ISO 4022:1987
(Main)Permeable sintered metal materials — Determination of fluid permeability
Permeable sintered metal materials — Determination of fluid permeability
This second edition cancels and replaces the first edition (i. e. ISO 4022:1977). The test is carried out under such conditions that the fluid permeability can be expressed in terms of viscous and inertia permeability coefficients (see annex A). Does not apply to very long hollow cylindrical test pieces of small diameter. Annex B gives test fluids.
Matériaux métalliques frittés perméables — Détermination de la perméabilité aux fluides
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour déterminer la perméabilité aux fluides des matériaux métalliques frittés perméables dans lesquels la porosité est franchement continue ou interconnectée. Les essais sont faits dans des conditions telles que la perméabilité peut être exprimée par des coefficients de perméabilité liés à la viscosité et aux forces d'inertie (voir annexe A). Dans le cas où l'on détermine la perméabilité de cylindres creux dont la longueur est grande par rapport au diamètre, il existe une perte de charge dans le fluide le long de l'intérieur du cylindre, laquelle peut ne pas être négligeable par rapport à la perte de charge à travers la paroi. Dans ce cas, la présente Norme internationale n'est pas applicable (voir annexe A, chapitre A.5).
General Information
Relations
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ISO
INTERNATIONAL STANDARD
4022
Second edition
1987-10-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXflYHAPO,4HAR OPTAHM3A~MR l-l0 CTAHflAPTM3AuMM
Permeable sintered metal materials - Determination
of fluid permeability
Matkaux m6 tafliques fr&& permeables - Determination de la perm&abifitk aux fluides
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Foreword
ISO (the International Organkation for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bedies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 4022 was prepared by Technical Committee ISO/TC 119,
Powder metahrgy.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4022 : 19771, of which it
constitutes a minor revision.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless otherwise stated.
International Organkation for Standardkation, 1987
0
Printed in Switzerland
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ISO 4022 : 1987 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Permeable sintered metal materials - Determination
of fluid permeability
1 Scope and field of application 2 Reference
I SO 2738, Permeabfe sin tered metal materials - Determination
This International Standard specifies a method for the deter- of density, oil content and open porosity.
mination of the fluid permeability of permeable sintered metal
materials in which the porosity is deliberately continuous or in-
3 Principle
terconnecting, testing being carried out under such conditions
that the fluid permeability tan be expressed in terms of viscous Passage of a test fluid of known viscosity and density through a
test piece, and measurement of the pressure drop and the
and inertia permeability coefficients (see annex A).
volumetric flow rate.
This International Standard does not apply to very long hollow Determination of the viscous and inertia permeability coeffi-
cylindrical test pieces of small diameter, in which the pressure
cients, which are Parameters of a formula describing the rela-
drop of the fluid in passing along the bore of the cylinder may tionship between the pressure drop, the volumetric flow rate,
not be negligible compared with the pressure drop of the fluid
the viscosity and density of the test fluid. and the dimensions of
passing through the wall thickness (sec annex A, clause A.5). the porous metal test piece permeated by this fluid.
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ISO 4022 : 1987 (E)
4 Symbols and definitions
For the purposes of this International Standard, the Symbols and definitions given in the table apply:
Table - . Symbols and definitions
/ Symbol Definition Unit
Term
I
-
Permeability Ability of a porous metal to pass a fluid under the action of a
-
pressure gradient
Test area A Area of a porous metal normal to the direction of the fluid flow m2
Thickness e Dimension of the test piece in the direction of fluid flow
a) for flat test pieces: equal to the thickness
m
b) for hollow cylinders: given by the equation in 6.1.2
Length L Length of cylinder (sec figure 2) m
I
Volume flow rate at which a fluid of unit viscosity is transmitted
Viscous permeability coefficient
‘y”
through unit area of porous metal permeated under the action of
unit pressure gradient when the resistance to fluid flow is due only
m2
to viscous losses. lt is independent of the quantity of porous metal
considered.
