Optimization of the LENS ○R process for steady molten pool size

Optimization  of  the  LENS ○R   process  for  steady molten pool size
Optimization  of  the  LENS ○R   process  for  steady molten pool size

Materials Science and Engineering A

474 (2008) 148–156

Optimization of the LENS?process for steady molten pool size

L.Wang a,S.Felicelli b,?,Y.Gooroochurn c,P.T.Wang a,M.F.Horstemeyer a

a Center for Advanced Vehicular Systems,Mississippi State University,Mississippi State,MS39762,United States

b Mechanical Engineering Department,Mississippi State University,Mississippi State,MS39762,United States

c ESI Group,Bloom?el

d Hills,MI48304,United States

Received18December2006;received in revised form27March2007;accepted27April2007

Abstract

A three-dimensional?nite element model was developed and applied to analyze the temperature and phase evolution in deposited stainless steel 410(SS410)during the Laser Engineered Net Shaping(LENS?,1)rapid fabrication process.The effect of solid phase transformations is taken into account by using temperature and phase dependent material properties and the continuous cooling transformation(CCT)diagram.The laser beam is modeled as a Gaussian distribution of heat?ux from a moving heat source with conical shape.The laser power and translational speed during deposition of a single-wall plate are optimized in order to maintain a steady molten pool size.It is found that,after an initial transient due to the cold substrate,the dependency of laser power with layer number is approximately linear for all travel speeds analyzed.The temperature distribution and cooling rate surrounding the molten pool are predicted and compared with experiments.Based upon the predicted thermal cycles and cooling rate,the phase transformations and their effects on the hardness of the part are discussed.

? 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Keywords:Laser Engineered Net Shaping;LENS;Finite element modeling;Thermal analysis

1.Introduction

Laser Engineered Net Shaping(LENS?)[1–6]is a very promising technique for the rapid fabrication of fully dense steel components.This technique was?rst developed by San-dia National Laboratory and commercialized by Optomec Inc. In the LENS?process,parts are constructed by focusing a laser beam onto the deposition region,where streams of metallic pow-der are simultaneously injected by the nozzles under computer guidance.The laser locally melts the powder to create a molten pool on the top surface of the growing part.After deposition of each layer,the powder delivery nozzle and the laser beam assembly is raised in the positive Z-direction,thereby building a three-dimensional component layer additively.

The microstructural features and mechanical properties of the?nal part are signi?cantly affected by the cooling rate and solidi?cation velocity at the solid–liquid interface of the molten pool,and by the thermal cycles that may occur during the depo-sition process.Optimization of the process requires a complete

?Corresponding author.Tel.:+16623251201;fax:+16623257223.

E-mail address:felicelli@https://www.360docs.net/doc/ee5760809.html,(S.Felicelli).

1LENS?is a registered trademark of Sandia Corporation.understanding of the complex thermal history during part fab-rication.Numerical simulation methods have the potential to provide detailed information of the thermal behavior.Numerical models have been performed by several authors to simulate the temperature history[3–8]and microstructure evolution[9–11] during the LENS?process.

The molten pool size has been identi?ed as a critical param-eter for maintaining optimal build conditions[2].The effects of the laser-processing parameters(laser power and scanning speed)on the molten pool size have been investigated both by experiments[11]and modeling[12].For constant laser scanning speed,the geometry of the molten pool depends on the heat input distribution.During operation of the LENS?machine,real-time thermal images of molten pool size are used as a feedback mech-anism to control the process[5].The laser power is adjusted to make sure that the molten pool size is in the pre-de?ned range during the fabrication process.

In the present work,a three-dimensional?nite element model was developed to simulate multilayer LENS?deposition of410 stainless steel(SS410)powder.Development of the model was carried out using the SYSWELD software package[13–15]. The model considers a Gaussian distribution of heat?ux from a moving heat source with a conical shape.The metallurgical transformations with respect to the thermal behavior are taken

0921-5093/$–see front matter? 2007 Elsevier B.V. All rights reserved. doi:10.1016/j.msea.2007.04.119

L.Wang et al./Materials Science and Engineering A 474 (2008) 148–156149 into account using the temperature dependent material proper-

ties and the continuous cooling transformation(CCT)diagram.

In this study,the temperature distribution and cooling rate sur-

rounding the molten pool were predicted and compared with

experimental data available in the literature[3].The laser power

and travel speed were optimized in order to achieve a pre-de?ned

molten pool size for each layer.The thermal cycles and cooling

rates at different locations were calculated for a10-pass LENS?

process.Finally,based upon the predicted thermal cycles and

cooling rates,the phase transformations and their effect on the

material hardness are discussed.

2.Finite element modeling

A three-dimensional?nite element model was developed

to simulate the LENS?process using the commercial code

SYSWELD.The model was used to predict the temperature

distribution and cooling rate for the LENS?process of a thin-

walled structure(plate)of AISI410stainless steel(SS410).The

geometry and?nite element mesh used in the model are shown

in Fig.1.

The structure was built by overlapping10single tracks of

material,each with a length of10.0mm,a thickness of0.5mm

and a width of1.0mm.The plate was fabricated on the sur-

face of a substrate having5mm thick,10mm wide and20mm

long.The travel speed of the laser beam is7.62mm/s.The laser

beam moves in the same direction(left to right)for each pass.

A dense mesh was used for the plate and the contact area with

the substrate,where higher thermal gradients are expected.An

optimized time-stepping scheme was employed to achieve fast

convergence of the solution and reasonable accuracy.

It was assumed that the initial temperature of the substrate

was20?C(no preheating).The time needed for each pass is2s.

The idle time between the depositions of consecutive layers is

0.7s.SS410is used for both the substrate and the deposited plate.

The chemical composition of SS410is summarized in Table1

.

Fig.1.Finite element mesh and geometry to simulate the LENS?process for a 10-layer plate.Table1

Chemical composition of SS410steel(wt.%)

C Si Mn Cr P S

0.12/0.17<1.0<1.012.0/14.0<0.04<0.03 2.1.Heat transfer equation

To calculate the temperature distribution,the?nite element method was used to numerically solve the following heat con-duction equation:

i

P i(ρC p)i

?T

?t

??

i

P iλi

?T

+

i

L ij A ij=0

(1) where T is temperature,t is time,P i is the volume fraction of phase i,ρis density,C p is speci?c heat,λis thermal conductivity, L ij is the latent heat of the transformation from phase i to j, and A ij is the fraction of phase i transformed to j per unit time. The calculation of temperature evolution is fully coupled with the prediction of phase transformation.Three micro structures, ferrite,martensite,and austenite,are used in the analysis.The austenitic grain size effect was neglected.The density,thermal conductivity,and speci?c heat are dependent on temperature and material phase,as shown in Fig.2.The latent heat effects due to phase changes are modeled with the speci?c heat variation,as shown in Fig.2(c).

2.2.Heat input

In order to simulate the heat input distribution,the laser beam is modeled as a Gaussian pro?le of heat?ux produced by a moving heat source with a conical shape.During the LENS?process,part of the energy generated by the laser beam is lost before being absorbed by the deposited material.Measurements in Ref.[16]revealed that the laser energy transfer ef?ciency was in the range of30–50%.This indicates that more than half of the incident laser energy is never transferred to the deposited mate-rial.Several factors can reduce the net absorbed laser energy: partial re?ection on the deposited metal,absorption by in-?ight powder,absorption by evaporating metal from the pool,and dependence of the absorptivity of the material on temperature and laser wavelength.Furthermore,other complex phenomena occur in the molten pool,such as phase transition(e.g.,melt-ing and evaporation)and Marangoni convection,which are not taken into account in the current study.

