Kiểm tra điểm sôi bọt khí đối với bộ lọc kim loại xốp là gì? Hướng dẫn đầy đủ

Một bộ lọc kim loại thiêu kết có thể được ghi nhãn là “5 μm”, nhưng con số đó không đủ để cho kỹ sư biết kích thước của đường dẫn dòng chảy mở lớn nhất của nó. Đối với kim loại xốp có mạng lưới lỗ rỗng ba chiều liên kết với nhau, sự khác biệt này rất quan trọng: một lỗ rỗng xuyên suốt lớn bất thường có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn, độ ổn định và khả năng bảo vệ phía sau của bộ lọc ngay cả khi thông số lỗ rỗng danh nghĩa có vẻ chính xác.

Đây là một lý dokiểm tra điểm sôiNó được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm soát chất lượng các bộ phận kim loại xốp.

Đối với kim loại thiêu kết, một trong những tài liệu tham khảo quan trọng nhất làISO 4003:1977,Vật liệu kim loại thiêu kết thấm nước — Xác định kích thước lỗ xốp bằng phương pháp thử bong bóng[1]. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các bộ lọc, ổ trục xốp, điện cực xốp và các thành phần thiêu kết khác có độ xốp liên kết. Điều quan trọng là, ISO mô tả thử nghiệm bong bóng chủ yếu là mộtkiểm tra kiểm soát chất lượng, thay vì một phương pháp để xác định kích thước lỗ xốp chính xác, phân bố kích thước lỗ xốp hoàn chỉnh hoặc cấp độ lọc. ISO 4003 đã được xem xét và xác nhận lần cuối vào năm 2022 và vẫn còn hiệu lực. [1]

Sự phân biệt đó là yếu tố cốt lõi để hiểu đúng về phương pháp kiểm tra điểm sôi.

Về mặt thực tiễn, phép thử điểm sôi giải đáp một câu hỏi kỹ thuật hữu ích:

Ở áp suất nào thì khí có thể đẩy chất lỏng thấm ướt ra khỏi lỗ rỗng xuyên suốt hiệu quả lớn nhất trong cấu trúc xốp này?

Câu trả lời có thể giúp các nhà sản xuất và người sử dụng đánh giá tính đồng nhất của lỗ rỗng, phát hiện các đường dẫn dòng chảy lớn bất thường, so sánh các lô sản xuất và xác minh xem một bộ phận kim loại xốp có đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng đã thỏa thuận hay không.

---

Thử nghiệm điểm sôi là gì?

Thử nghiệm điểm sủi bọt là một kỹ thuật dòng chảy ướt được sử dụng để xác định đặc điểm của lỗ rỗng mở hiệu quả lớn nhất trong vật liệu xốp.

Nguyên tắc cơ bản tương đối đơn giản.

Màng lọc xốp trước tiên được bão hòa hoàn toàn bằng chất lỏng thấm ướt. Do sức căng bề mặt và lực mao dẫn, chất lỏng sẽ giữ lại bên trong các lỗ xốp liên kết với nhau.

Sau đó, áp suất khí—thường là khí nén sạch hoặc nitơ—được tác dụng lên một mặt của bộ lọc đã được làm ướt.

Khi áp suất tăng dần, cuối cùng nó đủ mạnh để vượt qua lực mao dẫn giữ chất lỏng bên trong lỗ rỗng có hiệu quả lớn nhất. Khí đi qua lỗ rỗng đó và tạo ra bọt khí ở phía đối diện.

Áp suất liên quan đến sự xuất hiện của hiện tượng sủi bọt được xác định được gọi là:

Áp suất điểm sôi

ASTM F316, mặc dù được viết cho bộ lọc màng chứ không phải dành riêng cho bộ lọc kim loại thiêu kết, mô tả cùng một nguyên tắc mao dẫn cơ bản: áp suất tối thiểu cần thiết để đẩy chất lỏng thấm ướt ra khỏi lỗ phụ thuộc vào đường kính lỗ, sức căng bề mặt của chất lỏng và điều kiện thấm ướt. [2]

Một cách đơn giản để suy nghĩ về điều đó

Hãy tưởng tượng một vài ống mao dẫn rất nhỏ chứa đầy chất lỏng.

Cần áp suất lớn hơn để đẩy chất lỏng ra khỏi ống hẹp so với ống rộng.

Nguyên tắc chung tương tự cũng áp dụng cho vật liệu xốp liên kết với nhau:

Lỗ rỗng hiệu dụng lớn hơn → áp suất cần thiết thấp hơn

Lỗ rỗng hiệu dụng nhỏ hơn → áp suất cần thiết cao hơn

Đây là lý do tại sao áp suất điểm sôi cung cấp thông tin về kích thước lỗ rỗng hiệu quả lớn nhất trong bộ lọc xốp.

Nhưng có một hạn chế quan trọng:

Sự khác biệt đó trở nên đặc biệt quan trọng khi đánh giá các kim loại xốp thiêu kết.

---

Phương pháp thử điểm sôi hoạt động như thế nào?

Một thử nghiệm điểm sôi điển hình bao gồm bốn giai đoạn cơ bản.

Bước 1: Làm ướt hoàn toàn bộ lọc xốp

Cấu kiện kim loại xốp được bão hòa bằng một loại chất lỏng làm ướt thích hợp.

Chất lỏng phải thấm vào các lỗ rỗng mở, liên thông với nhau chứ không chỉ đơn thuần làm ướt bề mặt bên ngoài.

Tùy thuộc vào quy trình và vật liệu thử nghiệm, các chất lỏng phù hợp có thể bao gồm cồn hoặc các chất lỏng thử nghiệm được chỉ định khác.

Chất lỏng làm ướt rất quan trọng vì nó...sức căng bề mặtảnh hưởng trực tiếp đến mối quan hệ giữa áp suất và đường kính lỗ rỗng được tính toán.

