Какво представлява тестването за точка на образуване на мехурчета за порести метални филтри? Пълно ръководство

Синтерован метален филтър може да бъде специфициран като „5 μm“, но само това число не казва на инженера размера на най-големия му отворен път на потока. За порести метали с взаимосвързана триизмерна мрежа от пори това разграничение е от значение: необичайно голяма пора може да повлияе на целостта, консистенцията и защитата на филтъра надолу по веригата, дори когато номиналната стойност на порите изглежда правилна.

Това е една от причинитетестване на точката на кипенесе използва широко в контрола на качеството на порести метални компоненти.

За синтеровани метали, една от най-подходящите препратки еISO 4003:1977,Пропускливи синтеровани метални материали — Определяне на размера на порите при тест за мехурчета[1]. Стандартът се прилага за филтри, порести лагери, порести електроди и други синтеровани компоненти с взаимосвързана порьозност. Важно е да се отбележи, че ISO описва теста с мехурчета предимно катотест за контрол на качеството, а не метод за определяне на точен размер на порите, пълно разпределение на размера на порите или степен на филтриране. ISO 4003 беше преразгледан и потвърден за последно през 2022 г. и остава актуален. [1]

Това разграничение е от основно значение за правилното разбиране на теста за точка на кипене.

На практика, тестът за точка на кипене отговаря на полезен инженерен въпрос:

При какво налягане газът може първо да измести омокрящата течност от най-голямата ефективна пора в тази пореста структура?

Отговорът може да помогне на производителите и потребителите да оценят консистенцията на порите, да открият необичайно големи пътища на потока, да сравнят производствените партиди и да проверят дали порестият метален компонент отговаря на договорената спецификация за качество.

---

Какво е тестване на точката на мехурчета?

Тестването на точката на образуване на мехурчета е техника с мокър поток, използвана за характеризиране на най-голямата ефективна отворена пора в порест материал.

Основният принцип е сравнително прост.

Порестият филтър първо се насища напълно с омокряща течност. Поради повърхностното напрежение и капилярните сили, течността остава вътре във взаимосвързаните пори.

След това към едната страна на мокрия филтър се прилага газово налягане – обикновено чист сгъстен въздух или азот.

С постепенното увеличаване на налягането, то в крайна сметка става достатъчно, за да преодолее капилярната сила, задържаща течността вътре в най-голямата ефективна пора. Газът преминава през тази пора и произвежда мехурчета от противоположната страна.

Налягането, свързано с началото на определеното условие за образуване на мехурчета, се нарича:

Налягане в точката на мехурчета

ASTM F316, макар и написан за мембранни филтри, а не специално за синтеровани метални филтри, описва същия основен капилярен принцип: минималното налягане, необходимо за изтласкване на омокряща течност от пората, зависи от диаметъра на пората, повърхностното напрежение на течността и условията на омокряне. [2]

Един прост начин да помислите за това

Представете си няколко много малки капилярни тръбички, пълни с течност.

Необходимо е по-голямо налягане, за да се изтласка течността от тясна тръба, отколкото от широка.

Същият общ принцип важи и за взаимосвързан порест материал:

По-големи ефективни пори → по-ниско необходимо налягане

По-малка ефективна пора → по-високо необходимо налягане

Ето защо налягането в точката на кипене предоставя информация за най-голямата ефективна пора в порестия филтър.

Но има едно важно ограничение:

Това разграничение става особено важно при оценката на синтеровани порести метали.

---

Как работи тестът за точка на мехурчета?

Типичният тест за точка на кипене включва четири основни етапа.

Стъпка 1: Намокрете напълно порестия филтър

Порестият метален компонент е напоен с подходяща омокряща течност.

Течността трябва да навлезе в отворените, взаимосвързани пори, а не просто да намокри външната повърхност.

В зависимост от процедурата на изпитване и материала, подходящите течности могат да включват течности на алкохолна основа или други определени тестови течности.

Омокрящата течност е важна, защотоповърхностно напрежениепряко влияе върху връзката между налягането и изчисления диаметър на порите.

Това означава:

Данните за налягане на точката на кипене без информация за тестваната течност и метод са непълни.

