удельное электрическое сопротивление, теплопроводность, теплоемкость титанового сплава, как измерить Опции

[Владимир_2010]

Здравствуйте!
Нужно определить (измерить) удельное электрическое сопротивление (Ом*м), теплопроводность (Вт/(м*К)), теплоемкость (Дж/(кг*К)) титанового сплава в диапазоне температур от 20 град. С до 1000 град. С. Есть цилиндр из этого сплава - диаметр 8мм, длинна - по желанию. Подскажите, в каком направлении копать, что читать и т.д. Спасибо.

[Tanya]

Здравствуйте!
Нужно определить (измерить) удельное электрическое сопротивление (Ом*м), теплопроводность (Вт/(м*К)), теплоемкость (Дж/(кг*К)) титанового сплава в диапазоне температур от 20 град. С до 1000 град. С. Есть цилиндр из этого сплава - диаметр 8мм, длинна - по желанию. Подскажите, в каком направлении копать, что читать и т.д. Спасибо.

А зачем Вам все это? Реально нужно, или бумажки?

В первую очередь интересует как измерить удельное электрическое сопротивление.

Если ответите на мои вопросы, подскажу...

[Владимир_2010]

А зачем Вам все это? Реально нужно, или бумажки?
Если ответите на мои вопросы, подскажу...

Значит так. В принципе надо закаливать различные детали из этого сплава титана. Принцип действия по простому - быстро греем в индукторе деталь, потом поливаем водой, а потом великие ученые смотрят в микроскоп и исследуют изменения в структуре сплава, твердость и т.д.
Моя задача была всегда расчет индукторов. Справочные данные для заготовки я всегда брал в справочниках и далее на основе метода конечных элементов и теории поля + расчет тепловой задачи, затем проектировал индукторы. Если данных например для какого-нибудь сплава не было в справочниках то ориентировались всегда на усредненные которые предоставлял заказчик. А индуктор выводили на нужную мощность варьируя частоту инвертора.
В случае с титановым сплавом я предлагаю проектировать закалочный индуктор ориентируясь на данные по чистому титану (которые есть в книжке). Но заказчик не хочет делать так и вначале хочет определить удельное сопротивление этого титанового сплава. В принципе то логику понять можно - от удельного сопротивления и частоты зависит глубина закаливаемого слоя. А это для них очень важный параметр. Ну вот и предлагают мне для начала на досуге измерить это сопротивление, естественно за бесплатно и за спасибо . Я сразу же начал их спрашивать про проволку - смогут ли они из этого сплава сделать проволку тонкого сечения - дальше то дело техники. Ответ такой - нет, минимум диаметр 8 мм.

[Tanya]

Значит так. В принципе надо закаливать различные детали из этого сплава титана. Принцип действия по простому - быстро греем в индукторе деталь, потом поливаем водой, а потом великие ученые смотрят в микроскоп и исследуют изменения в структуре сплава, твердость и т.д.
Моя задача была всегда расчет индукторов. Справочные данные для заготовки я всегда брал в справочниках и далее на основе метода конечных элементов и теории поля + расчет тепловой задачи, затем проектировал индукторы. Если данных например для какого-нибудь сплава не было в справочниках то ориентировались всегда на усредненные которые предоставлял заказчик. А индуктор выводили на нужную мощность варьируя частоту инвертора.
В случае с титановым сплавом я предлагаю проектировать закалочный индуктор ориентируясь на данные по чистому титану (которые есть в книжке). Но заказчик не хочет делать так и вначале хочет определить удельное сопротивление этого титанового сплава. В принципе то логику понять можно - от удельного сопротивления и частоты зависит глубина закаливаемого слоя. А это для них очень важный параметр. Ну вот и предлагают мне для начала на досуге измерить это сопротивление, естественно за бесплатно и за спасибо . Я сразу же начал их спрашивать про проволку - смогут ли они из этого сплава сделать проволку тонкого сечения - дальше то дело техники. Ответ такой - нет, минимум диаметр 8 мм.

Пошлите их в правильном направлении. Пусть найдут себе сканирующий калориметр до 1000 градусов и договорятся там сами. И нужно, наверное в инертной атмосфере... Они же ученые, а не Вы.
И удельное сопротивление. Хотите сами - подскажу. По потерям.... по скорости падения в магнитном поле (никогда не бросали алюминиевую фольгу в зазор магнита?) Сравнительным методом.
Теплопроводность - элементарно при низких температурах, сложно при высоких. Обычно у сплавов теплопроводность и электропроводность слабо зависят от температуры.

[Владимир_2010]

вопрос по теплоемкости наверное действительно снимается.
сопротивление. т.е. по простому - постоянный ток, подаем милливольты на заготовку сплава и меряем ток?! надо только подумать как равномерно прогревать заготовку и просто измерять ток, напряжение, температуру.

И удельное сопротивление. Хотите сами - подскажу. По потерям.... по скорости падения в магнитном поле (никогда не бросали алюминиевую фольгу в зазор магнита?) Сравнительным методом.

нельзя ли поподробней развить эту мысль - про скорость падения в магнитном поле. может что то можно почитать. спасибо.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 19 2010, 11:54

[Tanya]

вопрос по теплоемкости наверное действительно снимается.
сопротивление. т.е. по простому - постоянный ток, подаем милливольты на заготовку сплава и меряем ток?! надо только подумать как равномерно прогревать заготовку и просто измерять ток, напряжение, температуру.