Inertia permeability coeff icient Volume flow rate at which a fluid of unit density is transmitted
Vi
through unit area of porous metal permeated under the action of
unit pressure gradient when the resistance to fluid flow is due only
m
to inertia losses. lt is independent of the quantity of porous metal
considered.
Volume flow rate Mass flow rate of the fluid divided by its density
m3/s
Q
1
Upstream pressure Pressure upstrean of the test piece
Pl
Downstream pressure Pressure downstream of the test piece N/m2
p2
Mean pressure Half the sum of the upstream and downstream pressures
P
Pressure drop Differente between the pressures on the upstream and down-
AP
stream surfaces of the porous test piece N/m2
Pressure gradient Aple Pressure drop divided by the thickness of porous test piece 1 N/m3
I
Velocity Ratio of the volumetric flow rate to the test area
mls
QIA
l
Density
Density of the test fluid at the mean temperature and pressure 1 kglm3
I e
Dynamit viscosity Absolute dynamic viscosity coefficient as defined by Newton’s law 1
Ns/m2
Apparatus correction (to be subtracted Pressure differente observed between the upstream and
from the obset-ved pressure drop)
downstream pressure tappings when the test apparatus is used
without a porous test piece in Position. (lt varies with the flow rate
Nlm2
through the apparatus and arises from venturi effects at the
pressure tappings and other Causes)
Mean absolute temperature T Half the sum of the temperatures of the fluid at the upstream side
K
and the downstream side of the test piece
5 Test piece This International Standard refers to two different types of ap-
paratus suitable for determining the fluid permeability of porous
Before testing with gas, all liquid shall be removed from the test pieces.
pores of the test piece. Oil and grease shall be removed by
using a suitable solvent with the extraction method given in
6.1.1 Guard ring test head for fiat test pieces
ISO 2738. The test piece shall be dried before testing.
This is a type of test apparatus which is recommended for
carrying out non-destructive testing of partial areas of flat
6 Apparatus
porous sheets.
6.1 Equipment The permeable metal sheet is clamped between two pairs of
flexible Seals. The inner pair, corresponding to the test area,
The choice of apparatus is mainly dictated by the size, shape has a mean diameter of D,. The outer pair, of mean diameter
and physical characteristics of the test piece.
Dz, forms a guard ring surrounding the test-area, which is
2
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ISO 4022 : 1987 (E)
pressurized to prevent side leakage from the test area (sec The guard ring test head minimizes side leakage by ensuring
figure 1). The width of the annulus formed by the guard ring that the pressure is the same in the inner and outer chambers.
test head shail be not less than the thickness of the sheet, Le. : On the upperstream face of the test piece, this is achieved by
arranging that the port area connecting the upper chambers (as
shown in figure 1) is as large as possible. On the downstream
D2 - Q
face of the test piece, the inner chamber leads to a flowmeter,
>e
2 usually subject to a small back pressure, and the outer chamber
Test fluid (for example air) from
adjustable pressure-control vaive
(Alternative entry for test fluid)
,- Clamping forte
I
Port area as large as possible
Outer
Inner seal (‘0’ ri
i
Ad justable pressure-
Aalizing valve
eq’
Line b
‘-
a
b
r
“U ‘1
= Mean diameter of the inner Seals
4
= Test head diameter
D2
Q
= Volumetric flow rate, at pressure g2
Q2
Atmospheric pressure
Po =
Test piece
T
= Downstream guard ring pressure, adjusted to be equal to p2
p3
p2 - po = Pressure drop across flowmeter
P
p, - p2 = Pressure drop across porous metal
Figure 1 - Guard ring test head
3
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ISO4022:1987 (EI
6.1.2 Jig for hsllow cylindrical test pieces
leads to atmosphere via a pressure-equalizing vaive. This vaive
is adjusted to equalize the pressure in the inner and outer
The permeability of hollow cylindrical test pieces is convenient-
chambers. The fitting of a restrictor between the test piece and
ly measured by clamping the cylinder axially between two flat
the flowmeter, to increase the back pressure and thus permit
surfaces and causing the test fluid to permeate outwards
more stable control of the pressure-equalizing valve, is allowed.
through the wall of the cylinder. An example is shown in
figure 2. The flowmeter is placed upstream of the test piece.