In this work,the nominal laser power is calibrated by match-ing the thermal pro?le surrounding the molten pool with the experimental data of Ref.[3].The Gaussian distribution of heat ?ux can be computed according to the formula[17]:

Q r=2P

πr20H

1?

z

H

exp

1?

r

r0

2

(2)

where Q r is the input energy density(W/mm3),P the absorbed laser beam power(W),and r0,H,r,and z are parameters that

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Fig.2.Thermal properties used for SS410,(a)density,(b)thermal conductivity,(c)speci?c heat.

characterize the shape of the laser beam.The moving heat source was modeled by a user subroutine in SYSWELD code.2.3.The dummy material method

The model uses a ?xed mesh for the plate and substrate,where the elements of the plate are initially inactive and are activated during material deposition.Two different approaches are available to model material deposit in SYSWELD.One is activation/deactivation of element,which uses a formulation to activate and deactivate the elements;another is dummy material method.In the current study,dummy material method that uses three different types of material is employed for the element activation.The ?rst material is used for the substrate and the elements of layers that have already been deposited;this mate-rial is assigned the actual thermal and metallurgical properties of SS410.The initial phase for the substrate is assumed to be ferrite.Austenitization may occur when the temperature exceeds the austenitization temperature.The martensitic and ferritic trans-formations may occur during cooling in the substrate and in the layers that have been deposited,depending on the cooling rate and temperatures.The second material is used for elements of layers that have not yet been deposited.These elements are assigned dummy low values of the thermal properties,which means that the material cannot be heated up,therefore cannot transform to austenite.No metallurgical properties (phase trans-

formations)are required for the second material.A third type of material is used for the elements that are being deposited.These elements are initially in the dummy phase but they are assigned the actual thermal properties of SS410so that they can heat up.Once they reach the austenization temperature,the dummy phase is switched to austenite and the actual metallurgi-cal behavior (subsequent transformation to martensite or ferrite)is modeled after that.A graphical representation of the different material types is shown in Fig.3.2.4.Initial and boundary conditions

The initial condition in the computational domain is set to a uniform temperature ?eld.T (x,y,z,t =0)=T 0

(3)

An essential boundary condition is imposed on the bottom sur-face of the substrate,given by:T (x,y,z =0)=T 0

for t >0

(4)

The boundary conditions for all other surfaces take into account both the laser heating and heat losses due to convection and radiation

k (?T · n )|Ω=h (T ?T a )|Ω+εσ(T 4?T 4e )|Ω?Q r |ΩLaser

(5)

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Fig.3.Sketch to illustrate dummy material method for the element activation.M1:deposited layers and substrate;M2:layers to be deposited;M3:layer being deposited.

where k is the thermal conductivity,h the convective heat trans-fer coef?cient,T a is the ambient temperature around the part,which is considered to be equal to room temperature,εthe emissivity of the part surface,σthe Stefan–Boltzmann constant [σ=5.67×10?8W/m 2K 4],T e the temperature of the internal wall of the glove box (taken equal to T a in this work),and Q r is the heat input from the laser beam,as shown in Eq.(2).As new elements are activated,the surfaces exposed to boundary conditions are updated.3.Results and discussions

In lack of available experimental data with SS410,we used the experiments of Hofmeister et al.[3]for correlation pur-poses.In these experiments,ultra-high speed digital imaging techniques were employed to analyze the image of the molten pool and the temperature gradient on the surface surrounding the molten pool in SS316samples fabricated using LENS ?.SS316and SS410have similar thermal properties and in our calculations,we use computational process parameters that approximate the conditions of Hofmeister’s experiments.The calculation is performed only for the deposition of the top

layer

Fig.4.(a)Calculated temperature distribution during deposition of SS410.(b and c)Model and experiment comparison of temperature pro?le (b)and cooling rate (c).The pro?les are shown from the center of the molten pool along the travel direction of deposited part.

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Fig.5.(a)Nominal laser powers for each pass to achieve a steady molten pool size;(b)molten pool size and shape when the laser beam moves to the center of the part for layers 2,4,6,8,and 10.The average size of the molten pool is 2.0mm.The molten pool size is determined by the melting temperature of SS410(1450?C).

(the 10th layer),using the experimental temperature data as initial condition for the previously built layers.

Fig.4(a)shows the temperature distribution when the laser beam moves to the center of the top layer and side effects can be neglected.The comparisons of measured and predicted temper-ature pro?le (Fig.4(b))and cooling rate (Fig.4(c))have been performed on the top surface of the part,from the center of the molten pool along the travel direction of the fabricated part,which is opposite to the moving direction of the laser beam.The inputs used to generate the results were an absorbed laser power of P =100W and an initial temperature of 600?C for the substrate and deposited part before the 10th layer is deposited.The travel speed of the laser beam is 7.62mm/s.Measurements were made for the nominal laser power of 275W by Hofmeis-ter et al.[3].Therefore,the laser energy transfer ef?ciency is 36.4%,which is consistent with experimental data reporting a range of 30–50%[16].It is observed from Fig.4(b)and (c)that the calculated temperature pro?le follows rather well the exper-imental data,with an error less than 8%.The calculated and measured cooling rate also compare well in the region away from the molten pool,but the model predicts a higher cooling rate as we get closer to the pool,with the highest predicted value being in the liquid next to the solid–liquid interface.Unfortunately the experimental data in this region is scarce and does not exhibit a well-de?ned trend as to allow a more detailed comparison with calculations.

The calibrated model was then used to simulate the complete 10-pass LENS ?process.The laser power is adjusted for each pass in order to achieve a steady molten pool size and tempera-ture distribution surrounding the molten pool.Fig.5(a)shows the nominal laser powers applied for each pass.The nominal laser power is obtained by considering that the laser energy trans-fer ef?ciency is 36.4%,as mentioned above.It is observed that the nominal laser power required to keep a fairly constant pool size decreases as more layers are deposited.During deposition of the ?rst few layers,higher power is needed to compensate for the heat dissipation by the cold substrate.As more layers are deposited,they act as a barrier to heat conduction to the substrate,the part becomes hotter and less power is needed for subsequent deposition.It is also observed in Fig.5(a)that after deposition of the ?rst ?ve layers,the laser power necessary to maintain the pool size decreases approximately linearly for the subsequent layers.This indicates that the initial transient produced by the cold substrate affects only the ?rst ?ve layers.

Fig.5(b)shows the molten pool size when the laser beam moves to the center of the plate for each layer.It can be seen that the molten pool size is approximately the same for each pass.About one and a half layers are melted for each pass.The

steady

Fig.6.Three-dimensional temperature distributions when the laser beam moves to the center of (a)the part 5th layer,and (b)the 10th layer of the deposited plate.

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Fig.7.(a)Thermal cycles,and(b)cooling rates for the midpoints of layers1,3,5,and10of the built pro?le as a function of time.

molten pool geometry indicates relatively steady temperature distribution for each pass,which results in rather uniform phase proportions and microstructure for the?nished part.

The three-dimensional temperature distributions are shown in Fig.6when the laser beam moves to the center of the?fth layer (Fig.6(a))and the tenth layer(Fig.6(b))of the plate.Similar molten pool size and temperature distribution surrounding the molten pool are obtained for both cases.The previous layers are reheated when the subsequent layer is deposited.

Fig.7(a)shows the thermal cycles at the mid-points of deposited layers1,3,5,and10.Each peak indicates that the laser beam passes over or near the pre-de?ned location,from initial layer to subsequent layer depositions.At the mid-point of the?rst layer,the initial peak in temperature is approximately 2100?C.After that,the heat is quickly conducted away to around 100?C at t=2s for the?rst layer.This indicates that the idle time between the depositions of the?rst two consecutive layers is enough to cool down the deposited part.The solidi?cation process in the initial thermal cycle during the?rst pass should result in a high strength,martensitic microstructure with mini-mal retained ferrite due to the high cooling rate.However,each subsequent pass reheats the previous layers to above the marten-site starting temperature(Ms=350?C for SS410[18]),which results in the tempered martensite transformation.After the?fth layer is deposited,the?rst layer still receives a thermal hit of 550?C.After each deposition pass,the part cools down,but the part receives an integrated heat,which can affect the material properties including residual stress and mechanical strength due to tempering or aging effects[6].

The mid-points of the layers3,5,and10have experi-enced similar thermal cycles as the midpoint of the?rst layer. The maximum temperatures of the mid-points in each layer are approximately the same.For the?rst?ve layers,the ther-mal cycles due to the reheat of subsequent passes will result in the transformation of tempered martensite.After the?fth layer is deposited,however,the temperatures at the upper part can never cool down to the martensite starting temperature. Therefore,for the upper part,martensite cannot be transformed during the deposition process,and fresh martensite will be trans-formed when the part is?nished,which is consistent with the investigation of other researchers[5,9].The possible tempered martensitic transformation of the lower layers will cause the hardness of the upper part to be higher than that of the lower part.

Fig.7(b)shows the cooling rates at the mid-points of the layers1,3,5,and10.The positive peaks indicate that the pre-de?ned location is heated up when the laser beam passes over, and the negative peaks indicate that the pre-de?ned location cools down after the laser beam passes by,from the initial layer to subsequent layer depositions.At the mid-point of the?rst layer, the initial maximum cooling rate is approximately8000?C/s. After that,the maximum cooling rate in the?rst layer decreases when the subsequent layers are deposited.After the third layer is deposited,the?rst layer still receives a maximum cooling rate of1000?C/s.The midpoints of the layers3,5,and10have experienced similar cooling curves as the mid-point of the?rst layer.The maximum cooling rate for each pass decreases as more layers are deposited,which is due to the integrated heat of the substrate and previous layers.

In Figs.8–11,we study the effect of translational laser speed on the temperature pro?le and cooling rate.We compare results for three values of travel speed:2.5,7.62,and20mm/s.In

all Fig.8.Nominal laser power distribution for each pass for different laser travel velocities.