Điều này có nghĩa là:

Áp suất điểm sôi mà không có thông tin về chất lỏng thử nghiệm và phương pháp thử nghiệm thì dữ liệu không đầy đủ.

Hai phòng thí nghiệm có thể thử nghiệm các bộ lọc về cơ bản là giống hệt nhau bằng cách sử dụng các chất lỏng có sức căng bề mặt khác nhau và thu được áp suất điểm sôi khác nhau mà không nhất thiết phòng thí nghiệm nào sai.

---

Bước 2: Tăng áp suất khí từ từ

Áp suất khí được tác dụng lên một phía của bộ lọc xốp đã được làm ướt.

Nên tăng áp suất một cách có kiểm soát.

Ban đầu, lực mao dẫn của chất lỏng làm ướt ngăn cản khí lưu thông qua mạng lưới lỗ rỗng chứa đầy chất lỏng.

Khi chênh lệch áp suất tăng lên, khí bắt đầu đẩy chất lỏng ra khỏi con đường chảy dễ nhất.

---

Bước 3: Xác định điểm sôi

Ở một áp suất nhất định, khí sẽ thoát ra qua một lỗ rỗng có hiệu quả và các bọt khí sẽ xuất hiện và có thể quan sát được ở phía hạ lưu.

Tùy thuộc vào quy trình thử nghiệm cụ thể, người vận hành hoặc thiết bị sẽ xác định điều kiện điểm sôi đã định.

ASTM F316 mô tả áp suất điểm bong bóng theo áp suất mà tại đó dòng bong bóng ổn định xuất hiện trong phương pháp thử nghiệm màng của nó. [2]

Do đó, đối với kiểm soát chất lượng công nghiệp, điều quan trọng là nhà cung cấp và khách hàng phải thống nhất về phương pháp thử nghiệm và điểm kết thúc thay vì chỉ so sánh các con số áp suất mà không biết chúng được thu thập như thế nào.

---

Bước 4: Ghi lại áp suất và đánh giá kết quả.

Kết quả có thể được báo cáo dưới dạng áp suất, ví dụ:

•KPa bar psi

Nó cũng có thể được chuyển đổi thành mộtkích thước lỗ xốp thử nghiệm bong bóngsử dụng mối quan hệ đã xác định giữa áp suất, tính chất của chất lỏng thấm ướt và hình dạng lỗ rỗng.

Đối với kiểm soát chất lượng sản xuất, nhà sản xuất có thể so sánh kết quả này với phạm vi chấp nhận đã được thỏa thuận hoặc dữ liệu quy trình trong quá khứ.

 

---

Áp suất điểm sôi có liên quan như thế nào đến kích thước lỗ xốp?

Nguyên lý vật lý đằng sau phương pháp kiểm tra điểm sôi xuất phát từ áp suất mao dẫn.

Một mối quan hệ đơn giản thường được sử dụng là:

D = 4γ cosθ / ΔP trong đó:

•D= đường kính lỗ rỗng hiệu dụng

•Γ= sức căng bề mặt của chất lỏng làm ướt

•Θ= góc tiếp xúc giữa chất lỏng và bề mặt lỗ xốp

•ΔP= chênh lệch áp suất tại điểm sôi

Mối quan hệ này cho chúng ta biết một điều rất hữu ích:

Vì thế:

Điều này rất hữu ích để so sánh các bộ lọc tương tự được sản xuất và thử nghiệm trong điều kiện được kiểm soát.

Tuy nhiên, phương trình này không nên khiến chúng ta hình dung bộ lọc kim loại thiêu kết như một bó các ống mao dẫn hình trụ hoàn hảo.

Không phải vậy.

---

Kiến thức kỹ thuật: Lỗ rỗng trong kim loại thiêu kết không phải là một lỗ hoàn hảo.

Đây là lúc việc phân tích dữ liệu điểm sôi trở nên thú vị hơn.

Một tấm được khoan bằng laser có thể chứa các lỗ có hình dạng hình học xác định. Một bộ lọc bột thiêu kết thì không.

Trong quá trình thiêu kết, các hạt kim loại liên kết với nhau tạo thành một mạng lưới các lỗ rỗng đan xen. Những đường dẫn này có thể thay đổi tiết diện, phân nhánh, nối lại và đi theo những con đường ngoằn ngoèo xuyên suốt vật liệu.

Cấu trúc thu được là cấu trúc ba chiều.

Vì vậy, khi phép tính điểm sôi tạo ra "đường kính lỗ xốp hiệu dụng", không nên tự động hiểu rằng ai đó đã khoan một lỗ tròn hoàn hảo có đường kính chính xác như vậy xuyên qua bộ lọc.

ASTM F316 đưa ra cảnh báo tương tự đối với việc thử nghiệm màng: kích thước lỗ xốp hiệu quả được tính toán dựa trên mô hình lỗ xốp mao dẫn lý tưởng và không trực tiếp thể hiện khả năng giữ hạt thực tế. [2]

Đối với kim loại thiêu kết, chúng tôi tin rằng sự phân biệt này thậm chí còn quan trọng hơn để truyền đạt rõ ràng.

Điểm sôi là đặc điểm của mạng lưới lỗ rỗng—chứ không phải là thước đo siêu nhỏ để đo mọi khoảng trống bên trong kim loại.

---

Phương pháp thử nghiệm điểm sôi thực chất đo lường điều gì?

Một số thuật ngữ thường bị lẫn lộn với nhau trong các thông số kỹ thuật của kim loại xốp:

•Kích thước lỗ danh nghĩa, kích thước lỗ tối đa, kích thước lỗ trung bình, kích thước lỗ thử nghiệm sủi bọt, xếp hạng lọc, khả năng giữ hạt, phân bố kích thước lỗ.

Chúng không thể thay thế cho nhau.

1. Lỗ chân lông hiệu quả lớn nhất

Đây là đặc điểm có liên quan mật thiết nhất đến điểm sôi ban đầu.

