trong công nghiệp - Xác định khối lượng riêng tại 20 °C) . ISO 13944 , Lubricated metal - powder mixes - Determination of lubricant content - Modi f ied Soxhlet extraction method (Hỗn hợp bột kim loại được bôi trơn - Xác định thành phần chất bôi trơn - Phương pháp triết Soxhlet cải tiến). 3. Ký hiệu và tên gọi Bảng 1 - Ký hiệu và tên gọi Ký hiệu Tên gọi Đơn v ị m 1 Khối lượng ban đầu của mẫu thử g m 2 Khối lượng của mẫu thử sau khi loại bỏ dầu và làm khô g m 3 Khối lượng của mẫu thử sau tẩm toàn bộ g m a Khối lượng của mẫu thử sau tẩm toàn bộ hoặc một phần cộng với khối lượng thiết b ị đỡ (ví dụ dây treo) cân trong không khí g m w Khối lượng của mẫu thử sau tẩm toàn bộ hoặc một phần cộng với khối lượng thiết bị đỡ (ví dụ dây treo) cân trong nước g V Thể t í ch của mẫu thử cm 3 r w Khối lượng riêng của nước sử dụng g/cm 3 r 1 Khối lượng riêng của dầu ban đầu có trong mẫu thử a g/cm 3 r 2 Khối lượng riêng của dầu t ẩ m được sử dụng a g/cm 3 a Khối lượng riêng của dầu được giả thiết là đã biết hoặc nếu không phải được xác định phù hợp với ISO 758 4. Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau đây. 4.1. Khối lượng riêng (density) Khối lượng riêng của mẫu thử có thể được biểu thị theo hai cách: 4.1.1 . Khối lượng riêng khô (dry density) Khối lượng sau sấy chia cho th ể tích. 4.1.2 . Kh ố i l ượ ng riêng sau t ẩ m toàn bộ (kh ố i lượng riêng ướt ) ( f ully impregnated density (wet density)) Khối lượng sau t ẩ m toàn bộ chia cho thể tích. 4.2. Hàm lượng dầu (oil content) Hàm lượng dầu của mẫu thử có thể được biểu thị theo hai cách: 4.2.1 . Ph ầ n trăm theo thể tích (percentage by volume) Thể t í ch của dầu chia cho thể t í ch của mẫu thử nhân với 100. 4.2.2 . Phần trăm thể tích của độ xốp h ở (percentage of the volume of the open porosity) Thể tích của dầ u chia cho thể tích của độ xốp h ở nhân với 100. 4.3. Độ xốp h ở (của mẫu thử) (open porosity (of the test piece)) Hàm l ượng dầu sau t ẩ m toàn bộ chia cho thể tích của mẫu thử nhân với 100 được biểu thị giống như tỷ l ệ ph ầ n trăm theo thể tích. 4.4 . Thể tích (của mẫu thử) (volume (of the test piece)) Thể tích toàn bộ bao gồm cả các lỗ xốp. 5. Quy trình thử Tùy thuộc vào đặc tính được xác định, tiến hành một vài hoặc tất c ả quy trình thử trong Điều 8. Bảng 2 th ể hiện quy trình thử tiến hành cho các t í nh chất được xác định. Các giá trị thu được cho các thông số khác được suy từ các công thức tương ứng trong Điều 9. Bảng 2 - Quy trình thử Quy trình thử Ký hiệu cho kết quả đạt đ ượ c Đặc tí nh đ ượ c xác định Khối l ượng riêng Hàm lư ợng dầu Độ xốp hở Khô Sau t ẩ m toàn bộ % (th ể tích) % độ xốp h ở Khối lượng ban đầu của mẫu thử (xem 8.1) m 1 x x Tách d ầ u trong các lỗ xốp của mẫu thử (xem 8.2) x x x x Xác định khối lượng của mẫu thử sau tách dầu và l à m kh ô (xem 8.3) m 2 x x x x T ẩ m toàn bộ mẫu với dầu đã biết khối lượng riêng (xem 8.4) x x x X á c định khối lư ợ ng của mẫu sau t ẩ m toàn bộ (xem 8.5) m 3 x x x X á c định th ể tích của mẫu thử (xem 8.6) V x x x x 6. Thiết bị, dụng cụ 6.1. Cân phân tích , đủ khả năng và độ chính xác tới 0,01 %. 