нельзя ли поподробней развить эту мысль - про скорость падения в магнитном поле. может что то можно почитать. спасибо.

Про теплопроводность при низких температурах. Берется стержень удобной длины (тут надо немного подумать).
Отступая от концов, прикрепляется два проводочка (тут нужно пробовать разные материалы для получения хорошей термоЭДС). Получается настоящая термопара с двумя спаями. Ее можно прокалибровать немного...
На один конец крепится теплоизолированный нагреватель. Стержень тоже теплоизолируется. Нагреватель дает тепловой поток, термопара - разность температур.
Про падение в магнитном поле... Решите задачку. В неоднородном поле падает металлическое кольцо. Найти установившуюся скорость. Можно разнообразить... Вы же индукторщик. Кольцо надевается на стержень, торчащий из катушки, через которую... можно импульсы... можно - переменный ток. Колечко левитирует...
Варианты - измеряется затухание колебаний механической системы с прикрепленным колечком, помещенным в неоднородное магнитное поле... Вы ведь можете отрезать блинчик и просверлить в нем отверстие...
Только... они же Вам не платят за это... Странно.

[Владимир_2010]

Про падение в магнитном поле... Решите задачку. В неоднородном поле падает металлическое кольцо. Найти установившуюся скорость.

Тут анализ вести надо будет в трехмерной постановке - это очень трудоемко. Хотя я может не совсем понял идею. И как это реализовать - однородное магнитное поле и что бы кольцо вышло на падение с постоянной скоростью. Это надо катушку метров десять мотать что ли?! Пасните мысль - очень интересно ради спортивного интереса. Есть ли картинки куда можно посмотреть и почитать методу - или это просто идея?!

Кольцо надевается на стержень, торчащий из катушки, через которую... можно импульсы... можно - переменный ток. Колечко левитирует...
Варианты - измеряется затухание колебаний механической системы с прикрепленным колечком, помещенным в неоднородное магнитное поле... Вы ведь можете отрезать блинчик и просверлить в нем отверстие...

Насчет левитации в переменном магнитном поле от катушки (т.е. если задача осесимметричная и задачу можно решать в плоской постановке, т.е. не трехмерная) я думал - но если метода не разработана, то мне это будет очень долго считать все самому. Хотя в принципе можно по простому собрать катушку-электромагнит + цилиндр из заготовки у которой нужно померить сопротивление. Измеряем высоту на которой весит заготовка + можем судить о силе, далее обратно пересчитываем магнитную задачу и определяем сопротивление. Но только это что то больно сложно будет - усилие и высоту пересчитывать в ом*м, да еще и приврать могу в расчетах - погрешность будет. Есть ли литература по этому методу или надо заниматься самодеятельностью?!
Я проще тогда полый цилиндр засуну в индуктор и померю как изменяется сопротивление системы индуктор+заготовка. Хотя конечно там тоже сложные зависимости и будет погрешность измерений * неидеальные расчеты

Самое то простое наверное постоянный ток и милливольты. Но только что то они сами это думали сделать и не сделали

ЙКЛМН! Да у Вас знаний - на 10 таких задач! Почему эта вызвала затруднения?

Я не знаю в чем сложность - возможно в том что я руками вообще плохо что то делаю и не мое это. Но я сразу до чтения книг по метрологии говорил - на постоянном токе меряем сопротивление и все. А мне отвечают: типа сечение большое, сопротивление маленькое, токи большие. Я только понять не могу что такая проблема что ли милливольты подать, и замерить ток и напряжение с этого прутка (8мм диаметр)?! Ну правда как греть, как простую установку создать, что бы равномерно температура была по сечению - это вопрос.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 19 2010, 13:44

[Tanya]

Тут анализ вести надо будет в трехмерной постановке - это очень трудоемко. Хотя я может не совсем понял идею. И как это реализовать - однородное магнитное поле и что бы кольцо вышло на падение с постоянной скоростью.

Самое то простое наверное постоянный ток и милливольты. Но только что то они сами это думали сделать и не сделали

Вы не поняли - поле неоднородное. Перпендикулярно плоскости кольца. Можно решить другую задачу - двигаем кольцо с постоянной скоростью. Найти силу. Задача для школьников. Предлагалось ее решить, чтобы узнать, как будут затухать колебания. Второй вариант. В кольце меняется поток от нуля до конечного значения. Найти приращение импульса. Во всех случаях можно сравнивать с кольцом из известного материала.
Вы шунты видели? Если сможете сошлифовать до тонкой однородной пластинки, может пройти идея измерения по закону Ома. Ток переменный, а то термоЭДС замучает.

[Владимир_2010]

Вы не поняли - поле неоднородное. Перпендикулярно плоскости кольца. Можно решить другую задачу - двигаем кольцо с постоянной скоростью. Найти силу. Задача для школьников. Предлагалось ее решить, чтобы узнать, как будут затухать колебания. Второй вариант. В кольце меняется поток от нуля до конечного значения. Найти приращение импульса. Во всех случаях можно сравнивать с кольцом из известного материала.

Мне тогда надо будет измерять магнитное поле в пространстве? Я датчику тока и напряжения доверяю, а вот эти измерения - тут же будут большие погрешности и как бы лженауки не вышло потом при расчете сопротивления по этим показаниям. Метода эта описана где-нибудь? Очень интересно. Спасибо.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 19 2010, 14:03