Đường dẫn dòng chảy mở hiệu quả lớn nhất thường yêu cầu áp suất thấp nhất để đẩy chất lỏng làm ướt ra.

Điều này làm cho phương pháp kiểm tra điểm sôi trở nên đặc biệt hữu ích trong việc xác định các đường dẫn mở lớn bất ngờ.

---

2. Kích thước lỗ rỗng danh nghĩa

Độ mịn micron danh nghĩa do nhà sản xuất quy định là thông số kỹ thuật hoặc phân loại sản phẩm.

Không nên tự động cho rằng nó bằng với kích thước lỗ rỗng được xác định bằng phương pháp thử nghiệm sủi bọt.

Một bộ lọc được bán với nhãn mác "5 μm" không nhất thiết phải tạo ra kích thước lỗ xốp khi kiểm tra bằng phương pháp tạo bọt khí chính xác là 5,00 μm.

Hai con số này mô tả những điều khác nhau.

---

3. Kích thước lỗ chân lông trung bình

Không nên hiểu phép đo điểm sôi đơn lẻ là đường kính trung bình của tất cả các lỗ rỗng bên trong cấu trúc kim loại thiêu kết.

ISO 4003 cảnh báo rõ ràng về việc sử dụng thử nghiệm bong bóng làm phương pháp xác định kích thước lỗ rỗng chính xác và phân bố kích thước lỗ rỗng. [1]

---

4. Phân bố kích thước lỗ xốp

Nếu một ứng dụng yêu cầu mô tả chi tiết hơn về sự phân bố các lỗ xuyên suốt, các phương pháp như...đo độ xốp dòng chảy mao dẫnCó thể cung cấp thêm thông tin.

Các phương pháp này xem xét hành vi dòng khí ẩm và khô trên một dải áp suất thay vì chỉ dựa vào điều kiện đột phá đầu tiên.

---

5. Khả năng giữ lại hạt

Đây là một nguồn gây nhầm lẫn phổ biến khác.

Kích thước lỗ xốp của thử nghiệm bong bóng được tính toánKích thước của hạt nhỏ nhất mà bộ lọc có thể giữ lại không tự động bằng kích thước của hạt đó..

Hiệu quả lọc thực tế có thể phụ thuộc vào:

•hình dạng lỗ rỗng độ sâu lỗ rỗng độ uốn khúc hình dạng hạt phân bố kích thước hạt sự hình thành lớp cặn tính chất chất lỏng vận tốc dòng chảy áp suất chênh lệch tương tác bề mặt

Tương tự như vậy, ASTM F316 nêu rõ rằng kết quả điểm sôi không nên được sử dụng làm yếu tố duy nhất để mô tả khả năng giữ lại chất gây ô nhiễm dạng hạt. [2]

Thông tin chuyên sâu về kỹ thuật

Nếu nhà cung cấp nói:

“Điểm sôi của chúng tôi ghi là 5 μm, do đó bộ lọc này có khả năng giữ lại các hạt có kích thước tuyệt đối 5 μm.” Chúng tôi muốn xem thêm bằng chứng trước khi chấp nhận kết luận đó.

Đối với một ứng dụng lọc quan trọng, điểm sôi bọt khí chỉ nên là một phần của quá trình thẩm định, chứ không phải là toàn bộ.

 

---

Điểm sôi so với kích thước lỗ danh nghĩa so với xếp hạng lọc

Sự khác biệt này đủ quan trọng để tóm tắt như sau:

Đối với các ứng dụng đòi hỏi cao, kỹ sư nên tránh lựa chọn bộ lọc từ...chỉ một micron.

---

Tại sao kiểm tra điểm sôi lại quan trọng đối với bộ lọc kim loại thiêu kết?

Giá trị thực sự của phương pháp kiểm tra điểm sôi sẽ trở nên rõ ràng hơn khi chúng ta coi nó như một công cụ sản xuất và kiểm soát chất lượng.

1. Phát hiện lỗ chân lông to bất thường

Hãy xem xét hai đĩa lọc thiêu kết được sản xuất từ ​​cùng một vật liệu và cùng cấp độ danh nghĩa.

Hầu hết các cấu trúc lỗ xốp của chúng có thể tương tự nhau.

Nhưng nếu một thiết bị có đường dẫn dòng chảy lớn cục bộ, thì sự thoát khí ban đầu có thể xảy ra ở áp suất thấp hơn.

Điều đó có thể giúp phương pháp kiểm tra điểm sôi trở nên hữu ích trong việc xác định các bất thường về cấu trúc lỗ rỗng mà nếu không sẽ khó có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

---

2. Kiểm tra tính nhất quán trong sản xuất

Hiệu suất của kim loại xốp thiêu kết phụ thuộc vào nhiều biến số trong quá trình sản xuất, bao gồm:

•Đặc tính bột kim loại: phân bố kích thước hạt, điều kiện tạo hình, mật độ khối lượng thô, nhiệt độ thiêu kết, môi trường thiêu kết, thời gian thiêu kết, gia công, hàn, làm sạch.

Quy trình sản xuất được kiểm soát chặt chẽ sẽ tạo ra các đặc tính xốp tương đối nhất quán giữa các lô sản phẩm.

Do đó, việc theo dõi kết quả điểm sôi có thể giúp các nhà sản xuất xác định sự sai lệch trong quy trình.

---

3. Xác minh tính toàn vẹn

Kiểm tra điểm sủi bọt cũng có thể giúp phát hiện các đường dẫn dòng chảy hở bất thường.

Trong các ứng dụng màng, ASTM đặc biệt lưu ý rằng thử nghiệm điểm bong bóng có thể cho thấy màng bị hư hỏng, lớp niêm phong không hiệu quả hoặc rò rỉ hệ thống. [2]

Các kiểu hỏng hóc cụ thể khác nhau đối với các linh kiện kim loại thiêu kết cứng, nhưng ý tưởng kiểm soát chất lượng cơ bản vẫn hữu ích:Hiện tượng khí thoát ra sớm bất thường này cần được điều tra.