6.2. Bình chiết Soxhlet , với dung môi dầu. 6.3. Thiết bị cân mẫu thử trong không khí và trong chất lỏng CH Ú THÍCH: Chất lỏng thường sử dụng là nước (Xem Hình 1, Hình 2 và Hình 3). 6.4. Bình chứa , đủ rộng để chứa mẫu thử và thiết bị cho việc cân, chứa chất được chưng cất hoặc chất đã khử ion hóa và tốt nhất là nước đã loại khí pha thêm hóa chất ẩm từ 0,05 % (thể tích) đến 0,10 % (thể tích). 6.5. Thiết bị tẩm d ầ u cho mẫu thử trong chân không 6.6. Dầu t ẩ m , đ ã biết khối lượng riêng (xem ISO 758 đối với việc xác định khối lượng riêng của chất lỏng). 6.7. Nhiệt kế , độ chính xác tới ± 0,5 ° C . 7. Mẫu thử 7.1. Thông thường, mẫu thử là miếng nguyên. Trường hợp không thể, mẫu thử có thể được cắt hoặc đập thành các m ẫ u nh ỏ hơn để dễ dàng cho các công đoạn khác nhau. Thích hợp nhất là chỉ kiểm tra phần giới hạn của bộ phận. 7.2. Nếu mẫu thử có khối lượng nh ỏ hơn 5 g, mẫu thử phải được kiểm tra theo nhóm để nhận được giá trị trung bình. 7.3. Bề mặt của mẫu thử không bị bám bụi, mỡ hoặc các loại vật liệu khác. 7.3. Bề mặt của mẫu thử không được có dầu dư th ừ a. Khi loại bỏ dầu th ừ a với vật liệu hấp thụ dầu, cần tránh loại bỏ dầu trong các lỗ xốp. CHÚ THÍCH: Sự có mặt của dầu thừa trên b ề mặt của mẫu thử có nhiều khả năng xảy ra sau khi xử lý ngâm mẫu. 8. Quy trình thử 8.1. Xác định khối lượng ban đầu của mẫu thử Cân mẫu thử trong điều kiện giao nhận, thu được m 1 . CHÚ THÍCH: Nếu biết chắc mẫu thử không chứa dầu, quy trình mô tả tại 8.2 và 8.3 được bỏ qua. Trong trường hợp n à y, m 1 thay thế m 2 trong công thức tại 9.1 và 9.3. 8.2. Loại bỏ d ầ u từ m ẫ u thử bằng chiết dung môi Với mẫu thử có khối lượng riêng trung bình và chiều dày mỏng, ngâm khoảng 3 h và mười lần thay đ ổ i dung môi là yêu cầu để loại bỏ dầu khỏi mẫu thử. Với mẫu có khối lượng riêng lớn v à dày hơn, có thể nâng thành 24 h. CHÚ THÍCH 1: Bình chiết Soxhlet là thiết bị thuận tiện cho việc ngâm mẫu trong dung môi dầu ấ m mới đ ược chưng c ấ t. Tỷ lệ chưng c ấ t xác định số lượng các chu trình và số lượng các dung môi đã thay đổi. Sự tương ứng của đơn vị Soxhlet được mô tả trong ISO 13944. Tiếp tục chiết tới khối lượng không đổi sau khi làm bay hơi các dung môi còn lại trong lỗ xốp. CHÚ THÍCH 2: Kinh nghiệm sẽ chỉ dẫn thời gian chiết tốt nhất và tỷ lệ chưng cất sử dụng. Làm khô mẫu t ớ i khối lượng không đổi (nghĩa là cho đến khi việc giảm khối lượng do lần chiết cuối cùng không vượt quá 0,01 % ở nhiệt độ cao hơn điểm sôi của dung môi 20 ° C ) sau đó làm lạnh trong bình hút ẩm và