Две лаборатории могат да тестват номинално идентични филтри, използвайки течности с различно повърхностно напрежение, и да получат различно налягане на точката на кипене, без непременно някоя от лабораториите да греши.

---

Стъпка 2: Постепенно прилагайте газово налягане

Газово налягане се прилага към едната страна на омокрения порест филтър.

Налягането трябва да се повишава контролирано.

Първоначално капилярната сила на омокрящата течност предотвратява преминаването на газ през мрежата от пори, запълнена с течност.

С увеличаване на диференциалното налягане, газът започва да измества течността от най-лесния път на потока.

---

Стъпка 3: Определете точката на мехурчене

При определено налягане газът пробива през ефективна пора и мехурчетата стават видими от страната надолу по течението.

В зависимост от определената процедура за изпитване, операторът или инструментът определя дефинираното условие за точка на кипене.

ASTM F316 описва налягането на точката на кипене като налягане, при което се появява постоянен поток от мехурчета по време на метода за мембранно изпитване. [2]

Следователно, за индустриалния контрол на качеството е важно доставчиците и клиентите да се споразумеят за метода на изпитване и крайната точка, вместо да сравняват стойности на налягането, без да знаят как са получени.

---

Стъпка 4: Запишете налягането и оценете резултата

Резултатът може да бъде отчетен като налягане, например:

•kPa bar psi

Може също да се преобразува вразмер на порите при тест за мехурчетаизползвайки зададената връзка между налягането, свойствата на омокрящата течност и геометрията на порите.

За контрол на качеството в производството, производителите могат да сравнят този резултат с договорен диапазон на приемане или исторически данни от процеса.

 

---

Как налягането в точката на мехурчета е свързано с размера на порите?

Физическият принцип, който стои зад теста за точка на кипене, произтича от капилярното налягане.

Често използвана опростена зависимост е:

D = 4γ cosθ / ΔP където:

•D= ефективен диаметър на порите

•Γ= повърхностно напрежение на омокрящата течност

•Θ= ъгъл на контакт между течността и повърхността на пората

•ΔP= диференциално налягане в точката на кипене

Връзката ни казва нещо много полезно:

Следователно:

Това е полезно за сравняване на подобни филтри, произведени и тествани при контролирани условия.

Уравнението обаче не бива да ни изкушава да си представим синтерован метален филтър като сноп от идеално цилиндрични капилярни тръбички.

Не е така.

---

Инженерна проницателност: Синтерована метална пора не е перфектна дупка

Тук интерпретирането на данните за точката на кипене става по-интересно.

Лазерно пробита плоча може да съдържа геометрично определени отвори. Филтър от синтерован прах не съдържа.

По време на синтероването металните частици се свързват, оставяйки взаимосвързана мрежа от кухини. Тези проходи могат да променят напречното си сечение, да се разклоняват, да се свързват отново и да следват криволичещи пътища през материала.

Получената структура е триизмерна.

Така че, когато изчислението на точката на кипене доведе до „ефективен диаметър на порите“, това не трябва автоматично да се тълкува като че ли някой е пробил идеално кръгъл отвор с точно този диаметър през филтъра.

ASTM F316 прави подобно предупреждение за мембранно тестване: изчисленият ефективен размер на порите се основава на идеализиран капилярно-порен модел и не представлява директно действителното задържане на частици. [2]

За синтерованите метали смятаме, че това разграничение е още по-важно да се съобщи ясно.

Точката на мехурчета е характеристика на мрежа от пори, а не микроскопична линийка, измерваща всяка кухина вътре в метала.

---

Какво всъщност измерва тестът за точка на мехурчета?

В спецификациите за порести метали често се смесват няколко термина:

•Номинален размер на порите, максимален размер на порите, среден размер на порите, тест за мехурчета, размер на порите, степен на филтрация, задържане на частиците, разпределение на размера на порите

Те не са взаимозаменяеми.

1. Най-голямата ефективна пора

Това е характеристиката, най-тясно свързана с началната точка на кипене.

Най-големият ефективен отворен път на потока обикновено изисква най-ниското налягане за изместване на омокрящата течност.