Tùy thuộc vào linh kiện, các nguyên nhân có thể bao gồm:

•Một khuyết tật lỗ rỗng cục bộ

•Hư hỏng trong quá trình xử lý thứ cấp

•Một vấn đề trong quá trình lắp ráp

---

4. So sánh các lô sản xuất

Đối với các đơn đặt hàng B2B lặp lại, tính nhất quán có thể quan trọng không kém gì thông số kỹ thuật danh nghĩa.

Khách hàng mua hàng trăm hoặc hàng nghìn linh kiện xốp thường có những mong muốn sau:

Lô 12 phải có hành vi tương tự như Lô 11.

Dữ liệu điểm bọt khí, kết hợp với kiểm tra độ thấm và kích thước, có thể cung cấp bức tranh toàn diện hơn về từng lô sản phẩm so với việc chỉ ghi "10 μm" trên mỗi bản vẽ.

---

So sánh phương pháp kiểm tra điểm sôi với các phương pháp kiểm tra kim loại xốp khác

Không có một phương pháp thử nghiệm nào có thể mô tả đầy đủ đặc tính của bộ lọc kim loại xốp.

Đối với các ứng dụng công nghiệp, một số phương pháp có thể bổ sung cho nhau.

Đối với vật liệu kim loại thiêu kết có tính thấm,ISO 4022:2018riêng biệt đề cập đến việc xác định độ thấm của chất lỏng. [3]

Chính sự phân tách này đã mang tính hướng dẫn:

Đặc tính lỗ rỗng và độ thấm có liên quan với nhau, nhưng chúng không phải là cùng một thuộc tính.

Một bản đặc tả bộ lọc được thiết kế tốt thường cần cả hai yếu tố đó.

---

Lời khuyên kỹ thuật: Không nên tối ưu hóa điểm sôi riêng lẻ.

Một quan niệm sai lầm mà chúng ta thỉnh thoảng thấy trong việc lựa chọn bộ lọc là:

“Điểm sôi càng cao càng tốt.”

Điều đó không nhất thiết đúng.

Điểm sôi cao hơn thường cho thấy kích thước lỗ rỗng hiệu quả lớn nhất nhỏ hơn trong điều kiện thử nghiệm tương đương.

Nhưng các lỗ nhỏ hơn cũng có thể làm tăng sức cản đối với dòng chảy.

Trong một hệ thống thực tế, các kỹ sư có thể cần phải cân bằng:

Khả năng giữ lại ↔ Giảm áp suất ↔ Lưu lượng ↔ Khả năng giữ bụi bẩn ↔ Độ bền cơ học

Ví dụ, việc chế tạo bộ lọc khí có kích thước lỗ lọc nhỏ hơn nhiều so với mức cần thiết có thể tạo ra số lượng lỗ lọc ấn tượng nhưng lại gây ra sự sụt giảm áp suất quá mức.

Do đó, bộ lọc "tốt nhất" không phải là bộ lọc có điểm sôi cao nhất.

Đó là bộ lọc có cấu trúc lỗ xốp và đặc tính dòng chảy phù hợp với yêu cầu của quy trình.

Điều này phù hợp với một quan sát xuất hiện nhiều lần trong các cuộc thảo luận về kỹ thuật kim loại xốp: độ xốp không chỉ đơn thuần là một khuyết tật sản xuất cần loại bỏ; trong bộ lọc xốp, mạng lưới lỗ rỗng được kiểm soát tự nó là đặc điểm chức năng của thành phần. Do đó, các kỹ sư công nghiệp có xu hướng thảo luận về điểm bong bóng cùng với độ thấm hơn là như một chỉ số riêng biệt. [4]

---

Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm điểm sôi?

Thử nghiệm điểm sôi trông có vẻ đơn giản, nhưng một số biến số có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả.

Chất lỏng làm ướt

Sức căng bề mặt có ảnh hưởng trực tiếp đến mối quan hệ giữa áp suất và áp suất mao dẫn.

Do đó, việc thay đổi chất lỏng thử nghiệm có thể làm thay đổi áp suất đo được.

Đây là lý do tại sao báo cáo kỹ thuật cần phải xác định chất lỏng làm ướt.

---

Làm ướt hoàn toàn

Nếu cấu trúc xốp không được làm ướt đúng cách, khí bị giữ lại có thể tạo ra kết quả sai lệch.

Điều này trở nên đặc biệt quan trọng trong các trường hợp sau:

•Lỗ rỗng rất nhỏ, hình dạng phức tạp, bề mặt bị ô nhiễm, ống xốp dài, cấu trúc kín hoặc bán kín.

---

Góc tiếp xúc

Sự tương tác giữa chất lỏng làm ướt và bề mặt kim loại cũng rất quan trọng.

Tình trạng bề mặt, sự nhiễm bẩn và thành phần hóa học có thể ảnh hưởng đến khả năng thấm ướt.

---

Nhiệt độ

Sức căng bề mặt thay đổi theo nhiệt độ.

Để so sánh chính xác, các điều kiện thử nghiệm cần được kiểm soát hoặc ít nhất là ghi chép lại.

---

Định nghĩa về đường cong áp suất và điểm kết thúc

Áp suất tăng nhanh có thể khiến việc xác định bước đột phá đầu tiên trở nên khó khăn hơn một cách nhất quán.

Quy trình được kiểm soát chặt chẽ giúp cải thiện tính lặp lại.

---

Ô nhiễm bề mặt

Dầu, cặn gia công, hóa chất tẩy rửa và các chất gây ô nhiễm khác có thể làm thay đổi tính chất thấm ướt.

Do đó, bộ lọc cần được làm sạch đúng cách trước khi thử nghiệm theo quy trình đã định.

---

Hình dạng lỗ rỗng

Các lỗ rỗng thực tế được nung kết có hình dạng không đều và ngoằn ngoèo.