cân. Chọn dung môi sao cho đảm bảo hò a tan dầu hoàn toàn. Yêu cầu này phải được kiểm tra riêng rẽ. Dung môi được sử dụng phải được nêu trong báo cáo thử nghiệm. Với các mục đích kiểm tra thực tế, có thể sử dụng các phương pháp loại bỏ dầu khác (chẳng hạn như nung dưới nhiệt độ thiêu kết trong môi trường bảo vệ). Trong trường hợp có tranh chấp, thì phương pháp chiết Soxhlet c ả i tiến phải là phương pháp chuẩn (xem ISO 13944). 8.3. Xác định kh ố i lư ợn g mẫu khô Cân mẫu thử sau chiết bằng dung môi và làm khô để thu được m 2 . 8.4. Tẩm dầu và phủ b ề mặt 8.4.1. Tẩm toàn bộ (để xác định độ xốp h ở ) Nhúng mẫu thử trong dầu, đựng trong bình chứa phù hợp có khả năng chịu độ chân không. Giảm áp suất trên bề mặt dầu tới áp suất lớn nhất 70 kPa. Tiếp tục duy trì ở áp suất thấp cho tới khi không xuất hiện bong bóng trên bề mặt dầu. Phục hồi áp suất trong trong buồng chân không tới áp suất khí quyển. Cho phép mẫu thử được nhúng trong dầu trong khoảng thời gian 10 min. CHÚ THÍCH 1: Đối với đa số kim loại xốp, xử lý một lần chân không là đủ để đảm bảo tẩm toàn bộ. Trong một số trường hợp, xử lý hai lần chân không là c ầ n thiết để đạt được tẩm toàn bộ. Điều này có thể được thiết lập bằng cách giảm áp lực lần thứ hai, và nếu không có thêm bong bóng khí xu ấ t hiện, có thể khẳng định rằng lần xử lý đầu ti ê n đã đạt được tẩm toàn bộ. Dầu phải hoàn toàn không trộn lẫn với nước và phải làm ướt kim loại xốp. CHÚ THÍCH 2: Nói chung tại 40 ° C d ầ u có độ nhớt trong khoảng từ 22 mm 2 /s tới 68 mm 2 /s 1) tương ứng với ISO VG 22 tới VG 68 được quy định trong ISO 3448. Với dầu có độ nhớt th ấ p, việc t ẩ m sẽ nhanh hơn dầu có độ nhớt cao. Lấy mẫu thử ra khỏi dầu, cho phép làm khô và loại bỏ dầu thừa trên bề mặt như mô tả trong 7.4. 8.4.2. Tẩm một ph ầ n (thích hợp để xác định thể tích) Các yêu cầu đối với dầu giống như quy định trong 8.4.1. Nhúng mẫu thử trong dầu nóng (70 ° C ± 10 °C) cho tới khi không có bong bóng khí xuất hiện. Làm nguội mẫu thử đến nhiệt độ phòng trong khi vẫn nhúng trong dầu bằng cách lấy mẫu từ dầu nóng và nhanh chóng chuyển vào dầu nguội. Lấy mẫu đã làm nguội từ dầu nguội, cho phép làm khô và loại bỏ dầu thừa trên bề mặt như mô tả trong 7.4. 8.4.3. Phương pháp phủ bề mặt (thích hợp để xác định thể tích) Phủ các bề mặt xốp của mẫu thử với màng mỏng, bằng sức căng bề mặt, ngăn nước vào các lỗ xốp. Dưới đây là những biện pháp kỹ thuật phù hợp với từng loại kim loại xốp riêng. Tuy nhiên, trước khi sử dụng, đầu tiên phải xác lập hiệu quả kỹ thuật đối với loại và hình dạng của kim loại xốp. 8.4.3.1. Vazơlin Bôi lên bề mặt của mẫu thử vazơlin và loại bỏ lượng thừa. 8.4.3.2. Silicon Nhiều s ilicon lỏng tạo thành màng m ỏ ng bề mặt không bị thấm nước. Tẩm mẫu thử vào trong s ilicon lỏng hoặc dung dịch loãng của s ilicon lỏng trong dung môi thích hợp và làm khô tới khối lượng không đổi. 8.4.3.3. Paraphin Tẩm lên mẫu thử dung dịch 5 % của paraphin trong dung môi thích hợp và làm khô tới khối lượng không đổi. 8.5. Xác định kh ố i lượng của mẫu thử sau t ẩ m toàn bộ Cân mẫu thử sau khi đã tẩm toàn bộ để thu được m 3 . 