Това прави тестването на точката на кипене особено полезно за идентифициране на неочаквано големи отворени пътища.

---

2. Номинален размер на порите

Номиналната микронна стойност на производителя е спецификация или класификация на продукта.

Не бива автоматично да се приема, че е равен на размера на порите, получен чрез тест с мехурчета.

Филтър, продаван с номинален клас на чистота „5 μm“, не е задължително да произвежда изчислен размер на порите при теста за мехурчета от точно 5,00 μm.

Двете числа описват различни неща.

---

3. Среден размер на порите

Единично измерване на точката на кипене не трябва да се тълкува като среден диаметър на всички пори в синтерована метална структура.

ISO 4003 изрично предупреждава да не се използва тестът с мехурчета като метод за определяне на точния размер на порите и разпределението на размера на порите. [1]

---

4. Разпределение на размера на порите

Ако дадено приложение изисква по-подробно характеризиране на разпределението на порите, могат да се използват методи катокапилярна порометрияможе да е по-информативно.

Тези методи изследват поведението на влажния и сухия газов поток в диапазон на налягане, вместо да разчитат единствено на първото условие за пробив.

---

5. Задържане на частици

Това е друг често срещан източник на объркване.

Изчисленият размер на порите при тест с мехурчетане е автоматично равен на размера на най-малката частица, която филтърът може да задържи.

Действителното поведение на филтрацията може да зависи от:

•Геометрия на порите, дълбочина на порите, извитост, форма на частиците, разпределение на размера на частиците, образуване на филтърна кейка, свойства на флуида, скорост на потока, диференциално налягане, повърхностни взаимодействия

ASTM F316 по подобен начин заявява, че резултатите от измерването на точката на кипене не трябва да се използват като единствен фактор за описание на задържането на замърсители от частици. [2]

Инженерни прозрения

Ако доставчикът каже:

„Нашата точка на кипене показва 5 μm, следователно този филтър има абсолютно задържане на частици от 5 μm.“ Бихме искали да видим повече доказателства, преди да приемем това заключение.

За критично приложение за филтриране, точката на кипене трябва да бъде само едно парче от пъзела за валидиране, а не целият пъзел.

 

---

Точка на кипене спрямо номинален размер на порите спрямо степен на филтрация

Това разграничение е достатъчно важно, за да го обобщим:

За взискателни приложения, инженерите трябва да избягват избора на филтър отсамо едно микронно число.

---

Защо е важно да се тества точката на образуване на мехурчета за синтеровани метални филтри?

Истинската стойност на тестването за точка на кипене става по-ясна, когато го третираме като инструмент за производство и контрол на качеството.

1. Откриване на необичайно големи пори

Да разгледаме два синтеровани филтърни диска, произведени от един и същ материал и номинален клас.

Повечето от техните порести структури може да са сходни.

Но ако някой съдържа локализиран голям път на потока, първоначалният пробив на газ може да се случи при по-ниско налягане.

Това може да направи тестването на точката на кипене полезно за идентифициране на аномалии в структурата на порите, които иначе биха били трудни за визуално наблюдение.

---

2. Проверка на производствената консистентност

Производителността на синтерования порест метал зависи от множество производствени променливи, включително:

•Характеристики на металния прах, разпределение на размера на частиците, условия на формоване, плътност на зеления слой, температура на синтероване, атмосфера на синтероване, време на синтероване, машинна обработка, заваряване, почистване

Контролираният производствен процес би трябвало да осигури сравнително постоянни порести характеристики от партида на партида.

Следователно проследяването на резултатите от точката на кипене може да помогне на производителите да идентифицират отклонение в процеса.

---

3. Проверка на целостта

Тестването за точка на мехурчета може също да помогне за разкриването на анормални отворени пътища на потока.

При мембранни приложения, ASTM специално отбелязва, че изпитването за точка на кипене може да покаже повреда на мембраната, неефективни уплътнения или течове от системата. [2]

Точните режими на повреда се различават за твърдите компоненти от синтерован метал, но основната идея за контрол на качеството остава полезна:Неочаквано ранният пробив на газ заслужава разследване.