Đây là một lý do tại sao đường kính lỗ rỗng được tính toán nên được coi là mộtđặc tính hiệu quảĐây không phải là một mô tả hình học hoàn chỉnh.

---

Tại sao hai phòng thí nghiệm lại có thể cho ra kết quả khác nhau về phương pháp điểm sôi?

Giả sử Phòng thí nghiệm A báo cáo:

Điểm sôi: 0,8 bar trong khi Phòng thí nghiệm B báo cáo:

Điểm sôi: 1,0 bar

Điều đó có tự động có nghĩa là một phòng thí nghiệm nào đó đã sai không?

KHÔNG.

Trước khi so sánh các con số, hãy kiểm tra:

1.Họ có dùng cùng một loại dung dịch làm ướt không?

2.Chất lỏng đó có cùng nhiệt độ không?

3.Bộ lọc đã được làm ướt hoàn toàn chưa?

4.Điểm cuối của quá trình sôi có được sử dụng giống nhau không?

5.Quá trình tăng áp suất có tương tự nhau không?

6.Phương pháp tính toán có được sử dụng giống nhau không?

7.Bộ lọc có được làm sạch theo cùng một cách không?

8.Thiết bị thử nghiệm đã được niêm phong đúng cách chưa?

Thông tin chuyên sâu về kỹ thuật

Đối với việc đánh giá năng lực nhà cung cấp, chúng tôi khuyên bạn nên tránh các thông số kỹ thuật chỉ nêu rõ:

“Điểm sôi ≥ X bar.”

Một đặc tả có khả năng tái tạo cao hơn sẽ xác định...phương pháp thử nghiệm và dung dịch thử nghiệm cùng với tiêu chí chấp nhận.

Nếu không, nhà cung cấp và khách hàng có thể đang so sánh các con số được tạo ra trong các điều kiện vật lý khác nhau.

---

ISO 4003: Tiêu chuẩn kiểm tra bọt khí quan trọng cho kim loại thiêu kết

Đối với các bộ phận kim loại thiêu kết xốp,ISO 4003:1977Điều này đặc biệt quan trọng.

Tên của nó là:

Vật liệu kim loại thiêu kết thấm nước — Xác định kích thước lỗ xốp bằng phương pháp thử bong bóng

Phạm vi bao gồm các bộ lọc, ổ trục xốp, điện cực xốp và các thành phần khác có độ xốp liên kết với nhau. Tiêu chuẩn vẫn được công bố và có hiệu lực sau khi được xác nhận vào năm 2022. [1]

Có lẽ thông điệp giá trị nhất trong tiêu chuẩn ISO 4003 không chỉ đơn thuần là cách tiến hành thử nghiệm.

Đó là cáchkhông nên giải thích nó.

ISO nêu rõ thử nghiệm bong bóng là một trong những phương pháp được khuyến nghị.kiểm tra kiểm soát chất lượng, thay vì một phương pháp xác định kích thước lỗ rỗng chính xác, phân bố kích thước lỗ rỗng hoàn chỉnh hoặc cấp độ lọc. [1]

Tuyên bố đó sẽ ảnh hưởng đến cách các kỹ sư viết thông số kỹ thuật bộ lọc.

---

Còn tiêu chuẩn ASTM F316 thì sao?

Tiêu chuẩn ASTM F316 thường được bắt gặp khi nghiên cứu về phương pháp thử điểm sôi.

Tên đầy đủ của nó là:

Các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định đặc tính kích thước lỗ xốp của màng lọc bằng phương pháp điểm sủi bọt và phương pháp đo kích thước lỗ xốp theo lưu lượng trung bình.

ASTM nêu rõ rằng phương pháp này có thể được sử dụng để xác định và so sánh kích thước lỗ rỗng tối đa và giải thích mối quan hệ giữa lực mao dẫn của chất lỏng thấm ướt và áp suất điểm bong bóng. [2]

Tuy nhiên, có một sự khác biệt quan trọng:

ASTM F316 là tiêu chuẩn về màng lọc. ISO 4003 tập trung trực tiếp vào các vật liệu kim loại thiêu kết có tính thấm.

Do đó, khi thảo luận về các bộ phận bằng thép không gỉ thiêu kết, niken, titan hoặc các kim loại xốp khác, tiêu chuẩn ISO 4003 thường là tài liệu tham khảo phù hợp hơn.

Tiêu chuẩn ASTM F316 vẫn hữu ích để hiểu nguyên lý điểm sôi cơ bản và những hạn chế của việc chuyển đổi phép tính lỗ rỗng hiệu quả thành khả năng giữ hạt thực tế.

---

Kiểm tra điểm sôi (Bubble Point Testing) phù hợp như thế nào với quy trình sản xuất kim loại thiêu kết?

Thử nghiệm điểm sôi không nên được xem là một hoạt động riêng lẻ trong phòng thí nghiệm.

Nó phù hợp với một hệ thống kiểm soát sản xuất tổng thể.

Một quy trình sản xuất kim loại xốp đơn giản có thể trông như sau:

Lựa chọn bột kim loại

↓

Phân loại/Chuẩn bị bột

↓

Hình thành

↓

Thiêu kết có kiểm soát

↓

Gia công cơ khí / Hàn / Lắp ráp

↓

Dọn dẹp

↓

Kiểm tra lỗ rỗng và dòng chảy

↓

Kiểm tra kích thước / trực quan

↓

Kiểm tra chất lượng cuối cùng

↓

Bao bì

Những thay đổi xảy ra sớm trong quá trình này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc xốp cuối cùng.

Đó là lý do tại sao việc kiểm tra cuối cùng cung cấp phản hồi có giá trị cho quá trình sản xuất.

---

Những vật liệu kim loại xốp nào có thể được kiểm tra bằng phương pháp điểm sôi?

Phương pháp này phù hợp với nhiều vật liệu kim loại thấm nước có cấu trúc lỗ rỗng liên kết với nhau, miễn là vật liệu đó có thể được làm ướt và thử nghiệm một cách thích hợp.

