[發(fā)明專利]鋁及鋁合金熔體中的夾雜物檢測(cè)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810036155.5
• 申請(qǐng)日: 2008-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN101256131A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊;錢海東;疏達(dá);孫寶德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/04
• 分類號(hào): G01N5/04
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)設(shè)備，特別的是一種鋁及鋁合金熔體中的夾雜物檢測(cè)設(shè)備，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁合金中經(jīng)常含有多種典型夾雜，例如氧化物：Al₂O₃、MgO、MgAl₂O₄、SiO₂；鹽：氯化物、氟化物；碳化物：Al₄C₃、SiC；氮化物：AlN；硼化物：TiB₂、AlB₂；渣：Al(FeMnCr)Si。夾雜的另一類是不希望有的初生金屬間化合物，這些夾雜典型地是在金屬凝固之前在熔體中形成的大的金屬間化合物晶體。例如7×××系列合金中的(Cr，F(xiàn)e)Al₇；5083中的(Mn，F(xiàn)e)Al₇；3004中的MnAl₇。這些夾雜物一般以顆粒和膜狀形式存在，顆粒粒徑一般在0.1-50μm，膜厚一般在10-5000μm。

雖然鋁合金鑄件近年來有了較大的發(fā)展。但是由于夾雜的存在，導(dǎo)致鑄件具有“不可靠性”，所以鋁合金鑄件的應(yīng)用也受到了一些限制。因此，迫切需要研究和開發(fā)預(yù)測(cè)鑄件質(zhì)量的技術(shù)來綜合考察例如材料成分、溫度、夾雜和氣體含量以及凝固速度等過程參量的作用，從而確定出優(yōu)化的工藝。其中，夾雜物的測(cè)量和控制是非常重要也是必不可少的。

目前測(cè)量鋁熔體夾雜物的方法中，無論濕法化學(xué)分析或儀器分析夾雜都不很成功，因?yàn)閵A雜分布不均勻；定量金相雖然已自動(dòng)化，但同樣存在取樣是否具有代表性的問題；容量分析方法中的電子束熔化和離心分析取樣復(fù)雜，進(jìn)一步分析也比較耗時(shí)間，不能完成在線快速分析。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，J.Wannasin，D.Schwamb，J.F.Wallace在《Journal?of?Materials?Processing?Technology》(材料加工技術(shù)期刊)2007年191期242-246頁上發(fā)表的“Evaluation?of?methods?for?metal?cleanlinessassessment?in?die?casting”(模鑄中金屬潔凈度評(píng)估方法)，該文中提到了用ABB公司所開發(fā)的PoDFA和Prefil-FOOTPRINTER設(shè)備檢測(cè)鋁熔體的夾雜物，其中PoDFA通過多孔陶瓷過濾取出含有夾雜物的樣品，并進(jìn)行定量金相分析。其不足在于：只是作為一種夾雜物取樣的設(shè)備，而不能實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。Prefil-FOOTPRINTER雖然能實(shí)現(xiàn)較快的在線測(cè)量及方便夾雜物取樣，但是其不足在于：加熱和過濾不同步，由溫度差異引起的粘度差異將會(huì)引起結(jié)果偏差。進(jìn)一步檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或類似的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種鋁及鋁合金熔體中的夾雜物檢測(cè)設(shè)備，使其用于鋁熔體鑄造現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)夾雜物，能很好解決鋁熔體夾雜物在線測(cè)量，且直觀有效，為提高鑄件質(zhì)量提供依據(jù)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明由溫度控制系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、實(shí)時(shí)測(cè)重系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)五部分組成。其中溫度控制系統(tǒng)設(shè)置在過濾系統(tǒng)外圍，為過濾系統(tǒng)控制溫度。真空系統(tǒng)位于過濾系統(tǒng)下方，與過濾系統(tǒng)密封連接，主要為過濾系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的壓力差，以方便控制鋁熔體過濾。過濾系統(tǒng)設(shè)置在溫度控制系統(tǒng)內(nèi)，真空系統(tǒng)之上，可以在穩(wěn)定的溫度和壓力下過濾鋁熔體。實(shí)時(shí)測(cè)重系統(tǒng)的重量傳感器部分位于真空系統(tǒng)內(nèi)部，過濾系統(tǒng)的下方，用于測(cè)量從過濾系統(tǒng)過濾下來的鋁熔體的重量。實(shí)時(shí)測(cè)重系統(tǒng)的控制部分位于真空系統(tǒng)外并與計(jì)算機(jī)連接，為計(jì)算機(jī)輸出測(cè)量的重量信號(hào)。計(jì)算機(jī)分別與溫度控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、實(shí)時(shí)測(cè)重系統(tǒng)連接，用于控制溫度、真空度，以及保存實(shí)時(shí)測(cè)重系統(tǒng)測(cè)量的重量。

所述溫度控制系統(tǒng)包括溫控表、熱電偶、電阻絲、爐芯、爐壁，溫控表與計(jì)算機(jī)連接并進(jìn)行串口通訊，熱電偶置于過濾系統(tǒng)的坩堝內(nèi)，并與溫控表連接，電阻絲置于爐芯之內(nèi)，爐芯放置在真空系統(tǒng)的真空罐頂部，將過濾系統(tǒng)的坩堝包圍，其外圍設(shè)有爐壁，爐壁與爐芯之間加入石棉，起到隔熱作用。

所述過濾系統(tǒng)包括底部帶孔的第一坩堝、泡沫陶瓷過濾片、石墨紙，第一坩堝固定在真空系統(tǒng)的真空罐頂部，第一坩堝底部和真空罐頂部墊入石墨紙密封，泡沫陶瓷過濾片置于過濾系統(tǒng)的坩堝底部凹槽內(nèi)，與第一坩堝接觸的部分加耐火氈密封。