В зависимост от компонента, възможните причини могат да включват:

•Локален дефект на порите

•Повреди по време на вторична обработка

•Проблем в монтаж

---

4. Сравняване на производствени партиди

За повтарящи се B2B поръчки, последователността може да е от значение, както и номиналната спецификация.

Клиент, закупуващ стотици или хиляди порести компоненти, често иска:

Лот 12 да се държи като Лот 11.

Данните за точката на образуване на мехурчета, комбинирани с проверка на пропускливостта и размерите, могат да предоставят по-смислена картина за всяка партида, отколкото простото написване на „10 μm“ на всеки чертеж.

---

Тестване за точка на образуване на мехурчета спрямо други тестове за порести метали

Нито един тест не описва напълно порест метален филтър.

За промишлени приложения няколко метода могат да се допълват взаимно.

За пропускливи синтеровани метални материали,ISO 4022:2018отделно обхваща определянето на пропускливостта на флуиди. [3]

Самото това разделение е поучително:

Характеристиките на порите и пропускливостта са свързани, но не са едно и също свойство.

Добре разработената спецификация на филтъра често изисква и двете.

---

Инженерна проницателност: Не оптимизирайте точката на кипене изолирано

Едно погрешно схващане, което понякога виждаме при избора на филтър, е:

„По-високата точка на кипене е по-добра.“

Това не е непременно вярно.

По-високата точка на кипене обикновено показва по-малка най-голяма ефективна пора при сравними условия на изпитване.

Но по-малките пори също могат да увеличат съпротивлението на потока.

В реална система, инженерите може да се нуждаят от балансиране на:

Задържане ↔ Пад на налягането ↔ Дебит ↔ Капацитет за задържане на замърсявания ↔ Механична якост

Например, ако газовият филтър стане драстично по-фин от необходимото, това може да доведе до впечатляващ брой пори, като същевременно създаде прекомерен спад на налягането.

Следователно „най-добрият“ филтър не е филтърът с най-висока точка на кипене.

Това е филтърът, чиято структура на порите и характеристики на потока отговарят на изискванията на процеса.

Това е в съответствие с наблюдение, което се появява многократно в дискусиите за инженерство на порести метали: порьозността не е просто производствен дефект, който трябва да се елиминира; в порестия филтър, контролираната мрежа от пори сама по себе си е функционална характеристика на компонента. Следователно, инженерите в индустрията са склонни да обсъждат точката на кипене заедно с пропускливостта, а не като изолиран показател. [4]

---

Какви фактори могат да повлияят на резултатите от теста за точка на мехурчета?

Тестването с точка на мехурчета изглежда просто, но няколко променливи могат значително да повлияят на резултата.

Омокряща течност

Повърхностното напрежение директно влияе върху връзката капилярно налягане.

Следователно, промяната на тестовата течност може да промени измереното налягане.

Ето защо техническият доклад трябва да идентифицира омокрящата течност.

---

Пълно омокряне

Ако порестата структура не е правилно намокрена, задържаният газ може да доведе до подвеждащи резултати.

Това става особено актуално с:

•Много фини пори, сложни геометрии, замърсени повърхности, дълги порести тръби, слепи или частично затворени структури

---

Ъгъл на контакт

Взаимодействието между омокрящата течност и металната повърхност също е от значение.

Състоянието на повърхността, замърсяването и химичният състав могат да повлияят на поведението на омокряне.

---

Температура

Повърхностното напрежение се променя с температурата.

За сравнение на прецизността, условията на изпитване трябва да бъдат контролирани или поне документирани.

---

Дефиниция на линейно нарастване на налягането и крайна точка

Бързо нарастващото налягане може да затрудни последователното разпознаване на първия пробив.

Контролираната процедура подобрява повторяемостта.

---

Повърхностно замърсяване

Масло, остатъци от машинна обработка, почистващи химикали и други замърсители могат да променят поведението на омокряне.

Следователно, филтърът трябва да бъде почистен по подходящ начин преди тестване, съгласно определената процедура.

---

Геометрия на порите

Истинските синтеровани пори са неправилни и извити.

Това е една от причините, поради които изчисленият диаметър на порите трябва да се разглежда катоефективна характеристика, не е пълно геометрично описание.