8.6. Xác định thể tích của mẫu thử 8.6.1. Xác định thể tích V của mẫu thử bằng cách cân trong không khí thu được m a , và sau đó nhúng trong nước hoặc chất lỏng khác đ ã biết khối lượng riêng r w thu được m w . Thể tích V tính bằng cm 3 thu được bởi công thức: 8.6.2. Với kim loại xốp, về bản chất, chất lỏng sử dụng không được hấp thụ bởi những lỗ xốp. Vì lý do này, các lỗ xốp được t ẩ m dầu, và nước được sử dụng như là chất lỏng thử. Nhưng không phải luôn luôn cần thiết phải tẩm toàn bộ mẫu; vì vậy phải chắc chắn r ằ ng không có nước thoát ra khỏi các lỗ xốp khi mẫu thử được nhúng trong nước, mẫu thử có thể được nhúng một phần hoặc được phủ bề mặt như mô tả trong 8.4.2 và 8.4.3. Tuy nhiên, phương pháp chuẩn là mẫu thử được tẩm dầu toàn bộ như mô tả trong 8.4.1. CHÚ TH Í CH: Sau khi cân trong nước, mẫu thử nên được cân l ạ i trong không khí (loại b ỏ nước bám vào) để khẳng định r ằ ng không c ó nước được h ấ p thu. 8.6.3. H ì nh 1, Hình 2 và Hình 3 cho thấy phương pháp treo lơ l ử ng mẫu thử trong suốt thời gian cân. Nhìn chung, khối lượng và thể tích của thiết bị càng nh ỏ càng tốt. Đường kính tối đa nên dùng của dây treo bằng thép không g ỉ với khối lượng khác nhau được cho trong B ả ng 3. Giỏ nhúng cũng nên làm bằng thép không gỉ (xem Hình 1). B ả ng 3 - Đường kính dây nên dùng Khối lượng g Đường kính dây mm khối lượng <> 0,12 50 ≤ khối lượng <> 0,25 200 ≤ khối lượng <> 0,40 600 ≤ khối lượng ≤ 1 000 0,50 8.6.4. Mẫu thử có thể được treo từ một đoạn dây m ỏ ng, t ổ ng khối lượng của mẫu thử và dây đã được xác định trong không khí v à trong nước. Đã có lượng thừa đối với thể tích của dây nhúng trong nước, nhưng lượng thừa này rất nh ỏ khi so sánh với thể tích của mẫu thử. Lượng thừa này có thể xác định bằng cách cân dây trong không khí, sau khi nhúng đủ sâu trong nước, chỉ phần dây trên bề mặt. Ngoài ra, chiều dài của dây nhúng có thể được xác định, và thực hiện việc hiệu chỉnh trên cơ sở đã biết khối lượng của một đơn vị chiều dài dây. 8.6.5. Phải đảm bảo rằng các bọt khí được loại b ỏ từ bề mặt mẫu thử và thiết bị đỡ. Nên cho thêm vào nước 0,05 % (thể tích) tới 0,10 % (thể tích) hóa chất ẩm. 8.6.6. Mẫu thử và nước phải ở cùng một nhiệt độ. Thông thường, nhiệt độ nằm trong khoảng từ 18 ° C tới 22 ° C và khối lượng riêng r w của nước trong khoảng nhiệt độ này vào khoảng 0,988 g/cm 3 . Với nhiệt độ nằm ngoài khoảng này, khối lượng riêng của nước được lấy trong Bảng 4. Bảng 4 - Khối lượng riêng của nước không có không khí 2) Nhiệt độ ° C Khối lượng