Ví dụ bao gồm:

Thép không gỉ thiêu kết

Các lựa chọn phổ biến bao gồm 304 và 316L, trong đó 316L được sử dụng rộng rãi ở những nơi yêu cầu khả năng chống ăn mòn tốt hơn.

Niken và hợp kim niken

Được sử dụng trong trường hợp yêu cầu khả năng tương thích hóa học, nhiệt độ hoặc điều kiện quy trình chuyên biệt đòi hỏi hiệu suất vượt trội so với thép không gỉ tiêu chuẩn.

Titan

Thường được lựa chọn nhờ khả năng chống ăn mòn và đặc tính độ bền trên trọng lượng ưu việt.

Vật liệu xốp gốc đồng và hợp kim đồng thau

Được sử dụng trong các ứng dụng bao gồm các bộ phận khí nén, bộ giảm âm và hệ thống lọc chuyên dụng.

Hợp kim hiệu suất cao

Tùy thuộc vào môi trường, các bộ phận xốp cũng có thể được chế tạo từ các hợp kim như Inconel, Hastelloy hoặc Monel.

Vật liệu phù hợp nên được lựa chọn dựa trên điều kiện hóa học, nhiệt độ, áp suất và cơ học thực tế, chứ không chỉ đơn thuần dựa vào kích thước lỗ xốp.

---

Kiểm tra điểm sôi cho các ứng dụng khác nhau

Lọc khí công nghiệp

Đối với khí công nghiệp, lỗ rỗng lớn bất thường có thể tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm.

Do đó, thử nghiệm điểm sôi có thể là một phần của quy trình kiểm soát chất lượng vật liệu lọc.

---

Lọc chất lỏng

Đối với quá trình lọc chất lỏng, cấu trúc lỗ xốp phải được đánh giá cùng với độ nhớt, độ giảm áp suất, tải trọng hạt và khả năng giữ lại mong muốn.

Chỉ số điểm sôi (bubble point) thôi chưa đủ để dự đoán hiệu suất dịch vụ tổng thể.

---

Hệ thống khí tinh khiết cao

Đối với các thành phần ở phía hạ lưu dễ bị nhiễm bẩn, cấu trúc xốp đồng nhất có thể trở nên đặc biệt quan trọng.

Tùy thuộc vào yêu cầu về độ sạch, phương pháp điểm sủi bọt có thể được kết hợp với các phương pháp kiểm tra bổ sung về hiệu quả lọc, độ sạch hoặc rò rỉ.

---

Xử lý hóa chất và hóa dầu

Khả năng tương thích hóa học, nhiệt độ và áp suất có thể quan trọng không kém kích thước lỗ xốp.

Do đó, tùy thuộc vào chất lỏng trong quy trình, có thể lựa chọn hợp kim niken, titan hoặc thép không gỉ chuyên dụng.

---

Sục khí và khuếch tán khí

Kim loại xốp cũng được sử dụng rộng rãi trong tiếp xúc giữa khí và chất lỏng.

Một quan niệm sai lầm khác lại xuất hiện ở đây:

Kích thước lỗ xốp tại điểm tạo bọt không giống với đường kính bọt khí được tạo ra.

Kích thước bọt khí trong chất lỏng cũng có thể phụ thuộc vào:

•Tốc độ dòng khí, sức căng bề mặt của chất lỏng trong quá trình, áp suất, hình dạng bộ khuếch tán, phân bố lỗ xốp, hướng, độ sâu chất lỏng, hành vi kết tụ.

Thử nghiệm điểm sôi có thể mô tả đặc tính của môi trường xốp, nhưng không nên chỉ sử dụng riêng phương pháp này để đảm bảo xác định chính xác đường kính bọt khí trong quá trình.

---

Cách đọc báo cáo kiểm tra trắc nghiệm điểm bong bóng

Đối với hoạt động mua sắm B2B, một báo cáo tóm tắt hữu ích cần chứa đủ thông tin để đảm bảo kết quả có thể tái tạo và truy vết được.

Hãy cân nhắc tìm kiếm:

•Mã sản phẩm / mã phụ tùng

•Số lô hoặc số mẻ

•Vật liệu

•Kích thước bộ lọc

•Thông số lỗ rỗng danh nghĩa

•Phương pháp thử nghiệm

•Chất lỏng làm ướt

•Kiểm tra nhiệt độ nếu cần thiết.

•áp suất điểm sôi

•Kích thước lỗ xốp được tính toán bằng phương pháp thử nghiệm bong bóng, nếu có.

•Tiêu chí chấp nhận

•Kết quả đậu/trượt

•Ngày thi

•Khả năng truy xuất nguồn gốc kiểm tra

Ví dụ

Điểm mấu chốt là khả năng truy xuất nguồn gốc.

Chỉ số áp suất mà không kèm theo phương pháp đo và điều kiện làm ướt thì giá trị rất hạn chế.

---

Những hiểu lầm thường gặp về phương pháp kiểm tra điểm sôi (Bubble Point Testing)

“Kích thước lỗ xốp tại điểm sủi bọt bằng với định mức lọc danh nghĩa.”

Không nhất thiết.

Chúng là những đặc điểm khác nhau và có thể được định nghĩa bằng các phương pháp khác nhau.

---

“Phương pháp đo điểm sủi bọt giúp xác định kích thước lỗ chân lông trung bình.”

KHÔNG.

Điểm sôi ban đầu chủ yếu liên quan đến đường dẫn dòng chảy mở hiệu quả lớn nhất.

---

“Điểm sôi cao hơn đồng nghĩa với bộ lọc chất lượng cao hơn.”

Không tự động.

Điều đó thường có nghĩa là kích thước lỗ rỗng lớn nhất hiệu quả sẽ nhỏ hơn trong điều kiện tương đương. Việc đó có mong muốn hay không phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể.

---

“Điểm sôi quyết định hiệu quả lọc.”

Không phải chỉ riêng nó.