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Fig.9.Temperature along the plate height center line,for different laser travel velocities.The plotted data refers to the time instant after the10th layer is deposited.

these calculations,it is assumed that the powder?ow rate is cor-respondingly adjusted so that the same layer thickness of0.5mm is maintained during the deposition.The model is then used to calculate the necessary laser power to maintain a steady size of the molten pool.Fig.8shows the required power pro?les as a function of the layer number and laser speed.It is observed that the same trend described in Fig.5(a)is maintained for the other two values of travel speed,i.e.,the dependency of laser power versus layer number is approximately linear after deposition of the5th layer.In addition,the decrease rate is similar(about 16.7W/layer)for the three values of travel speed.However,the laser power must increase with translational velocity in order to maintain the same pool size.

Fig.9shows the vertical temperature pro?le along the mid-line of the plate as a function of laser speed.The temperature values correspond to the time instant after the10th layer has been deposited.The three pro?les look similar,with higher tempera-ture for faster speed because of the corresponding higher power. Observe the rapid decrease of the vertical temperature gradient near the top surface,which causes a difference of more than 200?C at this location between the lowest and highest speeds. However,the temperature at the base of the plate is similar for the three speeds.

The thermal cycling at the midline of the plate produced by successive layer depositions is shown in Fig.10.The layer color convention is the same as used in Fig.7and the labels are not repeated for clarity.It is observed that similar pro?les of tem-perature and cooling rate are obtained for the three speeds,but with a different time scale.Note that higher translational speed results in signi?cantly higher cooling rate but in slightly lower peak temperatures.Also note that for the highest speed,the max-imum cooling rate(negative peaks in Fig.10(c))stays basically constant after the third layer,in contrast with the decreasing ten-dency observed for lower speeds.The results of Fig.10would seem to favor the deposition at high speeds because of high cooling rates,?ner microstructure and higher production yield. Unfortunately,there are operational dif?culties not considered in this study which limit the processing at too high speeds;for example,the entrapment of pores because of incomplete powder melting.

In Fig.11,a vertical cross section of the plate is shown,with temperature contours for the different travel velocities.As done in Fig.5,the size of the molten pool is indicated by the1450?

C Fig.10.Thermal cycles and cooling rates for the midpoints of layers1,3,5,and10of the built pro?le varies with time.(a)V=2.5mm/s;(b)V=7.62mm/s;(c) V=20.0mm/s.

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Fig.11.Temperature distributions when the laser beam moves to the center of the top surface at the10th layer for different velocities.(a)V=2.5mm/s;(b) V=7.62mm/s;(c)V=20.0mm/s.

contour(melting temperature of SS410).It is observed that for the highest speed(Fig.11(c)),the shape of the pool has become elongated and it hardly penetrates into the second layer.More power is still needed to maintain a similar penetration to that in the lower speed cases of Fig.11(a)and(b).

4.Conclusions

A three-dimensional?nite element model has been developed to simulate the LENS?process of SS410.The?nite element cal-culations were performed using the SYSWELD software tool, which takes into account temperature dependent material prop-erties and phase transformations.It considers a moving heat source of Gaussian pro?le in a conical shape.The model was ?rst correlated with published experimental data and good agree-ment was achieved with calculated results.Then the model was used to analyze the heat transfer during the10-pass fabrica-tion of a SS410plate.The objective of the analysis was to ?nd the power program required to maintain a predetermined molten pool size during the entire deposition process.A sec-ond objective was to determine how the power program is affected by the laser travel speed.It was found that,after an initial transient due to the cold substrate,the dependency of required laser power with layer number is approximately lin-ear,with similar decrease rates for all travel speeds analyzed. However,the laser power must increase with translational veloc-ity in order to maintain the same pool size.The application of these power programs will keep the molten pool size in the prede?ned range,which results in steady temperature distri-bution surrounding the molten pool and a relatively uniform microstructure of the?nal part.Several aspects of the ther-mal phenomena that occur during the LENS?process were discussed in the article,including solid phase transformations and their effect on the distribution of hardness in the fabricated part.

Acknowledgments

The authors appreciate the sponsorship of the U.S.Army TACOM and the Center for Advanced Vehicular Systems

156L.Wang et al./Materials Science and Engineering A 474 (2008) 148–156

(CA VS).We would like to thank Dr.John Berry of Missis-sippi State University,Jim Bullen of Optomec Inc.and Benton Gady of National Automotive Center(NAC)for their helpful suggestions and guidance in this work.

References

[1]C.L.Atwood,M.L.Grif?th,M.E.Schlienger,L.D.Harwell,M.T.Ensz,

D.M.Keicher,M.

E.Schlienger,J.A.Romero,J.E.Smugeresky,Proceed-

ings of ICALEO’98November16–19,Orlando,FL,1998,p.E-1.

[2]G.K.Lewis,E.Schlienger,Mater.Des.21(2000)417–423.

[3]W.Hofmeister,M.Wert,J.Smugeresky,J.A.Philliber,M.Grif?th,M.T.

Ensz,JOM51(7)(1999).

[4]M.L.Grif?th,M.T.Ensz,J.D.Puskar,C.V.Robino,J.A.Brooks,J.A.

Philliber,J.E.Smugeresky,W.H.Hofmeister,Mater.Res.Soc.625(2000) 9–20.

[5]M.L.Grif?th,M.E.Schlienger,L.D.Harwell,M.S.Oliver,M.D.Baldwin,

M.T.Ensz,J.E.Smugeresky,M.Essien,J.Brooks,C.V.Robino,W.H.

Hofmeister,M.J.Wert,D.V.Nelson,J.Mater.Des.20(1999)107–114.

[6]M.L.Grif?th,M.E.Schlienger,L.D.Harwell,M.S.Oliver,M.D.Baldwin,

M.T.Ensz,J.E.Smugeresky,M.Essien,J.Brooks,C.V.Robino,W.H.

Hofmeister,M.J.Wert,D.V.Nelson,Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium,Austin,TX,1998,pp.89–97.

[7]R.Ye,J.E.Smugeresky,B.Zheng,Y.Zhou,https://www.360docs.net/doc/ee5760809.html,vernia,Mater.Sci.Eng.

A428(2006)47–53.

[8]L.Wang,S.D.Felicelli,Mater.Sci.Eng.A435–436(2006)625–631.

[9]L.Costa,R.Vilar,T.Reti,A.M.Deus,Acta Mater.53(2005)3987–3999.

[10]S.M.Kelly,S.L.Kampe,Metall.Mater.Trans.A35(2004)1869–1879.

[11]https://www.360docs.net/doc/ee5760809.html,budovic,D.Hu,R.Kovacevic,J.Mater.Sci.38(2003)35–49.

[12]A.Vasinonta,J.L.Beuth,M.L.Grif?th,Proceedings of the Solid Freeform

Fabrication Symposium August,Austin,TX,2000.

[13]SYSWELD2005Reference Manual,ESI Group,2005.

[14]SYSWELD2005Example Manual,ESI Group,2005.

[15]SYSTUS2005Analysis Reference Manual,ESI Group,2005.

[16]R.R.Unocic,J.N.DuPont,Metall.Mater.Trans.B35(2004)143–152.

[17]S.A.Tsirkas,P.Papanikos,Th.Kermanidis,J.Mater.Process.Technol.134

(2003)59–69.

[18]ASM Handbook,Welding,Brazing,and Soldering,vol.6,ASM Interna-

tional,Material Park,OH,2005,p.438.

长度测量工具的发展

长度测量工具发展 工具简介 将被测长度与已知长度比较,从而得出测量结果的工具,简称测量工具。长度测量工具包括量规、量具和量仪。习惯上常把不能指示量值的测量工具称为量规;把能指示量值,拿在手中使用的测量工具称为量具;把能指示量值的座式和上置式等测量工具称为量仪。 智能之前 工具简史 最早在机械制造中使用的是一些机械式测量工具,例如角尺、卡钳等。 角尺卡钳 16世纪,在火炮制造中已开始使用光滑量规。1772年和1805年,英国的J.瓦特和H.莫兹利等先后制造出利用螺纹副原理测长的瓦特千分尺和校准用测长机。 瓦特千分尺新型测长机19世纪中叶以后,先后出现了类似于现代机械式外径千分尺和游标卡尺的测量工具。19世纪末期,出现了成套量块。 112块成套量块 继机械测量工具出现的是一批光学测量工具。19世纪末,出现立式测长仪,20世纪初,出现测长机。

新式测长仪测长机 到20年代,已经在机械制造中应用投影仪、工具显微镜、光学测微仪等进行测量。1928年出现气动量仪,它是一种适合在大批量生产中使用的测量工具。 浮标式气动量仪 电学测量工具是30年代出现的。最初出现的是利用电感式长度感应器制成的界限量规和轮廓仪。 界限量规轮廓仪 50年代后期出现了以数字显示测量结果的坐标测量机。60年代中期,在机械制造中已应用带有电子计算机辅助测量的坐标测量机。 三坐标测量机