However, ideally, the pressure on the downstream face of the
When clamping the porous metal cylinder under test, suffi-
test piece should be as near as possible to atmospheric
ciently flexible Seals shall be used to overcome surface
pressure and a restrictor should not be used unless necessary
irregularities so as to ensure Ieak-free sealing.
for the adjustment of the pressure drop in the flowmeter.
6.2 Test fluids
Toroidal sealing rings (“0’‘-rings) are recommended for the
inner Seals.
In the majority of cases, gases are more convenient test fluids
than liquids (see annex B).
The Seals shall be sufficiently flexible to overcome all surface
imperfections and lack of flatness of the porous metal. In some
Test gases shall be clean and dry.
instances it may be necessary to load the inner and outer Seals
separately to ensure leak-free sealing.
By agreement between the interested Parties, liquids may be
used where the permeability with reference to a specific liquid
is required. This liquid shall be clean and free from dissolved
Two upper and two lower Seals are required and these shall be
in line with each other. gases.
Clamping forte Line a
-7
G-----l Q, = Qq
Q
f
T
a
Flowmeter
v
Q I
Pa ‘= Pl
1
Seal d
-c
Test piece
1
\\\\\ i-l\\\’
1 1/ / 1 V//l
&=Q2
Line b
T
b
Pb = P2
Seal J
L 1
NOTE - The diameter dO should be approximately equal to diameter (/ and the
distance h should be as small as possible to minimize the apparatus correction.
Jig for testing hollow cylindrical test pieces
Figure 2 -
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ISO 4022 : 1987 (EI
7.4 Measurement of pressures and temperatures
7 Procedure
lt is necessary to measure the pressure a nd te lmpera ture at the
7.1 Measurement of thickness and area of the
th
flowmeter and e test piece in Order to
test piece
-
correct the reading of the flowmeter;
7.1 .l Flat test pieces
-
calculate the mean flow rate through the test piece;
The size of micrometer anvils shall not be larger than the size of
the surface irregularities, nor smalier than the pore size. - determine the density and the viscosity sf the test fluid.
The test area is defined as that area normal to the direction of
fluid flow, and, provided that the pressure gradient is uniform,
Expression of results
this definition is meaningful and the t
...
ISO
NORME INTERNATIONALE 4022
Deuxième édition
1987-10-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPOfiHAH OPTAHM3A~MFl Il0 CTAHAAPTM3AqMM
Matériaux métalliques frittés perméables -
Détermination de la perméabilité aux fluides
- De termination of fluid permeability
Permeable sin tered me tal ma terîals
Numéro de référence
ISO 4022 : 1987 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 4022 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 119,
Métallurgie des poudres.
Cette deuxiéme édition annule et remplace la première édition (ISO 4022: 19771, dont
elle constitue une révision mineure.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1987 l
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
NORME INTERNATIONALE
ISO 4022 : 1987 (FI
Matériaux métalliques frittés perméables -
Détermination de la perméabilité aux fluides
2 Référence
1 Objet et domaine d’application
ISO 2738, Mattkiaux métalliques frit& perméables - Détermi-
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour
nation de la masse volumique, de la teneur en huile et de la
déterminer la perméabilité aux fluides des matériaux métalli-
porosité ouverte.
ques frittés perméables dans lesquels la porosité est franche-
ment continue ou interconnectée. Les essais sont faits dans
des conditions telles que la perméabilité peut être exprimée par
3 Principe
des coefficients de perméabilité liés à la viscosité et aux forces
d’inertie (voir annexe A).