Hiệu quả lưu giữ thực tế cần được xem xét hoặc kiểm tra thêm.

---

“Điểm sôi cho tôi biết toàn bộ sự phân bố kích thước lỗ chân lông.”

KHÔNG.

ISO 4003 đặc biệt cảnh báo chống lại cách giải thích này. [1]

---

“Áp suất điểm sôi tương đương với áp suất nổ.”

Chắc chắn là không.

áp suất điểm sôiHiện tượng này liên quan đến việc khí vượt qua lực mao dẫn trong lỗ rỗng đã được làm ướt.

Áp suất nổLiên quan đến sự hư hỏng cấu trúc của bộ lọc hoặc linh kiện dưới áp suất.

Bộ lọc có thể có điểm sôi tương đối thấp nhưng vẫn sở hữu độ bền cơ học rất cao.

Nhầm lẫn giữa hai thông số này có thể dẫn đến những lỗi nghiêm trọng trong việc xác định thông số kỹ thuật.

---

Bạn nên lựa chọn bộ lọc kim loại xốp như thế nào?

Thay vì chỉ cử một nhà cung cấp:

“Tôi cần một bộ lọc thép không gỉ 5 μm.” Hãy cung cấp càng nhiều thông tin ứng dụng càng tốt.

Các thông số hữu ích bao gồm:

•Vật liệu cần thiết

•Cấp độ lọc danh nghĩa

•Yêu cầu về kích thước lỗ rỗng tối đa, nếu cần thiết.

•Yêu cầu về điểm sôi, nếu được chỉ định

•Hiệu suất lọc cần thiết

•Môi trường khí hoặc lỏng

•Thành phần hóa học

•Nhiệt độ hoạt động

•Áp suất hoạt động bình thường

•Áp suất chênh lệch tối đa

•Lưu lượng yêu cầu

•Kích thước bộ lọc

•Loại kết nối

•Phương pháp làm sạch

•Tiêu chuẩn thử nghiệm áp dụng

•Tài liệu QC cần thiết

•Số lượng lô

Thông tin này cho phép thiết kế cấu trúc xốp dựa trên ứng dụng chứ không phải dựa trên một con số micron duy nhất.

---

Quan điểm kỹ thuật của chúng tôi: Hãy suy nghĩ theo mô hình “Lỗ rỗng – Lưu lượng – Độ bền”

Đối với nhiều dự án kim loại xốp, chúng tôi thấy việc xem xét lựa chọn bộ lọc sẽ hữu ích hơn.cửa sổ hiệu suấtthay vì một thông số kỹ thuật duy nhất.

Có ba biến số đặc biệt quan trọng:

Cấu trúc lỗ rỗng → Hiệu suất dòng chảy → Độ bền cơ học

Việc thay đổi một yếu tố có thể ảnh hưởng đến những yếu tố khác.

Ví dụ:

•Lỗ xốp nhỏ hơn có thể cải thiện khả năng giữ nước nhưng làm tăng tổn thất áp suất;

•Độ xốp cao hơn có thể cải thiện khả năng thấm nhưng có thể ảnh hưởng đến các tính chất cơ học;

•Lớp vật liệu dày hơn có thể cải thiện độ bền cấu trúc nhưng làm thay đổi sức cản dòng chảy;

•Việc thay đổi đặc tính của bột có thể ảnh hưởng đến cả sự phân bố lỗ rỗng và độ thấm.

Đây là lý do tại sao dữ liệu điểm sôi trở nên hữu ích hơn khi được kết hợp với các phép đo khác.

Đối với các ứng dụng quan trọng, chúng tôi khuyên bạn nên hỏi:

Đó là một câu hỏi kỹ thuật hay hơn so với việc chỉ đơn giản hỏi:

---

Cách HENGKO tiếp cận việc kiểm soát chất lượng kim loại xốp

Tại HENGKO, các cấu kiện kim loại xốp được thiết kế dựa trên vật liệu yêu cầu, đặc tính lỗ xốp, hình dạng và điều kiện ứng dụng.

Tùy thuộc vào sản phẩm và yêu cầu của khách hàng, việc đánh giá chất lượng có thể bao gồm sự kết hợp của các yếu tố sau:

•

Kiểm soát nguyên liệu thô, lựa chọn bột, kiểm soát quá trình tạo hình, kiểm soát quá trình thiêu kết, kiểm tra kích thước, đánh giá đặc tính lỗ rỗng, kiểm tra độ thấm, kiểm tra liên quan đến áp suất, kiểm tra trực quan, kiểm soát độ sạch, xác minh theo ứng dụng cụ thể.

Đối với các dự án mà điểm sôi là thông số chấp nhận quan trọng, các điều kiện thử nghiệm và giới hạn chấp nhận cần được xác định trong quá trình thẩm định kỹ thuật.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với các linh kiện xốp tùy chỉnh, trong đó hai bộ phận trông gần như giống hệt nhau về hình thức bên ngoài có thể cần cấu trúc lỗ xốp bên trong rất khác nhau.

---

Câu hỏi thường gặp: Kiểm tra điểm sôi bọt khí đối với bộ lọc kim loại xốp

Điểm sôi của bộ lọc là gì?

Điểm sôi là áp suất mà tại đó khí vượt qua lực mao dẫn giữ chất lỏng thấm ướt bên trong một lỗ rỗng hiệu quả và tạo ra điều kiện sủi bọt xác định ở phía hạ lưu.

Điểm sôi cao hơn có nghĩa là kích thước lỗ xốp nhỏ hơn không?

Với cùng một chất lỏng làm ướt và điều kiện thử nghiệm tương đương, nhìn chung là đúng. Áp suất điểm sủi bọt tỷ lệ nghịch với đường kính lỗ xốp hiệu dụng.

Điểm sôi có bằng kích thước lỗ xốp không?

Không hẳn vậy. Nó có thể được sử dụng để xác định đặc tính lỗ rỗng hiệu quả bằng phương pháp thử bong bóng, nhưng không nên hiểu nó như một mô tả hoàn chỉnh về mạng lưới lỗ rỗng ba chiều thực tế.