至70年代初,又出现计算机数字控制的齿轮量仪,至此,测量工具进入应用电子计算机的阶。 计算机数字控制的齿轮量仪 工具分类 测量工具通常按用途分为通用测量工具、专类测量工具和专用测量工具3类。测量工具还可按工作原理分为机械、光学、气动、电动和光电等类型。这种分类方法是由测量工具的发展历史形成的。但一些现代测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等原理并与电子计算机技术相结合的测量工具,因此,这种分类方法仅适用于工作原理单一的测量工具。 通用测量工具 可以测量多种类型工件的长度或角度的测量工具。这类测量工具的品种规格最多,使用也最广泛,有量块、角度量块、多面棱体、正弦规、卡尺、千分尺、百分表(见百分表和千分表)、多齿分度台、比较仪、激光干涉仪、工具显微镜、三座标测量机等。 专类测量工具 用于测量某一类几何参数、形状和位置误差(见形位公差)等的测量工具。它可分为:①直线度和平面度测量工具,常见的有直尺、平尺、平晶、水平仪、自准直仪等;②表面粗糙度测量工具,常见的有表面粗糙度样块、光切显微镜、干涉显微镜和表面粗糙度测量仪等(见表面粗糙度测量);③圆度和圆柱度测量工具,有圆度仪、圆柱度测量仪等(见圆度测量);④齿轮测量工具,常见的有齿轮综合检查仪、渐开线测量仪、周节测量仪、导程仪等(见齿轮测量);⑤螺纹测量工具(见螺纹测量)等。 专用测量工具 仅适用于测量某特定工件的尺寸、表面粗糙度、形状和位置误差等的测量工具。常见的有自动检验机、自动分选机、单尺寸和多尺寸检验装置(见自动测量)等。

色度实验

色度实验 一、实验目的 1. 了解色度学的基本原理。 2. 熟悉WSD-1A 型色度仪的实验装置及软件操作界面,并掌握使用方法。 3. 学会用透射或反射方法测量样品的主波长、纯度、色坐标等色度学量。 二、实验原理 色度学是研究颜色度量和评价方法的一门学科,现代色度学初步解决了对颜色作定量描述和测量的问题。 颜色可以分为黑白和彩色两个系列,黑灰白以外的所有颜色均为彩色系列。彩色可以用三个参数来表示:明度(亮度或纯度)、色调(主波长或补色主波长)和色纯度(饱和度)。明度表示颜色的明亮程度,颜色越亮明度值越大;色调反映颜色的类别,如红色、绿色、蓝色等。彩色物体的色调决定于在光照明下反射光的光谱成分。例如,某物体在日光下呈现绿色是因为它反射的光中绿色成分占优势,而其它成分被吸收掉了。对于透射光,色调由透射光的波长分布或光谱所决定。色纯度是指彩色光所呈现颜色的纯洁程度。对于同一色度的彩色光,其色纯度越高,颜色就越深,或越纯;反之颜色就越淡,纯度越低。色调和色纯度合称色度,它既说明彩色光的颜色类别,又说明颜色的深浅程度。 根据色度学原理,所有颜色均可由红、绿、蓝三种颜色匹配而成,这三种颜色称为三基色。为了定量地表示颜色,常用的方法是采用“三刺激值”,即红、绿、蓝三基色的量,分别用X 、Y 、Z 表示。在理论上,为了定量地表示颜色,采用平面直角色度坐标 Z Y X X x ++=, Z Y X Y y ++=, Z Y X Z z ++= x 、y 、z 分别是红、绿、蓝三种颜色的比例系数,1=++z y x 。用(C )代表一种颜色,(R)、(G)、(B)表示红、绿、蓝三基色,则)()()(B z G y R x C ++=,如一蓝绿色可以表示为: )(63.0)(31.0)(06.0)(B G R C ++= 所有的光谱色在色坐标上为一马蹄形曲线,该图称为CIE1931色坐标。在图中红?、绿(G)、蓝(B)三基色坐标点为顶点,围成的三角形内的所有颜色的所有颜色可以由三基色按一定的量匹配而成。 图1 CIE1931色度图

套筒——课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计 说明书 课题 : 套筒 学生姓名: 专业:机械工程及自动化 学号: 班级: 指导教师: 成绩:_______ 机械工程学院 2011年12月

《机械制造工艺学课程设计》任务书 一、设计题目:套筒 二、设计内容 1,对零件进行工艺分析 在对零件的加工工艺规程进行制定之前,首先对零件进行工艺分析。内容包括: (1)分析零件的作用以及零件图上的技术要求 (2)分析零件的主要加工表面的尺寸,形状,以及位置精度,表面粗糙度以及设计基准等; (3)分析零件的材质,热处理以及机械加工的工艺性 2,确定毛坯 毛坯的选择主要以生产类型确定,并考虑零件的复杂程度,加工表面以及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑,使整个工艺过程更加经济合理。 3,制定零件的机械加工工艺路线 (1)制定加工工艺路线在对零件进行工艺分析的基础上,制定零件的工艺路线,并划分粗,精加工阶段。可以先考虑几个方案,分析比较后,再从中选择比较合理的加工方案。 (2)选择定位基准进行必要的工序尺寸计算。根据基准选择原则,合理选定各工序的定位基准。当某工序的基准不重合的时候需要对其工序尺寸进行计算。 (3)确定工序集中与分散的程度,合理安排各表面的加工顺序。 (4)确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差。 (5)选择机床以及工,夹,量,刀具。 (6)确定各加工工序的技术要求和检验方法。 (7)确定各工序的时间用量和时间定额。

(8)填写工艺文件。 三,设计工作量 1.机械加工工艺卡片一张; 2.机械加工工序卡片一套; 3.设计说明书一份。 四,设计分组 按学号的先后每四人一组,最后两组是五个人一组。 五,设计时间 2011年12月19日到12月25日 六,参考书籍 机械制造工艺学清华大学王先逵主编 金属材料切削加工手册 机械设计手册 附:套筒工作图

色度的测定

1 实验部分 1.1 仪器设备和试剂 1.1.1 仪器设备 751一GW 分光光度计。惠普上海分析仪器有限公司;比色管,50 mL双刻度具塞比色管; 3 cm比色皿;容量瓶等实验室常用器皿。 1.1.2 试剂 除特别说明外.测定中使用光学纯水及分析纯试剂。 1.2 光学纯水的制备 将0.2um滤膜(细菌学研究中所采用的)在100 mL二次蒸馏水或去离子水中浸泡 1 h,用它过滤250 mL二次蒸馏水或去离子水,弃去最初的250 mL,制得光学纯水,以后用这种水配制全部标准溶液并作为稀释水。 1.3 标准溶液的配制 1.3.1 色度标准储备液 500度色度标准储备液:将(1.244~1.2446)g六氯铂酸钾(K2PtC16)及(1.000±0.001)g 六水氯化钴(C O C12·6H2O)溶于约500mL水中,加(99~101)mL盐酸(p=1.18 g/mL)并在1 000 mL的容量瓶内用水稀释至刻度。将溶液放在无色、密封的玻璃瓶中.存放在暗处,温度不能超过30℃。该溶液至少能稳定 6 个月。 1.3.2 色度系列标准溶液 在一组500 mL的容量瓶中.用移液管分别加入1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0及70.0 mL 储备液(1.3.1),并用水(1.2)稀释至标线。溶液色度分别为1、2、3、4、5、10、20、30、40、70度。溶液放在密闭性好的无色玻璃瓶中,存放于暗处。温度不超过30℃时,这些溶液可稳定1个月。 1.4 分光光度计波长的选择 色度测量是相对值,被测样品的色度是通过与作为标准色系列的已知色度进行比较而求得。这种比较是通过751一GW分光光度计响应值而实现的,先用已知的标准色系列确定色度与吸光度之间的关系,为此,需要选择光度计对黄色调溶液吸光敏感的测定波长,使色度与吸光度之问的关系成直线关系.并尽可能不使直线偏离“0”点。为选择波长.多次进行试验,在固定使用 3 cm比色皿的条件下.选择不同波长进行试验,比较试验结果的离散性.最后确定分光光度法测定色度的最佳波长。 1.5 标准曲线绘制 使用751一GW分光光度计,在光路中使用深紫色滤光片,选择波长339 nm,以光学纯水做参比,用3 cm比色皿测量标准色阶的吸光度,以色度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线,要求所得曲线的线性相关系数在0.999 9以上。 1.6 样品的取用 取50 mL透明的样品于50 mL比色管中,如样品色度过高,可少取样品,加光学纯水稀释后比色.将结果乘以稀释倍数。若样品混浊,可先离心,取上层清液测定。 1.7 样品稀释色度准确性测定试验 取未知色度的样品.按1/2n方式进行稀释.配制成稀释样,测定各样品的吸光度与稀释倍数之间的线性关系。 1.8 注意事项 没作特别说明的色度测定试验,分光光度计使 用339 nm波长 (参考:分光光度法测定水样的色度曾凡亮,罗先桃)

圆度仪的使用方法【干货技巧】

圆度仪的使用方法 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 圆度仪(Roundness measuring instrument)是利用回转轴法测量圆度的长度测量工具。圆度仪是一种利用回转轴法测量工件圆度误差的测量工具。圆度仪分为传感器回转式和工作台回转式两种型式。测量时,被测件与精密轴系同心安装,精密轴系带着电感式长度传感器或工作台作精确的圆周运动。由仪器的传感器、放大器、滤波器、输出装置组成。若仪器配有计算机,则计算机也包括在此系统内。 那么,圆度仪的使用方法是是什么呢? 一、公共轴线法在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆,再将这些圆的圆心构造一条3D直线,作为公共轴线,每个圆的直径可以不一致,然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度,取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴,因此这种方法接近零件的实际装配过程。 二、直线度法在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆,然后选择这几个圆构造一条3D直线,同轴度近似为直线度的两倍。被收集的圆在测量时最好测量其整圆,如果是在一个扇形上测量,则测量软件计算出来的偏差可能很大。 三、求距法同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两倍。即用关系计算出被

测元素和基准元素的最大距离后,将其乘以2即可。求距法在计算最大距离时要将其投影到一个平面上来计算,因此这个平面与用作基准的轴的垂直度要好。这种情况比较适合测量同心度。 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展.