---

Защо две лаборатории могат да получат различни резултати за точката на мехурчета?

Да предположим, че Лаборатория А докладва:

Точка на кипене: 0,8 бара, докато Лаборатория Б докладва:

Точка на кипене: 1,0 бара

Това означава ли автоматично, че едната лаборатория греши?

Не.

Преди да сравните числата, проверете:

1.Използвали ли са същата овлажняваща течност?

2.Течността с подобна температура ли беше?

3.Филтърът беше ли напълно намокрен?

4.Използвана ли е същата крайна точка с точка на кипене?

5.Подобна ли беше и напорната рампа?

6.Същият метод на изчисление използван ли е?

7.Филтърът почистен ли е по същия начин?

8.Правилно ли беше запечатано изпитвателното устройство?

Инженерни прозрения

За квалификация на доставчика препоръчваме да се избягват спецификации, които посочват само:

„Точка на кипене ≥ X черта.“

По-възпроизводима спецификация определяметод на изпитване и изпитвана течност, заедно с критерия за приемане.

В противен случай доставчиците и клиентите може да сравняват числа, генерирани при различни физически условия.

---

ISO 4003: Ключовият стандарт за тест с мехурчета за синтерован метал

За порести синтеровани метални компоненти,ISO 4003:1977е особено актуално.

Заглавието му е:

Пропускливи синтеровани метални материали — Определяне на размера на порите при тест за мехурчета

Обхватът обхваща филтри, порести лагери, порести електроди и други компоненти с взаимосвързана порьозност. Стандартът остава публикуван и актуален след потвърждаването му през 2022 г. [1].

Може би най-ценното послание в ISO 4003 не е просто как да се проведе тестът.

Ето какда не го тълкувам.

ISO изрично позиционира теста с мехурчета катотест за контрол на качеството, а не метод за определяне на точния размер на порите, пълното разпределение на размера на порите или степента на филтриране. [1]

Това твърдение би трябвало да повлияе на начина, по който инженерите пишат спецификациите на филтрите.

---

Ами ASTM F316?

ASTM F316 често се среща при изследване на изпитването за точка на кипене.

Пълното му заглавие е:

Стандартни методи за изпитване на характеристиките на размера на порите на мембранни филтри чрез изпитване на точката на кипене и средния поток на порите.

ASTM заявява, че методът може да се използва за определяне и сравняване на максималния размер на порите и обяснява връзката между капилярните сили на омокрящата течност и налягането на точката на кипене. [2]

Има обаче едно важно разграничение:

ASTM F316 е стандарт за мембранни филтри. ISO 4003 е пряко фокусиран върху пропускливи синтеровани метални материали.

Следователно, когато се обсъждат синтеровани неръждаеми стомани, никел, титан или други порести метални компоненти, ISO 4003 обикновено е по-пряко приложимият стандарт.

ASTM F316 остава полезен за разбирането на основния принцип на точката на кипене и ограниченията при превръщането на ефективното изчисление на порите в действително задържане на частици.

---

Как тестването за точка на мехурчета се вписва в производството на синтерован метал

Тестването за точка на мехурчета не трябва да се разглежда като изолирана лабораторна операция.

Вписва се в по-широка система за контрол на производството.

Опростен маршрут за производство на порест метал може да изглежда така:

Избор на метален прах

↓

Класификация / Приготвяне на прах

↓

Формиране

↓

Контролирано синтероване

↓

Машинна обработка / Заваряване / Монтаж

↓

Почистване

↓

Тестване на пори и поток

↓

Размерна / Визуална проверка

↓

Окончателен контрол на качеството

↓

Опаковка

Промените в началото на този процес могат да повлияят на крайната пореста структура.

Ето защо крайното тестване предоставя ценна обратна връзка на производството.

---

Кои порести метални материали могат да бъдат тествани чрез точка на кипене?

Методът е подходящ за много пропускливи метални материали с взаимосвързани пори, при условие че компонентът може да бъде подходящо намокрен и тестван.

Примерите включват:

Синтерована неръждаема стомана

Често срещаните избори включват 304 и 316L, като 316L се използва широко там, където се изисква подобрена устойчивост на корозия.

