DIN 58751-2-2015 Production in optical engineering - Abrasives for optical engineering - Part 2 Testing methods《光学工程生产 光学工程用磨料 第2部分 试验方法》.pdf

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1、September 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO)Preisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.100.70; 37.020!%D b) Normativ

2、e Verweisungen aktualisiert; c) Durchfhrung der photometrischen Messung berarbeitet und an den aktuellen Stand der Technik angepasst; d) Durchfhrung der Analyse des berkorns berarbeitet; e) Informationen zum Prfbericht aktualisiert; f) Aufbau und Gestaltung der Norm vollstndig berarbeitet; g) Aufbau

3、 der Norm an die aktuellen Gestaltungsregeln angepasst. Frhere Ausgaben DIN 58751-2: 1972-08 DIN 58751-2:2015-09 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr Optik-Schleifmittel, die zur Herstellung von Optikeinzelteilen wie Linsen, Prismen, Platten usw., mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung

4、, Hrte und Krnung verwendet werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen

5、 gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 58727, (alle Teile) Optikfertigung Kugelstifte fr Optikmaschinen DIN 58161, (alle Teile) Prfung von Optikeinzelteilen DIN EN 1561, Gieereiwesen - Gueisen mit Lamellengraphit DIN ISO 7619-2, Elastomere ode

6、r thermoplastische Elastomere Bestimmung der Eindringhrte Teil 2: IRHD-Taschengerteverfahren DIN ISO 3310-1:2001-09, Analysensiebe Anforderungen und Prfung Teil 1: Analysensiebe mit Metalldrahtgewebe DIN ISO 6344-3, Schleifmittel auf Unterlagen Korngrenanalyse Teil 3: Bestimmung der Korngrenverteilu

7、ng der Mikrokrnungen P 240 bis P 2500 DIN ISO 8486-2, Schleifkrper aus gebundenem Schleifmittel Bestimmung und Bezeichnung der Korngrenverteilung Teil 2: Mikrokrnungen F 230 bis F 2000 FEPA 42-2, Krnungen aus Schmelz-Aluminiumoxid und Siliziumcarbid und anderen abrasiven Materialien fr Schleifkrper

8、aus gebundenem Schleifmittel und zur allgemeinen Anwendung Mikrokrnungen F 230 bis F 20001)FEPA 43-2, Krnungen aus Schmelz-Aluminiumoxid und Siliziumcarbid fr Schleifmittel anderen abrasiven Materialien fr flexible Schleifmittel Mikrokrnungen P 240 bis P 2500 3 Probennahme Die Proben aus den Packung

9、en werden durch zehnmaliges Einstechen eines dnnwandigen, glatten Metallrohres von 20 mm lichter Weite, das am unteren Ende von auen angeschrft ist, entnommen. Das Rohr ist dabei hin- und herzubewegen bzw. zu drehen und leicht anzuheben. Auf diese Weise erhlt man eine Stichprobe von etwa 500 g. Dies

10、e Probe wird auf einen Bogen glatten Papiers gebracht, mit Hilfe eines Spatels gut durchgemischt, dann annhernd kreisfrmig ausgebreitet und in vier gleiche Felder geteilt. Die Teile zweier gegenberliegender Felder werden vereinigt, sie gelten als Durchschnittsprobe. Die Durchschnittsprobe aus der St

11、ichprobe kann auch mit einem Probenteiler entnommen werden. 4 Bestimmung der Korngre 4.1 Allgemeines Zur Bestimmung der Korngre von Schleifmitteln knnen folgende Prfmethoden angewandt werden: 1) Die angegebenen FEPA Normen sind erhltlich unter http:/www.fepa-abrasives.org/Home.aspx DIN 58751-2:2015-

12、09 5 a) Bestimmung der Korngre durch Siebung Die Korngren fr die grobkrnigen Schleifmittel OS 230 bis OS 75 werden mit einer geeigneten Laborsiebmaschine bestimmt. b) Ausmessen der Einzelteilchen mit dem Mikroskop Das Ausmessen der Einzelteilchen fhrt zu genauen Ergebnissen. Die Methode ist in der P