Passage d’un fluide d’essai, de viscosité et de masse volumique
connues, à travers un échantillon, et mesurage de la perte de
Dans le cas où l’on détermine la perméabilité de cylindres creux
charge et du débit en volume.
dont la longueur est grande par rapport au diamètre, il existe
une perte de charge dans le fluide le long de l’intérieur du cylin- Détermination des coefficients de perméabilité visqueuse et de
dre, laquelle peut ne pas être négligeable par rapport à la perte perméabilité par inertie, qui sont des paramètres d’une formule
de charge à travers la paroi. Dans ce cas, la présente Norme reliant la perte de charge, le débit en volume, la viscosité et la
internationale n’est pas applicable (voir annexe A, cha- masse volumique du fluide d’essai, avec les dimensions de
pitre A.5). l’échantillon en métal poreux traversé par ce fluide.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 4022 : 1987 (FI
4 Symboles et définitions
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les symboles et définitions donnés dans le tableau sont applicables:
- Symboles et définitions
Tableau
Définition Unité
Terme Symbole
-
Aptitude d’un matériau poreux à laisser circuler un fluide sous
Perméabilité
-
l’influence d’un gradient de pression
Surface utile du matériau poreux, normale à la direction du courant
Surface d’essai A
m2
du fluide
Dimension de l’échantillon dans la direction du courant du fluide
Épaisseur e
a) pour des échantillons plats: égale à l’épaisseur
m
b) pour des échantillons cylindriques creux: donnés par la for-
mule en 6.1.2
Longueur du cylindre (voir figure 2) m
Longueur L
Débit d’un fluide de viscosité unité traversant la surface unité d’un
Coefficient de perméabilité visqueuse
K
corps poreux sous l’action d’un gradient de pression unité quand la
m2
résistance opposée au mouvement du fluide est due seulement à la
viscosité. II est indépendant de la quantité de matière traversée
Coefficient de perméabilité par inertie Débit d’un fluide de masse volumique unité traversant la surface
vi
unité d’un corps poreux sous l’action d’un gradient de pression
unité quand la résistance opposée au mouvement du fluide est due m
seulement aux forces d’inertie. II est indépendant de la quantité de
matière traversée
Débit-volume Rapport du débit massique du fluide à sa masse volumique m3ls
Q
Pression amont Pression du fluide en amont de l’échantillon
Pl
Pression aval Pression du fluide en aval de l’échantillon
N/m2
p2
Pression moyenne Demi-somme des pressions amont et aval
P
Perte de charge
Différence entre les pressions en amont et en aval de l’échantillon Nlm2
AP
Gradient de pression
Aple Rapport de la perte de charge à l’épaisseur de l’échantillon Nlm3
Vitesse Rapport du débit du fluide à la surface d’essai traversée par le fluide
mis
QIA
Masse volumique Masse volumique du fluide d’essai à température et pression
Q
kg/m3
moyennes
Viscosité dynamique Coefficient de viscosité dynamique absolue comme défini par la loi
v
Nslm2
de Newton
Correction instrumentale (a soustraire de la -
Différence de pression observée entre les ajutages amont et aval de
perte de charge observée)
l’appareil sans échantillon en place. (Cet effet varie avec le débit, et
Nlm2
entre autres causes, a pour origine l’effet Venturi. )
Température absolue moyenne T
Demi-somme des températures du fluide en amont et en aval de
K
l’échantillon
5. Échantillon
La présente Norme internationale propose deux types d’appa-
reillage différents possibles pour déterminer la perméabilité aux
Avant l’essai avec un gaz, il faut éliminer tout liquide présent
fluides de l’échantillon poreux.
dans les pores de l’échantillon. L’huile et la graisse doivent être
éliminées à l’aide d’un solvant approprié en utilisant la méthode
6.1.1 Montage avec anneau de garde pour les
d’extraction décrite dans I’ISO 2738. L’échantillon doit être
échantillons plats
séché avant l’essai.
C’est un type d’appareil1 recommandé pour des essais non des-
tructifs sur une surface limitée d’une tôle plane poreuse.