色度密度仪 X-Rite 528操作培训

深圳市舜丰印刷材料有限公司 色度密度仪X-Rite 528操作培训 品质部:严国城2013-03-02

爱色丽528分光密度仪具备了测量颜色色差的功能,可以直接测量出表示颜色的参数Lab和Lch,并且能比较两个不同颜色的色差值,且能以△E的色差值来表示,不仅可以用于我们调色部的配色,调色,同时可用于车间生产的质量控制、色差评估等等。 一,外观及用户界面 二,解开基座锁定 1、将基座与仪器靠紧,旋转螺栓。 2、调整螺栓使其与基座缺口成一线。 3、小心释放基座。 三,电池充电

四,开启仪器 1、使用仪器进行操作时,只需打开位于仪器底部的电池开关。 2、打开电池开关或接入变压器后,显示屏会出现一个英文界面,直接按确定键进入主目录按键名称及其功能

向上跳位键:向上选择菜单项目。 向下跳位键:向下选择菜单项目。 X 主目录键:取消当前修改,返回到主目录。 退出键:取消当前修改,返回到上一级菜单。 确认键:进入被选项目的子菜单;对修改进行确认。 五,显示屏内主目录的界面 六,仪器校正 主目录 密度 颜色 匹配 自动选择功能 网点 叠印 印刷反差 色调误差/灰度 纸张指数 比较 校正 配置

1、在校正之前,确保校正参考标准(校正板)的清洁。 2、按向上/向下跳位键选中“校正”菜单,并按确认键进入。 3、将仪器放于校正板,使目标窗口对准白板。 4、压低仪器到基座,并保持其姿势3秒以上直到对话框提示”校正完成”松开。 5、通常情况下,仪器应每天(24小时)校正一次,保证仪器测量的准确与稳定。 全面校正的方法: 当更换测量口径或偏振片的时候需要进行全面校正。 1.主目录 > 配置>全面校正,进入全面校正界面(如下图); 2.先测量白板,仪器会提示测量两次; 3.当屏幕提示“测量黑筒”时,将测量头对准房间中比较暗的地方,按住不放进行测量,直到仪器自动测量四次后才可松开; 4.此时屏幕左下角显示“完成”,表示校正成功。 七,设定仪器操作环境 初次使用时或后期使用时,可根据测量的需要在主目录下“配置”菜单中设定仪器的各项参数(下面介绍几项常用的参数)。 1、语言:中文、英文、日本等多种语言,在此忆设定为中文。 2、颜色选项:设定为Lab 方式:CIE 。 3、校正选项:设定为24小时。 4、并闭电力:暂设定为60秒。 5、自动识别:设定为“开”状态。 八,Lab 色空间 颜色空间—绘制颜色立体 所谓颜色空间即是将描述颜色的要素作为坐标并以此建立起来的三维空间。在颜色空间中, 每一种颜色都有唯一的一组参数与之对应,同样每一组参数也对应着唯一的一种颜色。 <测量白板> 测量白板 自动识别 校正 标准 白板 黑筒 校正

圆度仪说明书.doc

1.参数和定义 参考 参考圆是用某种规则匹配测量数据得到的相关圆,据此参考圆计算得到圆度的有关参数。 最小二乘参考圆 (LSCI) 计算得到的最小二乘参考圆与其内外数据差值的平方和最小。该圆普遍被用作参考圆。 P=最高峰值V=最低谷值

计算得到的最小区域参考圆是两个完全包容测量数据的同心圆,这两圆之间的径向间距最小。 P=最高峰值V=最低谷值 最小外接参考圆 (MCCI) 计算得到的最小外接参考圆是完全将测量数据包容在内的最小圆。 V=圆度

计算得到的最大内切参考圆是完全被测量数据包容在内的最大圆。 P=圆度 倾斜纠正 当测量的圆柱轴线建立后,当它与主轴轴线不平行时,它与主轴轴线在空间某个方向的倾斜将使测量数据发生椭圆畸变。本选项允许在相对于圆柱轴线进行进一步计算之前,从单个圆度测量数据中去除该椭圆度。 偏心度 E 偏心值是所选基准轴(点)到所分析参考圆中心的距离。 偏心角为主轴零度位置与参考圆中心和基准轴连线之间的夹角。 A=基准点B=数据中心E=偏心值θ=偏心角(上图为315?)

偏心角为主轴零度位置与参考圆中心和基准轴连线之间的夹角。 A=最小二乘中心 B=最小二乘参考圆 C=角度θ E= 偏心 D=回转中心 跳动 两个同心圆的径向间隔,这两个圆与基准轴 (或点 )同心,并完全包容测量数据,即指示器读数的总变动量。 (ISO 1101; DIN 7184; 第三部分 )。 A=跳动B=距基准点最近的数据点C=基准点 D=距基准点最远的数据点

R 此值取决于径向横臂的标定(为标尺的目视读数),仅供参考。 谐波分析 数据用傅立叶级数表示。 删除点 为从任何间断数据的两边删除的点的个数。它们是从所选数据总数中删除的。平面度 平面度可用最小二乘或最小区域方法来定义。 最小二乘基准 拟合一平面,测量数据至该平面差值的平方和最小。 最小区域基准 拟合两个平行平面,使其完全包容测量数据,且间隔最小。 A=轴线F=平面度 LS=最小二乘基准

圆度仪说明

圆度仪说明 大连利盛的LSYD-Ⅰ型圆度仪简介 圆度波纹度度测量仪,是一种多功能的轴承单件圆度波纹度测量分析仪器,采用了高精度气浮轴及高分辨率16位A/D采集卡,有非常高的检测精度,是精密轴承生产过程中不可或缺的检测仪器。 其主要功能包括圆度分析、位移波纹度分析、波谱分析、速度波纹度分析、斜率分析等五项功能。其中速度(动态)波纹度分析,是本仪器特有的功能,是指当工件以特定速度旋转时,不同频率的波的径向跳动速度值。分成三个波段,即低波、中波、高波,分别给出其平均值(有效值)。与几何波纹度相比,速度(动态)波纹度与合套后的轴承震动值相关性更强,对轴承单件加工质量的控制更有实际意义,有很强的实用性。 仪器主要技术参数: 最大测量直径:φ260 mm (可定制) 上下移动距离: 120 mm 左右移动距离: 350 mm 主轴精度:0.05 μm 主轴转速: 4 转/分 承载重量: 40kg 仪器分辨率:1:65536 传感器范围:±600 μm 电源:AC (220±10%)V (50±1)Hz 功率:300 VA 气源压力:0.4-0.8 Mpa 重量:260 Kg LSYD-Ⅰ型圆度仪说明 圆度波纹度度测量仪,是一种多功能的轴承单件圆度波纹度测量分析仪器,由于其采用了高精度气浮主轴作为旋转主轴,并且数据采集采用了高精度的高分辨率16位A/D采集卡,因此有非常高的检测精度,是精密轴承生产过程中不可或缺的检测仪器。 其主要功能分为五部分:圆度分析、位移波纹度分析、波谱分析、速度波纹度分析、斜率分析等五项功能 1、圆度分析