Никел и никелови сплави

Използва се там, където химическа съвместимост, температура или специализирани условия на процеса изискват производителност, надвишаваща стандартната неръждаема стомана.

Титан

Често се избира заради устойчивостта си на корозия и благоприятните характеристики на съотношението якост-тегло.

Порести материали на основата на бронз и мед

Използва се в приложения, включително пневматични компоненти, шумозаглушители и специализирана филтрация.

Високоефективни сплави

В зависимост от околната среда, порестите компоненти могат да бъдат произведени и от сплави като Inconel, Hastelloy или Monel.

Подходящият материал трябва да бъде избран въз основа на действителната химическа, термична, натискна и механична среда, а не само въз основа на размера на порите.

---

Тестване на точката на мехурчета за различни приложения

Филтрация на промишлени газове

При технологичните газове, необичайно голямата пора може да осигури по-лесен проход за замърсяване.

Следователно, тестването за точка на кипене може да бъде част от контрола на качеството на филтърната среда.

---

Течна филтрация

За филтриране на течности, структурата на порите трябва да се оцени заедно с вискозитета, пада на налягането, натоварването с частици и желаното задържане.

Само точката на балонче не предсказва пълното изпълнение на услугата.

---

Системи за газ с висока чистота

Когато компонентите надолу по веригата са чувствителни към замърсяване, постоянните порести структури могат да станат особено важни.

В зависимост от изискването за чистота, измерването на точката на кипене може да се комбинира с допълнителни тестове за ефективност на филтриране, чистота или течове.

---

Химическа и нефтохимическа преработка

Химическата съвместимост, температурата и налягането може да са също толкова важни, колкото и размерът на порите.

Следователно, в зависимост от технологичния флуид, могат да се изберат никелови сплави, титан или специализирани неръждаеми стомани.

---

Барботиране и дифузия на газ

Порестият метал също се използва широко за контакт газ-течност.

Тук се появява още едно погрешно схващане:

Размерът на порите на точката на мехурчетата не е същият като диаметъра на генерираните мехурчета.

Размерът на мехурчетата в течността може да зависи и от:

•Дебит на газ, повърхностно напрежение на процеса, налягане на течността, геометрия на дифузора, разпределение на порите, ориентация, дълбочина на течността, поведение на коалесценция

Тестът за точка на кипене може да характеризира порестата среда, но не трябва да се използва самостоятелно, за да се гарантира точен диаметър на технологичния мехур.

---

Как да разчетем протокола от теста за точка на мехурчета

За B2B обществени поръчки, един полезен отчет за точката на кипене трябва да съдържа достатъчно информация, за да направи резултата възпроизводим и проследим.

Помислете за търсене на:

•Номер на продукт / част

•Номер на партида или партида

•Материал

•Размери на филтъра

•Номинална спецификация на порите

•Метод на изпитване

•Омокряща течност

•Температура на изпитване, където е приложимо

•Налягане в точката на мехурчета

•Изчислен размер на порите при тест за мехурчета, ако е приложимо

•Критерии за приемане

•Резултат от успешно / неуспешно

•Дата на теста

•Проследимост на инспекцията

Пример

Ключовият момент е проследимостта.

Числото на налягането без съответния метод и условия на омокряне има ограничена стойност.

---

Често срещани недоразумения относно тестването на точката на мехурчета

„Размерът на порите на точката на кипене е равен на номиналната мощност на филтъра.“

Не е задължително.

Те са различни характеристики и могат да бъдат дефинирани с помощта на различни методи.

---

„Точката на кипене измерва средния размер на порите.“

Не.

Началната точка на кипене е свързана предимно с най-големия ефективен отворен път на потока.

---

„По-високата точка на кипене означава филтър с по-високо качество.“

Не автоматично.

Това обикновено означава по-малка ефективна най-голяма пора при сравними условия. Дали това е желателно зависи от приложението.

---

„Точката на кипене определя ефективността на филтрацията.“

Не само по себе си.

Действителната ефективност на задържане изисква допълнително разглеждане или тестване.

---

„Точката на кипене ми казва цялото разпределение на размера на порите.“

Не.