6 Appareillage
La feuille de métal perméable est serrée entre deux paires de
6.1 Appareils
joints souples. La paire interne définissant la surface explorée, a
un diamètre moyen Dl. La paire externe, de diamétre moyen
Le choix de l’appareillage est essentiellement dicté par la taille,
Dz, forme un anneau de garde entourant l’aire d’essai, et qui
la forme et les caractéristiques physiques de l’échantillon.
est pressurisé pour éviter les pertes latérales à partir de la zone
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4022 : 1987 (F)
Ce montage avec anneau de garde minimise les pertes latérales
de mesure (voir figure 1). La largeur de la couronne formée par
en égalisant la pression dans les chambres intérieure et exté-
ce système d’anneau de garde ne doit pas être inférieure à
rieure. Cela est réalisable sur la face amont de l’échantillon en
l’épaisseur de la feuille, soit:
rendant aussi grande que possible la surface baignée par le
fluide (comme indiqué à la figure 1). Du côté aval de I’échantil-
02 - 4
Ion, la chambre intérieure est reliée à un débitmètre ayant géné-
>e
ralement une faible perte de charge, et la chambre extérieure
2
Arrivée du fluide d’essai (air par exemple)
par l’intermédiaire d’une vanne de réglage
Variante pour l’arrivé du fluide d’essai
Force de serrage
1 I nn
,------ Lumière aussi grande que possible
I
,- Échantillon
II I
i”“‘//‘/“““z”I
Joint extérieur
P
Joint intérieur n
a
‘J
.
’ p3
/ I
. \v
D
2
Fuite réglable
rb\
II 1 II I I I l
I I I
P
t 0
Sortie de l’air Vers le
débitmètre
à l’atmosphère
.
Qb=& .
Q
- Conduite b
f
T
b
= Diamètre moyen des joints intérieurs
4
v
= Diamètre du joint extérieur de la cellule de mesure
D2 :
Débitmètre a
pb = P,
= Débit volumique, à la pression p2
Q2
= Pression atmosphérique
po
= Pression aval de l’anneau de garde, réglée pour être égale
p3
à la pression p2
Échantillon
= Perte de charge dans le débitmètre
p2 - po
= Perte de charge dans le métal poreux
Pl - p2
J
Conduite a
&=P2 j
Figure 1 - Montage avec anneau de garde
3
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 4022 : 1987 (FI
6.12 Montage pour les échantillons cylindriques creux
est reliée à l’atmosphère par l’intermédiaire d’une fuite réglable.
Cette fuite est réglée pour égaliser les pressions dans les cham-
La perméabilité des échantillons cylindriques creux peut se
bres intérieure et extérieure. On peut monter une restriction
mesurer facilement en obturant les bouts du cylindre au moyen
entre l’échantillon et le débitmètre pour augmenter la pression
de deux surfaces planes et en forcant le fluide à passer dans les
aval et obtenir ainsi une meilleure stabilité de la fuite réglable.
parois du cylindre. Un exemple’de montage est donné à la
figure 2. Le débitmètre est placé en amont. Pour le blocage de
Cependant, dans des conditions de fonctionnement idéales, la
l’échantillon, on utilise des joints suffisamment flexibles pour
face aval doit être presque à la pression atmosphérique et on ne
compenser les irrégularités de surface.
doit pas utiliser de restriction, à moins qu’il ne soit nécessaire
de régler la perte de charge dans le débitmètre.
6.2 Fluides d’essai
II est préférable d’utiliser des joints toriques pour les joints inté-
rieurs.
Dans la majorité des cas, les gaz sont à préférer aux liquides
(voir annexe B).
Les joints doivent être suffisamment souples pour absorber les
défauts de surface et de planéité de l’échantillon. Dans certains
Les gaz utilisés doivent être propres et secs.
cas, il peut être nécessaire d’exercer une pression sur les joints
intérieurs et extérieurs pour assurer l’étanchéité. Par accord entre les parties intéressées, des liquides peuvent
être utilisés, si l’on veut connaître la perméabilité pour un
II faut deux joints supérieurs et deux joints inférieurs, qui doi- liquide donné. Ce liquide devra être propre et ne pas contenir
vent être disposés l’un au-dessus de l’autre. de gaz dissous.