riêng g/cm 3 Nhiệt độ ° C Khối lượng riêng g/cm 3 18 0,998 6 25 0,997 0 19 0,998 4 26 0,996 8 20 0,998 2 27 0,996 5 21 0,998 0 28 0,996 2 22 0,997 8 29 0,995 9 23 0,997 5 30 0,995 6 24 0,997 3 a) Cân trong không khí m a b) Cân trong nước m w Hình 1 a) Cân trong không khí m a b) Cân trong nước m w Hình 2 a) Cân trong không khí m a b) Cân trong nước m w H ì nh 3 9. Biểu thị kết quả 9.1. Khối lượng riêng Khối lượng riêng khô, t í nh bằng g/cm 3 , được tính theo công thức: Khối lượng riêng sau tẩm toàn bộ (khối lượng riêng ướt), tính b ằ ng g/cm 3 , được t í nh theo công thức: L ấ y khối lượng riêng đến 0,01 g/cm 3 giá tr ị gần nh ấ t . 9.2. Hàm lượng dầu Hàm lư ợ ng dầu, tính theo phần trăm thể tích, được t í nh theo công thức: Lấy hàm lượng dầu đến 0,1 % (thể tích) giá trị gần nhất. Hàm lượng dầu, t í nh theo phần trăm độ xốp h ở, được tính theo công thức: Lấy hàm lượng dầu đến 0,1 % gần nhất theo giá trị tuyệt đối. 9.3. Độ xốp h ở Độ xốp h ở , tính theo phần trăm th ể tích, được tính theo công thức: Lấy độ xốp hở đến 0,1 % (thể tích) giá trị gần nhất. 10. Độ chính xác 10.1. Đối với các chi tiết thiêu kết kim loại đen, khoảng độ lặp lại I r là 0,06 g/cm 3 cho khối lượng riêng khô hoặc ướt. Đây là các điểm 1,6 phần trăm đối với độ xốp. Các kết quả từ cùng một phòng thí nghiệm được xem là đáp ứng mức độ tin cậy 95 % trừ khi chúng sai khác lớn hơn l r . 10.2. Đối với các chi tiết thiêu kết kim loại đen, khoảng khả năng tái lập I r là 0,085 g/cm 3 cho k hối lượng riêng khô hoặc ướt và các điểm 2,4 phần trăm đối với độ xốp. Kết quả thử nghiệm từ hai phòng thí nghiệm khác nhau được xem là đáp ứng mức độ tin cậy 95 % trừ khi chúng sai khác lớn hơn I R . 11. Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm những thông tin sau: a) Số hiệu của tiêu chuẩn này, TCVN 8189; b) Tất cả các chi tiết cần thiết để nhận biết mẫu thử; c) Mẫu thử được chia nh ỏ hay một phần tới hạn được thử (phần đã mô tả); d) Số của mẫu thử phải được thử theo nhóm (đã biết số); e) Các phương pháp sử dụng và kết qu ả thu được; f) Khối lượng riêng ban đầu của dầu trong mẫu thử, cũng như nguồn gốc của giá trị này (đo được, đã biết hay giả thiết) trong trường hợp xác định hàm lượng dầu; g) Tất cả các thao tác không được quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc được xem là tùy chọn; h) Chi tiết tất cả các sự cố có thể ảnh hư ở ng đến k ế t quả thử. THƯ MỤC TÀ I LIỆU THAM KHẢO [1] ISO 3448, Industrial liquid lubricants - ISO viscosity classi f ication (Các chất bôi trơn công nghiệp dạng lỏng - Phân loại tính nhớt theo ISO) . [2] Metrological Han d book 145, Quality Assurance for Measurements, National Institute of Standards and Technology, 1990, p. 10 (Sổ tay hệ thống đo lường 145, Đảm bảo chất lượng của phép đo) . 1) 1 mm 2 /s tương ứng với 1 cSt 2) Xem [2]