13、raxis zeitaufwendig, fr Schiedsanalysen aber zweckmig. c) Andreasen-Methode (Sedimentationsmethode mit gravimetrischer Auswertung) Sedimentationsverfahren mit gravimetrischer Auswertung fhren wie das Ausmessen der Einzelteilchen zu genauen Ergebnissen. d) Photometrische Verfahren Photosedimentometer

14、 liefern Ergebnisse, die den Absolutwerten sehr nahekommen; die Ergebnisse werden mit geringem Zeitaufwand erreicht. e) US-Sedimentometer Sedimentationsanalyse nach ISO 8486-2, ISO 6344-3 sowie FEPA 43-2 und FEPA 42-2. Bestimmung der Korngrenverteilung das Prinzip der Schwerkraftsedimentation in Fls

15、sigkeiten. Bewertet wird der Zusammenhang zwischen der Gre von Partikeln und ihrer Sinkgeschwindigkeit in einer Flssigkeit infolge der Schwerkraft. Die Sinkgeschwindigkeit ist weiterhin von der Dichte des zu analysierenden Partikelmateriales, der Partikelform sowie der Dichte und Viskositt der Flssi

16、gkeit abhngig. Diese Gren mssen bekannt sein. Das Messprinzip besteht darin, die Zeit zu ermitteln, in der sich bestimmte Teilmengen der Probe in einem kalibrierten Sammelrohr abgesetzt haben. Die Berechnung der theoretischen Partikelgren erfolgt dann mit Hilfe des Stokesschen Gesetzes. Bei der Mess

17、ung mit dem US-Sedimentometer erscheinen die Korngren gegenber den photometrischen Messungen nach der grberen Seite verschoben. Das US-Sedimentometer ist nur fr grbere Krnungen anwendbar. Es ist zu beachten, dass die bei Sedimentationsverfahren erhaltenen Werte aufgrund des Stokesschen Gesetzes nied

18、riger liegen mssen als die Ausmessung der Einzelteilchen durch das Mikroskop. Die Differenz der ermittelten Korngren nimmt aus diesem Grunde mit steigender Korngre zu. 4.2 Bestimmung der Korngren von Schleifmitteln OS 230 bis OS 75 4.2.1 Prfgerte a) Laborsiebmaschine In dieser Prfsiebmaschine werden

19、 Siebe von 200 mm Durchmesser zusammen mit einem Deckel und einer Bodenschale verwendet. Sie wird elektrisch angetrieben und fhrt 290 waagerechte und 156 senkrechte Schlge in der Minute aus. Die Maschine ersetzt so die kreisfrmige und die schlagende Bewegung, die man bei der Handsiebung ausfhrt. b)

20、Prfsiebe nach DIN 3310-1 Analysensiebe, rund mit 200 mm, 300 mm oder 400 mm Durchmesser und 30 mm oder 50 mm nutzbarer Randhhe mit Nennmaschenweite nach DIN ISO 3310-1:2001-09, Tabelle 1 und Tabelle 2, Hauptreihe R 20/3 mit Deckel und Auffangschale. DIN 58751-2:2015-09 6 4.2.2 Durchfhrung und Auswer

21、tung Die Siebe sind mit einem Deckel und einer Bodenschale zusammenzusetzen und in die Laborsiebmaschine einzuspannen. Die zu prfende Schleifmittelmenge betrgt 100 g. Sie ist auf Prfsieb 1 aufzugeben. Die Siebzeit betrgt 5 min. Sie ist mit dem Zeitschalter einzustellen. Die erlaubten Rckstnde sind a

22、us Tabelle 1 zu entnehmen. Das aus den jeweiligen Siebrckstnden bestimmte Gewicht wird auf das Gesamtgewicht bezogen in Prozent angegeben. Tabelle 1 Korngren OS 230 bis OS 75 Nennkorn-gre Prfsieb 1 Prfsieb 2 Prfsieb 3 Prfsieb 4 Prfsieb 5 Maschen-weite Durch-gang Maschen-weite Rck-stand min. Maschen-