圆度测量是仪器的主要功能,共有4种评定方法,其定义如下: a、最小二乘法:它是以最小二乘法求得的轮廓图形的中线为基圆,由该基圆到 轮廓凸最高点和最低点径向距离之和作为最小二乘圆评定的圆度误差值。 b、最小区域法:是指用两个同心圆将工件测量轮廓包容在其中,并且这两个圆 具有最小的半径距离,这个半径差值就为最小区域法评定的圆度误差值。 c、最大内切圆:它是先作测量轮廓的最大内切圆,找到最大内切圆圆心,则测 量轮廓上相对于此圆心的最大值与最大内切圆半径的差值就为最大内切圆评定的圆度误差值。 d、最小外接圆:它是先作测量轮廓的最小外接圆,找到最小外接圆圆心,则最 小外接圆半径与测量轮廓上相对于此圆心的最小值的差值就为最小外接圆评定的圆度误差值。 另外,我们评定时还可以选用不同的滤波方式,我们为了方便,共设了六种滤波选择,即2-500、2-15、2-50、2-150、15-500、还有自定义滤波,其中2-500 为全波圆度值,15-500为高波圆度值,其中自定义滤波是指我们可以根据自己的要求来选用不同的滤波范围,如:起始波选3 ,终止波选8,则为3-8波的圆度值,如果选的起始与终止波相同则为单波圆度值,如2-2波为椭圆圆度值、3-3波为三棱圆度值等等。并且提供了10种倍率供用户选择,包括自动倍率、500倍、1000倍、2000倍、5000倍、10000倍、20000倍、50000倍、100000倍、200000倍等。 2、位移波纹度分析

色度仪器单位

色度仪器单位 美国Wdegewood 色度分析系统采用AU/OD ,或Hazen, APHA ,ASTM ,EBC ,Pt-Co 或塞波色国际各行业通用标准单位。 系统配置 拟出水口色度监测系统: 出水口:AF21传感器+980型显示器 产品技术资料 测量原理简介 AF21型 低量程色度传感器 用于980型双光束光度计的流体光学传感器,可测量处理过程中低色度流体的吸光度。 ● 有用于在线简易校准的内置式快速记忆性校正功能。 ● 灯源经过防暴测试,达到FM 和ATEX 防爆等级,适用于危险工矿条件 ● 可被设置测定波长范围在390nm 至650nm 内颜色的吸光度。 ● 光学耐热玻璃材料在工业条件下有高准确性和稳定性。也可选择火焰抛光的石英或蓝 宝石材料。 光源及投影透镜 镜子 参照 测量 样本管 过程液流 光束分 离器 光学过滤 检测器

●白炽灯具有较长使用寿命,可选的载气灯用于强光输出。 ●特定的参考检测波段最大限度地降低了浊度和颗粒物造成的测量误差。 ●100mm至250mm的量程范围提供了灵活的测量范围。 ●测量低量程色度(例如:0-10 APHA/Hazen)。 ●具有端口空气吹扫功能,用于防止光学窗口上的冷凝物累积。 ●出厂前所有的传感器均已通过测试,可提供完整的测试证明。 技术规格: 980型基于AF21或AF22型在线传感器的微处理器,主用于在可见光谱范围内,测量

液体处理过程中的色度和浓度。 ●测量颜色的吸光度达到5 AU/OD,或Hazen, APHA,ASTM,EBC,Pt-Co或塞波 色单位。 ●4*20字符显示器和6按钮的输入形式,操作 简单方便。 ●2路4-20mA模拟输出。 ●友好的用户校正菜单:可以采用EasyCal免 校正系统,以及就地流体标样来校正方式。 ●4个可配置的数字输入和3个光电隔离的数 字输出,可以接入PLC及其他外部控制系统 中。 ●智能内部诊断系统可报告任何系统错误或系统警报,包括传感器的失灵,线路故障和 内部处理器异常等。 ●基线和基线移动功能允许操作者自行设置零点。 ●高级函数放大器提供了更好的响应特性。 ●前面板的防护等级:NEMA4/IP65,或用于野外NEMA4/IP65可选外壳。 980型技术参数: 一般来讲,对于过程程水的色度测量所用的标尺是APHA / Hazen / Pt,类似或等同于我国国标的度。 饮用水的色度监测应用 斯堪的纳维亚半岛的工程,由德国TSP Conducta公司承建。选择了WA公司的980色度仪

长度测量工具的发展演示教学

长度测量工具的发展

长度测量工具发展 工具简介 将被测长度与已知长度比较,从而得出测量结果的工具,简称测量工具。长度测量工具包 括量规、量具和量仪。习惯上常把不能指示量值的测量工具称为量规;把能指示量值,拿 在手中使用的测量工具称为量具;把能指示量值的座式和上置式等测量工具称为量仪。 智能之前 工具简史 最早在机械制造中使用的是一些机械式测量工具,例如角尺、卡钳等。 角尺卡钳 16世纪,在火炮制造中已开始使用光滑量规。1772年和1805年,英国的J.瓦特和H.莫兹利等先后制造出利用螺纹副原理测长的瓦特千分尺和校准用测长机。 瓦特千分尺新型测长机 19世纪中叶以后,先后出现了类似于现代机械式外径千分尺和游标卡尺的测量工具。19世纪末期,出现了成套量块。 112块成套量块 继机械测量工具出现的是一批光学测量工具。19世纪末,出现立式测长仪,20世纪初,出现测长机。

新式测长仪测长机 到20年代,已经在机械制造中应用投影仪、工具显微镜、光学测微仪等进行测量。1928年出现气动量仪,它是一种适合在大批量生产中使用的测量工具。 浮标式气动量仪 电学测量工具是30年代出现的。最初出现的是利用电感式长度感应器制成的界限量规和轮 廓仪。 界限量规轮廓仪50年代后期出现了以数字显示测量结果的坐标测量机。60年代中期,在机械制造中已应用带有电子计算机辅助测量的坐标测量机。 三坐标测量机

至70年代初,又出现计算机数字控制的齿轮量仪,至此,测量工具进入应用电子计算机的 阶。 计算机数字控制的齿轮量仪 工具分类 测量工具通常按用途分为通用测量工具、专类测量工具和专用测量工具3类。测量工具还可按工作原理分为机械、光学、气动、电动和光电等类型。这种分类方法是由测量 工具的发展历史形成的。但一些现代测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等 原理并与电子计算机技术相结合的测量工具,因此,这种分类方法仅适用于工作原理单一 的测量工具。 通用测量工具 可以测量多种类型工件的长度或角度的测量工具。这类测量工具的品种规格最多,使 用也最广泛,有量块、角度量块、多面棱体、正弦规、卡尺、千分尺、百分表(见百分表和千分表)、多齿分度台、比较仪、激光干涉仪、工具显微镜、三座标测量机等。 专类测量工具 用于测量某一类几何参数、形状和位置误差(见形位公差)等的测量工具。它可 分为:①直线度和平面度测量工具,常见的有直尺、平尺、平晶、水平仪、自准直仪等; ②表面粗糙度测量工具,常见的有表面粗糙度样块、光切显微镜、干涉显微镜和表面粗糙 度测量仪等(见表面粗糙度测量);③圆度和圆柱度测量工具,有圆度仪、圆柱度测量仪 等(见圆度测量);④齿轮测量工具,常见的有齿轮综合检查仪、渐开线测量仪、周节测 量仪、导程仪等(见齿轮测量);⑤螺纹测量工具(见螺纹测量)等。 专用测量工具

YT-48A白度色度仪说明书

1 用途 1.1 测量物体反射的颜色和色差。 1.2 测量ISO亮度(蓝光白度R457)以及荧光增白材料的荧光增白度。 1.3 测量CIE白度(甘茨白度W10和偏色值T W10)。 1.4 测量陶瓷白度。 1.5 测量建筑材料和非金属矿产品白度。 1.6 测量亨特系统Lab和亨特(Lab)白度。 1.7 测量黄度。 1.8 测量试样的不透明度、透明度、光散射系数和光吸收系数。 1.9 测量油墨吸收值。 1.10 测量自定义白度 1.11 测量反射光密度Dy,Dz(铅芯浓度) 2执行标准 GB 7973:纸浆、纸及纸板漫反射因数测定法(d/o)。 GB 7974:纸及纸板白度测定法(d/o)。 GB 7975:纸及纸板颜色测定法(d/o)。 GB 3979:物体色的测量方法。 GB 2913:塑料白度试验方法。 GB 1840:工业薯类淀粉测定方法。 GB 8425:纺织品白度的仪器评定方法。 GB 9338:荧光增白剂的白度测定方法。 GB 4739:日用陶瓷颜料色度测定方法。 GB 6689:染料色差的测定,仪器法。 GB 8424:纺织品颜色和色差的测定方法。 GB 1543:纸的不透明度测定法。 GB 2409:塑料黄色指数试验方法。 GB 8940.2:纸浆白度测定法。 GB 13025:制盐工业通用试验方法,白度的测定。 GB 11942:彩色建筑材料色度测量方法。 GB 10339:纸及纸浆的光散射系数和光吸收系数测定法。 GB 12911:纸和纸板油墨吸收性测定法。 GB 9984.1:工业三聚磷酸钠白度的测定。 GB 13176.1:洗衣粉白度的测定。 GB 11186.1:涂膜颜色的测量方法。 GB 13531.2:化妆品色泽三刺激值和色差△E*的测定。 GB/T 13835.7:兔毛纤维白度试验方法。 GB/T5950:建筑材料与非金属矿产品白度测量方法。 QB/T 1503-1992:日用陶瓷白度测定方法。 ISO 2470:纸和纸板蓝光漫反射因数测定方法(ISO白度)。 ISO 2471:纸和纸板不透明度测定法。 纺织行业标准:化学纤维用浆白度测定方法。