ISO 4003 специално предупреждава срещу това тълкуване. [1]

---

„Налягането на точката на кипене е същото като налягането на спукване.“

Определено не.

Налягане в точката на мехурчетае свързано с преодоляване на капилярните сили от газа в овлажнена пора.

Налягане на разрушаванеотнася се до структурна повреда на филтъра или компонента под налягане.

Филтърът може да има относително ниска точка на кипене, като същевременно притежава много висока механична якост.

Объркването на тези два параметъра може да доведе до сериозни грешки в спецификацията.

---

Как трябва да се определи порест метален филтър?

Вместо да изпращате само доставчик:

„Имам нужда от филтър от неръждаема стомана с размер на порите 5 μm.“ Предоставете възможно най-много информация за приложението.

Полезните параметри включват:

•Необходим материал

•Номинална степен на филтрация

•Максимално изискване за пори, ако е критично

•Изискване за точка на кипене, ако е посочено

•Необходима ефективност на филтриране

•Газова или течна среда

•Химичен състав

•Работна температура

•Нормално работно налягане

•Максимално диференциално налягане

•Необходим дебит

•Размери на филтъра

•Тип връзка

•Метод на почистване

•Приложим стандарт за изпитване

•Необходима документация за контрол на качеството

•Количество партида

Тази информация позволява порестата структура да бъде проектирана спрямо приложението, а не спрямо едномикронен номер.

---

Нашият инженерен поглед: Мислете от гледна точка на прозореца „Пори-Поток-Сила“

За много проекти с порести метали намираме за по-полезно да разглеждаме избора на филтър катопрозорец за ефективноста не една единствена спецификация.

Три променливи са особено важни:

Структура на порите → Характеристики на потока → Механична цялост

Промяната на едно може да повлияе на останалите.

Например:

•По-фините пори могат да подобрят задържането, но да увеличат спада на налягането;

•По-високата порьозност може да подобри пропускливостта, но може да повлияе на механичните свойства;

•По-дебелите среди могат да подобрят структурната здравина, но да променят съпротивлението на потока;

•Променящите се характеристики на праха могат да повлияят както на разпределението на порите, така и на пропускливостта.

Ето защо данните за точката на кипене стават по-полезни, когато се комбинират с други измервания.

За критични приложения препоръчваме да попитате:

Това е по-добър инженерен въпрос от това просто да зададете:

---

Как HENGKO подхожда към контрола на качеството на порести метали

В HENGKO, порестите метални компоненти се проектират спрямо необходимия материал, характеристики на порите, геометрия и условия на приложение.

В зависимост от продукта и спецификацията на клиента, оценката на качеството може да включва комбинации от:

•

Контрол на суровините, избор на прах, контролирано формоване, контролирано синтероване, проверка на размерите, оценка на характеристиките на порите, изпитване за пропускливост, изпитване под налягане, визуална проверка, контрол на чистотата, проверка, специфична за приложението.

За проекти, при които точката на кипене е критичен параметър за приемане, условията на изпитване и границите на приемане трябва да бъдат определени по време на техническото потвърждение.

Това е особено важно за порести компоненти по поръчка, където две части, които изглеждат почти еднакви външно, може да се нуждаят от много различни вътрешни порести структури.

---

ЧЗВ: Тестване за точка на образуване на мехурчета за порести метални филтри

Каква е точката на кипене на филтъра?

Точката на кипене е налягането, при което газът преодолява капилярната сила, задържаща омокряща течност в ефективна пора, и създава определено условие за кипене от страната надолу по течението.

По-високата точка на кипене означава ли по-малък размер на порите?

При същата омокряща течност и сравними условия на изпитване, обикновено да. Налягането на точката на кипене е обратнопропорционално на ефективния диаметър на порите.

Точката на кипене равна ли е на размера на порите?

Не точно. Може да се използва за определяне на ефективна характеристика на порите чрез тест с мехурчета, но не бива да се тълкува като пълно описание на реалната триизмерна мрежа от пори.

Какво измерва тестът за точка на кипене във филтър от синтерован метал?

Това е особено полезно за характеризиране на най-големите ефективни пори и за сравнения за контрол на качеството.