23、weite Rck-stand min. Maschen-weite Rck-stand min. Maschen-weite Rck-stand min. m % m % m % m % m % OS 230 355 99,9 250 0 bis 15 200 45 200 180 70 140 3 OS 163 250 99,9 180 0 bis 15 140 40 140 125 70 100 3 OS 115 180 99,9 125 0 bis 15 100 30 100 90 60 63 3 Tabelle 2 Beispiel fr eine Korngrenbestimmun

24、g Nennkorn-gre Prfsieb 1 Prfsieb 2 Prfsieb 3 und 4 Prfsieb 3, 4, 5 Maschen-weite Durch-gang Maschen-weite Rck-stand min. Maschen-weite Rck-stand min. Maschen-weite Rck-stand min. m % m % m % m % OS 75 125 99,9 90 0 bis 15 71 63 40 71 63 50 70 4.3 Bestimmung der Korngren von Schleifmitteln OS 53 bis

25、OS 3 4.3.1 Prfgerte a) Photometer Das Photometer besteht im Wesentlichen aus: einem Sedimentationsbehlter mit einem Wassermantel, der durch einen Thermostaten auf (20 0,1) C temperiert wird; einer Lichtquelle, von der aus ein Lichtstrahl durch den Sedimentationsbehlter auf eine photoelektrische Zell

26、e fllt; DIN 58751-2:2015-09 7 e inem Galvanometer, das die Intensitt des auf die Photozelle fallenden Lichtes und damit die Lichtabsorption im Sedimentationsbehlter zu jedem Zeitpunkt anzeigt; e iner Vorrichtung zur nderung der Hhe des Sedimentationsbehlters im Verhltnis zum Lichtstrahl, so dass sic

27、h eine Absetzhhe bis maximal 100 mm ergibt. Bild 1 zeigt den optischen Teil des Photometers. Legende 1 Thermostat 2 Blende 3 Spiegel 4 Filter 5 Zelle h 0 bis 100 mm Bild 1 Optischer Teil des Photometers b) Sedimentationsmittel Es werden destilliertes Wasser oder ein Wasser-thylenglykol-Gemisch verwe

28、ndet. Teilweise enthalten diese Flssigkeiten einen Zusatz von Natriumpyrophosphat als Dispersionsmittel. Das Sedimentationsmittel und die Konzentration des Dispersionsmittels fr verschiedene Korngren von Elektrokorund und Siliziumkarbid sind in Tabelle 3 angegeben. Die Dichte von 74 % Glykol betrgt

29、1,088 g/cm2und die dynamische Viskositt 7,7 mPas. Die Dichte von 95 % Glykol betrgt 1,117 g/cm2und die dynamische Viskositt 0,152 mPas. Diese Werte gelten bei einer Raumtemperatur von 20 C. DIN 58751-2:2015-09 8 Tabelle 3 Sedimentation fr Nennkorngren Nennkorngre Sedimentationsmittel bei Elektrokoru

30、nd und Siliziumkarbid DispersionsmittelaElektrokorund g/l Siliziumkarbid g/l OS 53 95 % Glykol 0,2 OS 45 OS 37 74 % Glykol OS 29 OS 23 OS 17 OS 13 Destilliertes Wasser 0,45 0,1 OS 9 OS 7 OS 5 OS 3 Ohne Zusatz aAls Dispergiermittel knnen z. B. Natriumphyrosulfat oder Natriumhexametaphosphat verwendet

31、 werden. 4.3.2 Durchfhrung und Auswertung der Prfung Zur Durchfhrung der photometrischen Messung ist die Gebrauchsanweisung fr das jeweilige Photometer zu beachten. Folgende Punkte sind zu beachten: Der Leerwert ist fr die Sedimentationsflssigkeit zu bestimmen. Die Messkvette mit der Sedimentationsf

32、lssigkeit ist auf (20 0,1) C zu temperieren. Vor Beginn der Messung ist eine so groe Menge der Krnung in die Kvette gegeben, dass man nach dem Umschtteln eine anfngliche Extinktion von 1,3 bis 1,7 erhlt. Die Kvette mindestens 10 min durch den Wasserumlauf des Thermostaten auf (20 0,1) C temperieren.