Force de serrage
Conduite a
Q, = QI
Q
f
T
a
Débitmètre
v
Pa ‘= PI
&
Q
d
Joint
o_
T
P
7
Q
a
Conduite b
1
NOTE - Les diamètres d et do doivent être voisins et la cote h aussi
petite que possible, afin de minimiser la correction instrumentale.
Figure 2 - Montage pour essai des cylindres creux
4
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 4022 : 1987 (F)
7.4 Mesurage des pressions et des températures
7 Mode opératoire
Il est nécessaire de mesurer la pression et la température au
7.1 Mesurage de l’épaisseur et de la surface de
débitmètre et à l’échantillon afin de
l’échantillon
-
corriger la lecture du débitmètre;
7.1 .l Échantillons plats
-
calculer le débit volumique à l’intérieur de l’échantillon;
Le diamètre des touches du micromètre ne doit pas être plus
- déterminer la masse volumique et la viscosité du fluide
grand que les irrégular
...
ISO
NORME INTERNATIONALE 4022
Deuxième édition
1987-10-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPOfiHAH OPTAHM3A~MFl Il0 CTAHAAPTM3AqMM
Matériaux métalliques frittés perméables -
Détermination de la perméabilité aux fluides
- De termination of fluid permeability
Permeable sin tered me tal ma terîals
Numéro de référence
ISO 4022 : 1987 (F)
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 4022 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 119,
Métallurgie des poudres.
Cette deuxiéme édition annule et remplace la première édition (ISO 4022: 19771, dont
elle constitue une révision mineure.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1987 l
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE
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Matériaux métalliques frittés perméables -
Détermination de la perméabilité aux fluides
2 Référence
1 Objet et domaine d’application
ISO 2738, Mattkiaux métalliques frit& perméables - Détermi-
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour
nation de la masse volumique, de la teneur en huile et de la
déterminer la perméabilité aux fluides des matériaux métalli-
porosité ouverte.
ques frittés perméables dans lesquels la porosité est franche-
ment continue ou interconnectée. Les essais sont faits dans
des conditions telles que la perméabilité peut être exprimée par
3 Principe
des coefficients de perméabilité liés à la viscosité et aux forces
d’inertie (voir annexe A).
Passage d’un fluide d’essai, de viscosité et de masse volumique
connues, à travers un échantillon, et mesurage de la perte de
Dans le cas où l’on détermine la perméabilité de cylindres creux
charge et du débit en volume.
dont la longueur est grande par rapport au diamètre, il existe
une perte de charge dans le fluide le long de l’intérieur du cylin- Détermination des coefficients de perméabilité visqueuse et de
dre, laquelle peut ne pas être négligeable par rapport à la perte perméabilité par inertie, qui sont des paramètres d’une formule
de charge à travers la paroi. Dans ce cas, la présente Norme reliant la perte de charge, le débit en volume, la viscosité et la
internationale n’est pas applicable (voir annexe A, cha- masse volumique du fluide d’essai, avec les dimensions de
pitre A.5). l’échantillon en métal poreux traversé par ce fluide.