Може ли тестът за точка на кипене да определи средния размер на порите?

Една единствена начална точка на кипене не трябва да се третира като среден размер на порите. По-цялостното характеризиране на порите изисква допълнителни методи.

Може ли точката на кипене да определи ефективността на филтрацията?

Не. Самото изпитване за точка на образуване на мехурчета не установява действителната ефективност на задържане на частици.

Каква е разликата между точката на кипене и налягането на спукване?

Точката на кипене се отнася до изместване на течността от омокрените пори. Налягането на разрушаване се отнася до механично повреждане. Те описват напълно различни свойства.

Кой стандарт се прилага за изпитване на синтеровани метални мехурчета?

ISO 4003:1977 разглежда специално определянето на размера на порите при тест за мехурчета в пропускливи синтеровани метални материали. [1]

Подходящ ли е ASTM F316 за синтеровани метални филтри?

ASTM F316 е написан специално за мембранни филтри. Неговите принципи са полезни за разбиране на изпитването на точката на кипене, но ISO 4003 е по-пряко релевантен стандарт за пропускливи синтеровани метални материали. [1][2]

Защо омокрящата течност трябва да бъде посочена в доклада за точката на кипене?

Тъй като повърхностното напрежение влияе върху връзката между налягането на точката на кипене и изчисления ефективен размер на порите, стойностите на налягането, получени с различни омокрящи течности, не трябва да се сравняват на сляпо.

---

Заключение

Тестването за точка на образуване на мехурчета е един от най-полезните инструменти за оценка на характеристиките на порите и производствената консистенция на синтеровани порести метални филтри, но само когато резултатът се интерпретира правилно.

Най-голямата му стойност не е в превръщането на сложна триизмерна мрежа от пори в едно привидно прецизно число от микрони.

Неговата стойност е в това, че помага да се отговорят на практически въпроси, свързани с качеството:

Има ли неочаквано голям отворен път на потока?

Съответства ли тази производствена партида на одобрената спецификация?

Променила ли се е порестата структура?

Отговаря ли компонентът на договорения критерий за приемане на точката на кипене?

За критични приложения за филтриране, точката на кипене трябва да се разглежда заедно с пропускливостта, филтрационната ефективност, съвместимостта на материалите, изискванията за налягане и реалната работна среда.

Нуждаете се от помощ при определяне на порест метален филтър?

Изпратете на HENGKO вашите изискванияматериал, изисквания за пори/филтрация, размери, работна среда, дебит, налягане, температура и изисквания за изпитванеНашият инженерен екип може да ви помогне да оцените подходяща пореста метална структура и подход за тестване за вашето приложение.

---

Референции и технически източници

[1] ISO 4003:1977 — Пропускливи синтеровани метални материали — Определяне на размера на порите при тест за образуване на мехурчета
Международна организация по стандартизация (ISO). Стандартът се отнася специално до пропускливи синтеровани метални материали и определя тестването с мехурчета като метод за контрол на качеството, а не като пълно определяне на точния размер на порите или разпределението на размера на порите.

[2] ASTM F316-03(2019) — Стандартни методи за изпитване на характеристиките на размера на порите на мембранни филтри чрез изпитване на точката на кипене и средния поток на порите
ASTM International. Полезен за физичния принцип на капилярните сили на омокрящата течност, налягането на точката на кипене, характеризирането на максималното количество пори и ограниченията по отношение на действителното задържане на частици.

[3] ISO 4022:2018 — Пропускливи синтеровани метални материали — Определяне на пропускливостта на флуиди
Международна организация по стандартизация. Подходящо е, когато пропускливостта и съпротивлението на потока трябва да бъдат характеризирани в допълнение към характеристиките на порите, получени чрез тест за мехурчета.

[4] Дискусии в индустриалното инженерство относно синтеровани порести метали
Последните инженерни дискусии в сектора на порестите метали също подчертават, че контролираната взаимосвързана порьозност е функционалната структура на синтерован филтър и често обсъждат точката на кипене заедно с пропускливостта. Тези наблюдения се използват тук по-скоро като индустриален контекст, отколкото като нормативни изисквания за изпитване.