圆度仪使用说明书Microsoft Word 文档

Y90系列高速圆度仪使用说明书1 一.用途和特点 1.用途:本仪器主要用于轴承行业测量各种轴承套圈内外径及内外滚道之圆度、波纹度,还可测量短圆柱滚子、钢球的圆度、波纹度,并可对被测轮廓表面状态做谐波分析和斜率分析。适于在车间或计量室使用。可用于机床故障分析调整机床,零件工艺分析试验,零件或成品检验等。 2.特点: 结构简单,操作方便,适于车间使用,图形和数字显示工件圆度的形状及数值,数据准确可靠,屏幕提示清晰,菜单选择,速度快、操作简单、稳定性好,测量结果可通过打印机打印出来。 二.主要技术指标 1. 测量范围:最小内径 f 17mm 最大外径 f 130mm (可根据用户要求,到f 250mm) 最大高度100mm 最大重量10Kg 2. 主轴精度:采用标准玻璃球鉴定仪器整个系统的综合误差。主轴的旋转精度优于0.08m m 3. 主轴转速:115转/分 4. 放大倍率及分辨率: 4.1 放大倍率(测量范围)

4.2 分辩率:0.01m m(适用于所有量程) 5.滤波范围: 6.气源压力:4×105Pa~5×105Pa(主轴工作压力) 7.环境要求: 温度:10℃——30℃ 相对湿度:低于85% (未压缩) 8.电源:单相AC220V±10%50Hz 9.消耗功率:约300W 10.测量效率:50~100件/小时。 三.仪器工作原理 本仪器采用的是半径法测量圆度,工件旋转式.如图一所示:将工件19放在工作台18的大致中心位置上,启动电机31,通过调心装置17对工件进行调心,使工件被调整到与空气主轴27同心,通过传感器21可将工件的轮廓形状变化转换为电信号,通过插入计算机内的前置电路进行转换、滤波、放大,再经A/D转换为数字信号,在主机内进行处理计算,在显示器上显示出整个测量过程及最终结果,包括圆度值和被测截面的轮廓形状以及最小二乘法圆度值。除此之外,还可进行最小区域法、最大内接圆、最小外切圆圆度值计算,斜率分析、谐波分析等,并可根据需要在打印机上打印图形及数据。 四.仪器的组成及用途 仪器的主要部件及用途(参考图一):

色度仪操作维护规程

色度仪的使用及维护规程 一、测量准备 1、开启仪器的电源开关,预热30分钟。 2、用不落毛软布擦净试样瓶上的水迹和指纹,如不易擦净可用清洁剂浸泡,然后用清水冲洗干净。 3、准备好校零用的零浊度水及配制校准用的50度色度溶液。 4、用一清洁的容器采集好具有代表性的样品。 二、测量步骤 1、将0色度溶液倒入比色杯内2/3位置,擦净瓶体的水迹和指印,同时应注意启放时不可用手直接拿杯体的左右侧,以免留上指印,影响测量精度。 2、将装好的0色度溶液比色杯,置入试样座内,并保证比色杯的标记面应面向操作者,然后盖上遮光盖。 3、稍等读数稳定后调节调零旋钮,使显示为000。 4、采用同样的方法装置校准用的50色度溶液,并放入试样座内,调节校正钮,使显示为标准值050。 5、重复2、3、4步骤,保证零点及校正值正确可靠。 6、倒掉0色度溶液,采用同样方法装好样品溶液,并放入试样座内,等读数稳定后即可记下水样的色度值。 三、注意事项 1、采样后要及时测量,为防止浊度的干扰,当浊度较高(4NTU以上)时,可用孔径0-5um的滤膜将被测水的浊度去除,或用离心法处理后(离心机转速为3000转/min,时间为10min),取其上清液测量,以避免水样颗粒引起的测量结果确定缺乏真实性。 2、比色杯必须清洗得非常干净,避免擦伤留下划痕,用实验室的洗涤剂清比色杯内外,然后用蒸馏水反复漂洗,在无尘的干燥箱内干燥,如使用时间长了,可用稀盐酸浸泡两小时,最后用蒸馏水反复漂洗,拿取比色杯时只能拿杯体前后上半部分,以避免指印进入光路。 3、非常正确地配制标定点的色度溶液,是色度测量的重要技术,保证计算

正确,注意配置溶液的每个步骤,均匀的摇晃原液,准确的移液,倒入零浊度仪应注意刻度,低浊度的标准液应选用大容量的量瓶,以降低配制误差。 4、选择校正用的色度溶液,含量应选用所测量程满量程值为宜,且定标前应充分摇匀,测量前应保证校正值得正确无误,对于低色度值测定及较高精度的测量应考虑比色杯间的测量差异,必须使用同一样杯进行定标及检测,校零时应选用零色度水,要求不高时,可采用双蒸馏水。 5、有代表性的水样能准确反映水源的真实性,因此,从各采样点取来的水样在测量应去除瓶中的浊度,以避免颗粒的影响,测量温度较低的水样时,样瓶瓶体回发生冷凝水滴,因此在测量前必须让其放置一段时间,使水样的温度接近室温,然后再擦干净瓶体的水迹。 6、测量时,不仅要考虑样杯的清洁及取样的正确性,同时应保证测量位置的一致性,瓶体的标记线应与试样座定位线对齐,并需要盖上遮光盖,避免杂散光影响。 四、仪器的维护 1、长时间停用的情况下,应定期开机预热一段时间,有利于驱除机内的潮气。 2、定期清洗比色杯及清除试样座内的灰尘,可以有效的提高测量的准确度,清洗时,不能划伤玻璃表面。 3、机内的光学元件不能直接用手触摸,以免影响通光率,维护时,可用脱脂棉沾上酒精和乙醚的混合液进行擦除表面的灰尘。

Lovibond 色度仪 Model F

先进的目视比色仪(Lovibond RYBN色度标准) Model F 符合AOCS Cc 13e-92,AOCS Cc 13j-97标准 Model F先进的Lovibond目视比色仪,采用历经百年的Lovibond色度标准,其领先的现代工艺技术改善了传统的目视比色法。Lovibond色度标准是基于一系列经精确校准的有色玻璃滤光片,包括红色、黄色和蓝色,颜色由浅至深。有色滤光片的各种组合可匹配几乎所有样品的颜色。Lovibond色度标准广泛应用于透明产品,包括:油品、液体化学试剂及糖浆,同时也可用于不透明样品测量,如:脂肪和胶状物。 ?标准比色盘逐个嵌入在耐用支架内,可有效地保护滤光片,同时相邻色度标准易于区分。 ?采用经改良的,可与颜色产生最佳匹配且重复性极佳的光学系统。 ?视场分割均匀,样品视区和色标盘视区之间有明显的分割线,有助于区分色度差别。 ?钨灯光源符合CIE照明标准。 ?样品槽内的白色衬垫,可随时更换,其上带有样品池槽,确保样品池位置正确。 ?外接低压电源确保仪器在长时间工作的条件下不会过热。 测量方法两视场同时观测比色,目视测定Lovibond色度标准 测量范围Lovibond RYBN色度标准,红:0.1-79.9,黄:0.1-79.9,蓝:0.1-49.9,中性色: 0.1-3.9 解析度0.1 Lovibond单位 光源参数一对12V/10W 卤钨灯 L o v i B o n d? 目视比色系列