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ISO 4022 : 1987 (FI
4 Symboles et définitions
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les symboles et définitions donnés dans le tableau sont applicables:
- Symboles et définitions
Tableau
Définition Unité
Terme Symbole
-
Aptitude d’un matériau poreux à laisser circuler un fluide sous
Perméabilité
-
l’influence d’un gradient de pression
Surface utile du matériau poreux, normale à la direction du courant
Surface d’essai A
m2
du fluide
Dimension de l’échantillon dans la direction du courant du fluide
Épaisseur e
a) pour des échantillons plats: égale à l’épaisseur
m
b) pour des échantillons cylindriques creux: donnés par la for-
mule en 6.1.2
Longueur du cylindre (voir figure 2) m
Longueur L
Débit d’un fluide de viscosité unité traversant la surface unité d’un
Coefficient de perméabilité visqueuse
K
corps poreux sous l’action d’un gradient de pression unité quand la
m2
résistance opposée au mouvement du fluide est due seulement à la
viscosité. II est indépendant de la quantité de matière traversée
Coefficient de perméabilité par inertie Débit d’un fluide de masse volumique unité traversant la surface
vi
unité d’un corps poreux sous l’action d’un gradient de pression
unité quand la résistance opposée au mouvement du fluide est due m
seulement aux forces d’inertie. II est indépendant de la quantité de
matière traversée
Débit-volume Rapport du débit massique du fluide à sa masse volumique m3ls
Q
Pression amont Pression du fluide en amont de l’échantillon
Pl
Pression aval Pression du fluide en aval de l’échantillon
N/m2
p2
Pression moyenne Demi-somme des pressions amont et aval
P
Perte de charge
Différence entre les pressions en amont et en aval de l’échantillon Nlm2
AP
Gradient de pression
Aple Rapport de la perte de charge à l’épaisseur de l’échantillon Nlm3
Vitesse Rapport du débit du fluide à la surface d’essai traversée par le fluide
mis
QIA
Masse volumique Masse volumique du fluide d’essai à température et pression
Q
kg/m3
moyennes
Viscosité dynamique Coefficient de viscosité dynamique absolue comme défini par la loi
v
Nslm2
de Newton
Correction instrumentale (a soustraire de la -
Différence de pression observée entre les ajutages amont et aval de
perte de charge observée)
l’appareil sans échantillon en place. (Cet effet varie avec le débit, et
Nlm2
entre autres causes, a pour origine l’effet Venturi. )
Température absolue moyenne T
Demi-somme des températures du fluide en amont et en aval de
K
l’échantillon
5. Échantillon
La présente Norme internationale propose deux types d’appa-
reillage différents possibles pour déterminer la perméabilité aux
Avant l’essai avec un gaz, il faut éliminer tout liquide présent
fluides de l’échantillon poreux.
dans les pores de l’échantillon. L’huile et la graisse doivent être
éliminées à l’aide d’un solvant approprié en utilisant la méthode
6.1.1 Montage avec anneau de garde pour les
d’extraction décrite dans I’ISO 2738. L’échantillon doit être
échantillons plats
séché avant l’essai.
C’est un type d’appareil1 recommandé pour des essais non des-
tructifs sur une surface limitée d’une tôle plane poreuse.
6 Appareillage
La feuille de métal perméable est serrée entre deux paires de
6.1 Appareils
joints souples. La paire interne définissant la surface explorée, a
un diamètre moyen Dl. La paire externe, de diamétre moyen
Le choix de l’appareillage est essentiellement dicté par la taille,
Dz, forme un anneau de garde entourant l’aire d’essai, et qui
la forme et les caractéristiques physiques de l’échantillon.
est pressurisé pour éviter les pertes latérales à partir de la zone
2
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ISO 4022 : 1987 (F)
Ce montage avec anneau de garde minimise les pertes latérales
de mesure (voir figure 1). La largeur de la couronne formée par
en égalisant la pression dans les chambres intérieure et exté-
ce système d’anneau de garde ne doit pas être inférieure à
rieure. Cela est réalisable sur la face amont de l’échantillon en
l’épaisseur de la feuille, soit:
rendant aussi grande que possible la surface baignée par le
fluide (comme indiqué à la figure 1). Du côté aval de I’échantil-
02 - 4
Ion, la chambre intérieure est reliée à un débitmètre ayant géné-
>e
ralement une faible perte de charge, et la chambre extérieure
2
Arrivée du fluide d’essai (air par exemple)
par l’intermédiaire d’une vanne de réglage
Variante pour l’arrivé du fluide d’essai
Force de serrage
1 I nn
,------ Lumière aussi grande que possible
I
,- Échantillon
II I
i”“‘//‘/“““z”I
Joint extérieur
P
Joint intérieur n
a
‘J
.