33、 Vor Beginn der Messung den Inhalt der Kvette durch Drehen um 180 nach rechts und links (etwa 10 mal/min) homogenisieren. Die Extinktionswerte zu den in der ersten Spalte von Tabelle 4 angegebenen Zeiten ablesen und aufzeichnen. Tabelle 4 zeigt in der ersten Spalte die Zeiten fr die Ablesungen und i

34、n der zweiten Spalte die zugehrigen Sedimentationshhen. In den weiteren Spalten sind die nach dem Stokesschen Gesetz (siehe 4.3.1) berechneten Korngren angegeben, die diesen Zeiten und Sedimentationshhen fr Siliziumkarbid und Elektrokorund und fr jedes der drei Sedimentationsmittel entsprechen. BEIS

35、PIEL Es werden folgende Werte in eine Tabelle nach Art von Tabelle 5 eingetragen: Zeitpunkt der Ablesung; Korngre; Sedimentationshhe; Abgelesene Extinktion. Die Zahlen in den restlichen Spalten der Tabelle 5 werden wie angegeben berechnet. DIN 58751-2:2015-09 9 Die Zahlen in der Tabelle 5 dienen als

36、 Beispiel und gelten fr eine Siliziumkarbidkrnung von etwa 14 m mittlerer Korngre. Es wird destilliertes Wasser mit 0,2 g Natrium-Pyrophosphat je Liter als Sedimentationsmittel benutzt. Die Komgrenwerte in Spalte 7 sind deshalb aus Spalte 3 der Tabelle 4 entnommen. Die abgelesenen Zahlen sind in die

37、 ersten vier Spalten und in die fnfte Spalte die Zahlen fr Extinktionswert plus Leerwert 2) einzutragen. In Spalte 5 wird die Differenz zweier aufeinanderfolgender Zahlen der Spalte 4 eingetragen. In Spalte 7 wird das Produkt aus den Zahlen der Spalten 5 und 6 berechnet. Die Ergebnisse werden addier

38、t. In Spalte 8 sind die Zahlen der Spalte 9 als Prozente ihrer Summe anzugeben. Tabelle 4 Korngrenermittlung mittels Sedimentationsgeschwindigkeit Zeit Sedimentations-hhe mm Korngre Durchmesser m Siliziumkarbid Elektrokorund Wasser 74 % Glykol 95 % Glykol Wasser 74 % Glykol 95 % Glykol 21 s 100,0 62

39、,5 53,0 30 s 100,0 53,0 44,0 125,0 42 s 100,0 44,0 125,0 37,0 105,0 1 min 00 s 100,0 37,0 105,0 31,0 88,0 125,0 1 min 25 s 100,0 31,0 88,0 125,0 26,0 74,0 105,0 2 min 00 s 100,0 26,0 74,0 105,0 22,0 62,5 88,0 2 min 50 s 100,0 22,0 62,5 88,0 19,6 53,0 74,0 4 min 00 s 100,0 19,6 53,0 74,0 15,6 44,0 62

40、,5 5 min 40 s 100,0 15,6 44,0 62,5 12,8 37,0 53,0 8 min 00 s 100,0 12,8 37,0 53,0 11,1 31,0 44,0 11 min 20 s 100,0 11,1 31,0 44,0 9,3 26,0 37,0 16 min 00 s 100,0 9,3 26,0 37,0 7,8 22,0 31,0 18 min 00 s 79,5 7,8 22,0 31,0 6,6 18,6 26,0 20 min 00 s 62,5 6,6 18,6 26,0 5,5 15,6 22,0 22 min 00 s 48,5 5,5