光学视场可全方位调整,棱镜系统内置蓝色滤光片,使光线标准化 照明标准近似日光 比色盘-R3个:0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-70 比色盘-Y3个:0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-70 比色盘-B3个:0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-40 比色盘-N2个:0.1-0.9,1.0-3.0 比色皿光程0.1-153mm(0.004-6 ”) 国际认证CE认证 外壳材料薄钢板装配,纹理漆面 供电方式220VAC/12VDC电源适配器 尺寸重量330 x410 x230mm;8.3Kg 标准配置 Model F 用于测定脂肪,油类,化学试剂,药品等的Lovibond色度。内置11个Lovibond 标准玻璃比色盘(红0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-70;黄0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-70; 蓝0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-40;中性色0.1-0.9,1.0-3.0),1个1英寸比色皿,1 个51/4英寸比色皿,备用参比白,中英文手册 Model F(BS684) 主机,内置11个Lovibond标准玻璃比色盘(红0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-70;黄 0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-70;蓝0.1-0.9,1.0-9.0,10.0-40;中性色0.1-0.9,1.0-3.0), 1/16,1/8,1/4,1/2,1,51/4英寸比色皿各一个,备用参比白,中英文手册 选购配件 AF606040光学玻璃比色皿,W600/OG/ 1/16英寸 AF606050光学玻璃比色皿,W600/OG/ 1/8英寸 AF606060光学玻璃比色皿,W600/OG/ 1/4英寸 AF606070光学玻璃比色皿,W600/OG/ 1/2英寸 AF606080光学玻璃比色皿,W600/OG/ 1英寸 AF606130光学玻璃比色皿,W600/OG/ 51/4英寸 AF606150光学玻璃比色皿,W600/OG/ 6英寸 AF134080Lovibond RYBN标准液:0.4R 1.9Y 0.1N (51/4英寸) AF134090Lovibond RYBN标准液:1.0R 4.3Y 0.1N (51/4英寸) AF134100Lovibond RYBN标准液:1.4R 7.3Y 0.2N (51/4英寸) AF134110Lovibond RYBN标准液:1.6R 11.0Y 0.1N (51/4英寸) AF134120Lovibond RYBN标准液:1.8R 14.0Y 0.3N (51/4英寸) AF134130Lovibond RYBN标准液:2.5R 24.0Y 0.5N (51/4英寸) AF134230Lovibond RYBN标准液:3.3R 33.0Y 0.3N (51/4英寸) AF184000Lovibond RYN 标准滤光片组(10个每组) AF185000Lovibond RYN 标准滤光片组(5个每组) AF186000Lovibond RYB 标准滤光片组(5个每组) AF187000Lovibond RYB 标准滤光片组(10个每组,BS684用) AF124102一对钨灯光源,规格:12V/10W AF180110更换测量槽,3个每组

滚动轴承零件的圆度和波纹度

滚动轴承零件的圆度和波纹度 测量标准研究 钟小滨马润梅 【摘要】本文对JB/T6642-1993《滚动轴承零件圆度误差测量及评定方法》的修订提出了理论依据和修订方法。阐述了圆轮廓波纹度的定义和圆度波纹度与轴承振动的关系,提出了圆度波纹度测量数据处理的研究方向。 【关键词】圆度;波纹度;振动 Investigate for measurement standard of roundness and waviness of rolling bearing parts 1993年国家公布了中华人民共和国机械行业标准《滚动轴承零件圆度误差测量及评定方法》JB/T6642-1993。在这个标准中定义了2~15upr或2~50upr的频率响应范围的圆度测量标准,没有圆轮廓的波纹度定义,而且仅规定了圆度的峰谷值计算方法,换句话说,仅包含了轮廓的基本信息。随着我国轴承事业的迅猛发展,精密轴承、低噪声轴承的产量越来越大,仅有圆度的定义已不能满足轴承检测的需要。轴承生产厂家和用户需要知道比圆度波数更高的波对轴承振动有何影响,同样的圆度值不同的波形对轴承振动的影响如何。因此有必要对JB/T6642-1993进行修订和补充,以适应精密轴承和低噪音轴承检测的需要。 在补充修订新的标准中应遵循哪些原则,笔者认为下述两个原则最为重要。 首先,大力开发低噪音、高品质的轴承,是我国轴承工业目前的战略目标之一,轴承降噪技术是其中的重点。轴承的内外圈和钢球的圆度波纹度是影响轴承噪声主要因素之一。控制轴承的内外圈和钢球的圆度波纹度以及其中所有波数的幅值,是控制轴承噪声的一个重要手段。因此,有必要根据圆度波纹度与振动的关系制定圆度波纹度标准。 以往用模拟式电气系统计算圆度,仅能给出圆度轮廓的峰谷值。无法对其中波成分进行分析。这样,不利于分析圆度不好的工艺成因。而近年来兴起的计算机处理技术,可以很好的解决这个问题。通过计算可将圆度轮廓频谱展开,给出每一个波成分的幅值。以便技术人员进行工艺分析,改善加工工艺。通过对一些厂家调研证明,这是一条可行之路。 此外,从长远的角度看,计算机应用于测量仪器,可以实现许多其它仪器不易实现的计算及辅助分析功能,是发展趋势,其技术优势是明显的。有必要在技术标准中确立其地位。 根据上述原则,笔者认为需要首先对圆轮廓的波纹度给出一个定义。根据国家标准,在平面测量中随机或周期性偏离理想曲线的表面不平度,且高于粗糙度的部分即为波纹度。笔者认为:在平面测量中,没有封闭曲线测量中波数的概念,不用考虑封闭曲线中的角度,旋转等特性,其定义是广泛的。但在轴承零件测量中,已经将2~15upr或2~50upr定义为圆度,其定义范围相当于平面测量中形状误差,其后到粗糙度之前的一段波范围没有明确的定义,只有一个15~500upr的密波的概念,但圆度之

圆度仪标准半球操作说明2020版

圆度仪标准半球操作说明 标准半球 AUBAT-A503 Roundness and Cylindricity Measuring Instrument Standard 2015-05-26初版2020-05-26更新

操作说明 1 明确的标准形式要求符合检定规程 基本参数及形式上均不符合要求,在评审过程中可能会直接否掉 2. 对安装底座的适应性要求,具体使用规范如下。 标准半球AUBAT-A503为嵌入式半球安装,通过圆度测量仪(以下简称圆度仪)精密回转中心为回转测量基准,通过传感器测量被测件不同转角位置上的实际轮廓到回转中心半径的变化量,来定量评价被测件某一横截面圆度的测量仪器的东京都。按基准回转轴线形成方式分为传感器回转式和工作台回转式两类。按信号处理形式分为模拟输出式(记录仪显示、输出)和数字输出式(计算机处理评定、显示、输出)两类。可用于测量内、外回转表面各截面轮廓的圆度、同心度和端面跳动等参数。 3. 扩展到圆柱度仪的使用要求,具体使用规范如下(注意:主要多立柱直线测量) 标准半球通过圆柱度测量仪(以下简称圆柱度仪)是以精密回转中心线为回转测量

基准,精密直线运动导轨为直线测量基准,通过位于直线运动导轨上的位移传感器,测量圆柱体表面若干截面在不同转角位置上的实际轮廓到回转中心线半径的变化量,来定量评价圆柱体表面圆柱度的测量仪器。按基准回转轴线形成方式也分为传感器回转式和工作台回转式两类,方式不同定位不同。按信号处理形式分为模拟输出式(记录仪显示、输出)和数字输出式(计算机处理评定、显示、输出)两类参数。 最后:特别提醒算法方式为:标准半球滤波方式为50upr,高斯

色度仪

常州协鑫光伏科技有限公司 Q/GCL CZWF-QRA-001-019-A/0 SD-9011色度仪操作规范 1. 目的 规范仪器设备的操作程序,保证仪器设备的正常使用,使得测量数据和检测结果具有良好的溯源性、准确性和可靠性。 2. 范围 此操作规范适用于常州协鑫光伏科技有限公司切削液的色度检测。 3. 职责 3.1本岗位检验人员在正确使用的情况下,每日做好对仪器的维护、保养、点检,确认数据的准确性并将数据记录完整。 3.2检验人员检测过程中如发现仪器异常应立即通知相关主管,禁止未经主管的允许下私自更改/删除仪器内部的设置程序、参数。 4. 作业内容 4.1作业准备 4.1.1开启仪器右后部的电源开关,预热30分钟。 4.1.2用不落毛软布擦净试样瓶上的水迹和指纹,如不易擦净可用清洁剂浸泡,然后再用清水冲洗干净。 4.1.3准备好校零用的零色度水(可采用超纯水、去离子水、二次蒸馏水)及配制校准用的50度色度溶液。 4.2操作流程 4.2.1将零色度水倒入比色杯内2/3位置,擦净瓶体的水迹及指纹,同时应注意启放时不可用手直接拿杯体的左右侧,以免留上指印,影响测量精度。 4.2.2将装好的零色度水比色杯,置入试样座内,并保证比色杯的标记面应面向操作者,然后盖上遮光盖。 4.2.3稍等读数稳定后调节零旋钮,使显示为000。如图:

Q/GCL CZWF-QRA-001-019-A/0 4.2.4采用同样方法装置校准用的50度色度溶液,并放入试样座内,调节校准钮,使显示为标准值050。 4.2.5重复2 、3、4步骤,保证零点及校正值正确可靠。 4.2.6倒掉0色度水,采用同样方法装好切割液,并放入试样座内,等读数稳定后即可记下切割液的色度值。 4.2.7测试完毕后,倒掉切割液,清洗比色杯。 4.2.8关闭电源。 5.相关文件 无 6.相关记录 《SD-9011色度仪日常点检表》---------------Q/GCL CZWF-QRA-001-003/BG-01-A/0 附加说明: 本标准由常州协鑫光伏科技有限公司品质部门负责提出。 本标准由常州协鑫光伏科技有限公司品质部门负责起草或修改。 本标准主要起草人:汤海华 审核:刘鑫 会签/审:李威 批准:贡达 本标准于二○一一年六月十二日第1次发布,二○一一年六月十八日实施。

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