’ p3
/ I
. \v
D
2
Fuite réglable
rb\
II 1 II I I I l
I I I
P
t 0
Sortie de l’air Vers le
débitmètre
à l’atmosphère
.
Qb=& .
Q
- Conduite b
f
T
b
= Diamètre moyen des joints intérieurs
4
v
= Diamètre du joint extérieur de la cellule de mesure
D2 :
Débitmètre a
pb = P,
= Débit volumique, à la pression p2
Q2
= Pression atmosphérique
po
= Pression aval de l’anneau de garde, réglée pour être égale
p3
à la pression p2
Échantillon
= Perte de charge dans le débitmètre
p2 - po
= Perte de charge dans le métal poreux
Pl - p2
J
Conduite a
&=P2 j
Figure 1 - Montage avec anneau de garde
3
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ISO 4022 : 1987 (FI
6.12 Montage pour les échantillons cylindriques creux
est reliée à l’atmosphère par l’intermédiaire d’une fuite réglable.
Cette fuite est réglée pour égaliser les pressions dans les cham-
La perméabilité des échantillons cylindriques creux peut se
bres intérieure et extérieure. On peut monter une restriction
mesurer facilement en obturant les bouts du cylindre au moyen
entre l’échantillon et le débitmètre pour augmenter la pression
de deux surfaces planes et en forcant le fluide à passer dans les
aval et obtenir ainsi une meilleure stabilité de la fuite réglable.
parois du cylindre. Un exemple’de montage est donné à la
figure 2. Le débitmètre est placé en amont. Pour le blocage de
Cependant, dans des conditions de fonctionnement idéales, la
l’échantillon, on utilise des joints suffisamment flexibles pour
face aval doit être presque à la pression atmosphérique et on ne
compenser les irrégularités de surface.
doit pas utiliser de restriction, à moins qu’il ne soit nécessaire
de régler la perte de charge dans le débitmètre.
6.2 Fluides d’essai
II est préférable d’utiliser des joints toriques pour les joints inté-
rieurs.
Dans la majorité des cas, les gaz sont à préférer aux liquides
(voir annexe B).
Les joints doivent être suffisamment souples pour absorber les
défauts de surface et de planéité de l’échantillon. Dans certains
Les gaz utilisés doivent être propres et secs.
cas, il peut être nécessaire d’exercer une pression sur les joints
intérieurs et extérieurs pour assurer l’étanchéité. Par accord entre les parties intéressées, des liquides peuvent
être utilisés, si l’on veut connaître la perméabilité pour un
II faut deux joints supérieurs et deux joints inférieurs, qui doi- liquide donné. Ce liquide devra être propre et ne pas contenir
vent être disposés l’un au-dessus de l’autre. de gaz dissous.
Force de serrage
Conduite a
Q, = QI
Q
f
T
a
Débitmètre
v
Pa ‘= PI
&
Q
d
Joint
o_
T
P
7
Q
a
Conduite b
1
NOTE - Les diamètres d et do doivent être voisins et la cote h aussi
petite que possible, afin de minimiser la correction instrumentale.
Figure 2 - Montage pour essai des cylindres creux
4
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ISO 4022 : 1987 (F)
7.4 Mesurage des pressions et des températures
7 Mode opératoire
Il est nécessaire de mesurer la pression et la température au
7.1 Mesurage de l’épaisseur et de la surface de
débitmètre et à l’échantillon afin de
l’échantillon
-
corriger la lecture du débitmètre;
7.1 .l Échantillons plats
-
calculer le débit volumique à l’intérieur de l’échantillon;
Le diamètre des touches du micromètre ne doit pas être plus
- déterminer la masse volumique et la viscosité du fluide
grand que les irrégular
...
Questions, Comments and Discussion
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