Phương pháp kiểm tra điểm sôi đo lường điều gì trong bộ lọc kim loại thiêu kết?

Phương pháp này đặc biệt hữu ích để xác định kích thước lỗ rỗng hiệu quả lớn nhất và để so sánh chất lượng sản phẩm.

Phương pháp kiểm tra điểm sôi có thể xác định kích thước lỗ xốp trung bình không?

Không nên coi điểm sủi bọt ban đầu đơn lẻ là kích thước lỗ rỗng trung bình. Việc mô tả đặc điểm lỗ rỗng toàn diện hơn đòi hỏi các phương pháp bổ sung.

Điểm sôi có thể xác định hiệu quả lọc không?

Không. Chỉ riêng phương pháp kiểm tra điểm sôi (bubble point testing) không thể xác định được hiệu quả giữ lại hạt thực tế.

Điểm sôi và áp suất nổ khác nhau ở chỗ nào?

Điểm sôi liên quan đến sự dịch chuyển chất lỏng từ các lỗ rỗng được làm ướt. Áp suất vỡ liên quan đến sự phá hủy cơ học. Chúng mô tả các tính chất hoàn toàn khác nhau.

Tiêu chuẩn nào áp dụng cho việc kiểm tra bọt khí trong kim loại thiêu kết?

ISO 4003:1977 đề cập cụ thể đến việc xác định kích thước lỗ xốp thử nghiệm bong bóng trong vật liệu kim loại thiêu kết thấm. [1]

Tiêu chuẩn ASTM F316 có phù hợp với các bộ lọc kim loại thiêu kết không?

ASTM F316 được viết riêng cho bộ lọc màng. Các nguyên tắc của nó hữu ích cho việc hiểu thử nghiệm điểm bong bóng, nhưng ISO 4003 là tiêu chuẩn liên quan trực tiếp hơn cho vật liệu kim loại thiêu kết thấm. [1][2]

Tại sao chất lỏng làm ướt cần được liệt kê trong báo cáo điểm sôi?

Vì sức căng bề mặt ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa áp suất điểm sôi và kích thước lỗ xốp hiệu dụng được tính toán, nên không nên so sánh một cách mù quáng các giá trị áp suất thu được với các chất lỏng thấm ướt khác nhau.

---

Phần kết luận

Thử nghiệm điểm sôi là một trong những công cụ hữu ích nhất để đánh giá đặc tính lỗ xốp và tính nhất quán trong sản xuất của các bộ lọc kim loại xốp thiêu kết - nhưng chỉ khi kết quả được diễn giải chính xác.

Giá trị lớn nhất của nó không nằm ở việc biến một mạng lưới lỗ rỗng ba chiều phức tạp thành một con số micromet có vẻ chính xác.

Giá trị của nó nằm ở việc giúp trả lời các câu hỏi thực tiễn về chất lượng:

Có phải tồn tại một đường dẫn dòng chảy mở lớn bất ngờ không?

Lô sản phẩm này có phù hợp với thông số kỹ thuật đã được phê duyệt không?

Cấu trúc xốp đã thay đổi chưa?

Liệu linh kiện có đáp ứng tiêu chí chấp nhận điểm sôi đã được thỏa thuận không?

Đối với các ứng dụng lọc quan trọng, điểm sôi cần được xem xét cùng với độ thấm, hiệu suất lọc, khả năng tương thích vật liệu, yêu cầu áp suất và môi trường hoạt động thực tế.

Bạn cần trợ giúp trong việc lựa chọn bộ lọc kim loại xốp?

Hãy gửi yêu cầu của bạn cho HENGKO.Vật liệu, yêu cầu về lỗ xốp/lọc, kích thước, môi chất hoạt động, lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và yêu cầu thử nghiệm.Đội ngũ kỹ sư của chúng tôi có thể giúp đánh giá cấu trúc kim loại xốp phù hợp và phương pháp thử nghiệm cho ứng dụng của bạn.

---

Tài liệu tham khảo & Nguồn kỹ thuật

[1] ISO 4003:1977 — Vật liệu kim loại thiêu kết thấm — Xác định kích thước lỗ xốp thử nghiệm bong bóng
Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO). Tiêu chuẩn này đặc biệt đề cập đến các vật liệu kim loại thiêu kết thấm và xác định thử nghiệm bong bóng là một phương pháp kiểm soát chất lượng chứ không phải là phương pháp xác định hoàn toàn kích thước lỗ rỗng chính xác hoặc phân bố kích thước lỗ rỗng.

[2] ASTM F316-03(2019) — Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về đặc tính kích thước lỗ xốp của màng lọc bằng phương pháp thử nghiệm điểm bong bóng và lưu lượng trung bình
Tiêu chuẩn ASTM International. Hữu ích cho việc nghiên cứu nguyên lý vật lý về lực mao dẫn của chất lỏng thấm ướt, áp suất điểm sôi, đặc tính lỗ rỗng tối đa và các hạn chế liên quan đến khả năng giữ hạt thực tế.

[3] ISO 4022:2018 — Vật liệu kim loại thiêu kết thấm — Xác định độ thấm của chất lỏng
Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế. Có liên quan khi cần xác định đặc tính độ thấm và sức cản dòng chảy, ngoài các đặc tính lỗ rỗng được xác định bằng phương pháp thử bong bóng.

[4] Thảo luận kỹ thuật công nghiệp về kim loại xốp thiêu kết
Các cuộc thảo luận kỹ thuật gần đây trong lĩnh vực kim loại xốp cũng nhấn mạnh rằng độ xốp liên kết được kiểm soát là cấu trúc chức năng của bộ lọc thiêu kết và thường thảo luận về điểm sôi cùng với độ thấm. Những quan sát này được sử dụng ở đây như bối cảnh ngành công nghiệp hơn là các yêu cầu thử nghiệm mang tính quy phạm.