41、 15,6 22,0 4,6 12,8 18,6 24 min 00 s 37,5 4,6 12,8 18,6 3,9 11,1 15,6 26 min 00 s 29,0 3,9 11,1 15,6 3,3 9,3 12,8 28 min 00 s 22,0 3,3 9,3 12,8 2,8 7,8 11,1 30 min 00 s 16,5 2,8 7,8 11,1 2,3 6,6 9,3 38 min 20 s 15,0 2,3 6,6 9,3 2,0 5,5 7,8 54 min 20 s 15,0 2,0 5,5 7,8 4,6 6,6 DIN 58751-2:2015-09 10

42、Tabelle 5 Beispiel fr eine Sedimentationsmessung einer Siliziumkarbidkrnung mit circa 14 m mittlerer Korngre (Sedimentationsmittel: destilliertes Wasser mit 0,2 g Natrium-Pyrophosphat je Liter) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Zeit Sediment-ationshhe mm Extinktion Ablesung Extinktion plus Leerwert Differenz Durch-

43、messer m Differenz Durch-messer Differenz % Summe % 42 s 100 0,23 44,0 1 min 00 s 100 0,24 37,0 1 min 25 s 100 0,24 31,0 2 min 00 s 100 0,24 26,0 2 min 50 s 100 0,24 0,99 22,0 4 min 00 s 100 0,15 0,90 0,09 18,6 1,67 13,3 13,3 5 min 40 s 100 0,17 0,67 0,23 15,6 3,59 28,6 41,9 8 min 00 s 100 0,18 0,43

44、 0,24 12,8 3,07 24,6 66,5 11 min 20 s 100 0,20 0,20 0,23 11,1 2,55 20,3 86,8 16 min 00 s 100 0,08 0,08 0,12 9,3 1,12 8,9 95,7 18 min 00 s 0,05 0,05 0,03 7,8 0,23 1,8 97,5 20 min 00 s 0,02 0,02 0,03 6,6 0,20 1,6 99,1 22 min 00 s 0,0 0,00 0,02 5,5 0,11 0,9 100,0 12,54 100,0 Die Spalten 6 und 9 stellen

45、 die Korngrenverteilung dar. BEISPIEL In diesem Beispiel enthlt also die Mikrokrnung: 13,3 % Anteile grer als 18,6 m; 41,9 % Anteile grer als 15,6 m usw.; bis zu 100,0 % Anteile grer als 5,5 m. Anhand dieser Zahlenwerte kann die Kornverteilungskurve aufgetragen werden. 5 Bestimmung des berkorns 5.1

46、Fr Schleifmittel OS 230 bis OS 75 Das berkorn wird durch Siebung ermittelt. Es ergibt sich aus dem Siebrckstand von Prfsieb 1. 5.2 Fr Schleifmittel OS 53 bis OS 23 Das berkorn wird durch Siebung ermittelt und ergibt sich aus den Siebrckstnden der in Tabelle 6 aufgefhrten Siebe. Tabelle 6 Nennkorngre

47、n und Maschenweite der Siebe Nennkorngre Maschenweite m OS 53 90 OS 45 71 OS 37 63 OS 29 50 OS 23 45 OS 17 36 DIN 58751-2:2015-09 11 5.3 Fr Schleifmittel OS 13 bis OS 3 5.3.1 Allgemeines Das berkorn wird durch Sedimentationsanalyse mit dem Atterberg-Zylinder bestimmt. 5.3.2 Grundlagen Das berkorn wi

48、rd im Sedimentationszylinder nach Atterberg vom brigen feineren Schleifmittelanteil getrennt und durch Auswgen bestimmt. Getrennt wird durch eine festgelegte Anzahl von Sedimentationen. Die Sedimentationshhe bzw. Fallhhe des Kornes sollte so gewhlt werden, dass keine krzere Fallzeit als 3 min resultiert. Fr Elektrokorund ergeben sich im Trennbereich von 15 m bis 25 m bei einer Fallhhe von 20 cm und im Trennbereich von 5 m bis 15 m bei einer Fallhhe vo