[其他]鋁合金壓鑄件氣體含量真空法測定裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86105181
• 申請日: 1986-08-13
• 公開（公告）號: CN86105181A
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 嚴成斌;高中廉;金榮貴;孫常喜;馬曉敏;陳金華;李興業(yè);王子文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱科學技術大學;哈爾濱電影機械廠;一機部沈陽真空技術研究所
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N33/20
• 代理公司: 哈爾濱市專利事務所
• 代理人: 崔東輝

本發(fā)明屬于一種機械零件內部質量的定量測量裝置和方法。

在已有技術中，有關鋁合金壓鑄件內部氣體含量的測定裝置和方法，只能測定鋁合金熔液中的氫氣含量（簡稱測氫裝置），并且多數(shù)屬于實驗室測定微量合金中的氣體含量和方法。鋁合金壓鑄零件，特別是可供工業(yè)上實際應用的千克以上大型壓鑄件內部氣體含量的定量測試。尚處于空白階段。例如：日本特許公報：昭56-30815介紹的就是上述一類測氫裝置和方法。

本發(fā)明的目的是，提供一種工業(yè)用鋁合金壓鑄件內部氣體含量的測試裝置（測量鑄件重量為1000克，坩堝容量最大可達3000克）和方法，為選擇最佳壓鑄工藝參數(shù)、確定合理的排氣、澆注系統(tǒng)以及模具設計方案等提供科學依據(jù)。

本發(fā)明的設計方案是：由真空、熔化、冷卻、升降、電控、測試等六個系統(tǒng)組成。

真空系統(tǒng)是采用前級泵將實測部抽成真空度為10^-2托左右的真空，然后接通擴散泵對油加熱，進行分溜。輕溜分被前級泵抽出，重溜分沿各級導油管高速導向泵口，再經(jīng)各級噴咀按一定角速度噴射在泵壁上，在泵的入口處形成向下噴射氣流。容器中的氣體分子擴散到油蒸氣中同時導至擴散泵出口，被前級泵抽出，使容器產(chǎn)生高真空。

熔化系統(tǒng)采用電阻絲加熱爐，使試件熔于坩堝中，同時釋放出內部氣體。然后經(jīng)升降系統(tǒng)使爐體下降，經(jīng)冷卻系統(tǒng)快速冷卻。

冷卻系統(tǒng)為循環(huán)水冷裝置，該裝置除冷卻爐體外，還要冷卻擴散泵的擴散油蒸氣。

升降系統(tǒng)由一組蝸輪蝸桿裝置組成。

電控系統(tǒng)采用電動、手動兩種控制方式，其中包括繼電器自動開關、空氣自動開關、可控硅整流器等。

測試系統(tǒng)包括U型壓差計、毫伏定值器、微伏放大器、PID調節(jié)器、可控硅觸發(fā)器等。

本發(fā)明的測氣方法建立在玻意爾定律、蓋呂薩克定律和查理定律基礎上的。在整個測氣過程中，鑄件內部的氣體成份不發(fā)生任何化學及原子物理變化，可視為理想氣體。因此可按照理想氣體方程PV＝ (m)/(M) 即m＝ (PVM)/(T) （P-壓力，V-體積，M-氣體摩爾質量，R-摩爾氣體常數(shù)，T-溫度）分別求出系統(tǒng)內鑄件放氣前后的氣體質量。兩者之差，即為鑄件被加熱后所釋放氣體量-鑄件內部氣體含量。

最后，將氣體量值換算成標準狀況下百克合金的氣體含量。

在測試過程中，壓力、溫度分別由壓力計、溫度計測得。系統(tǒng)容積與被測零件體積之差即為氣體總體積。

加熱后，可從U型壓差計得到壓力變化值、為得到切合實際的測量結果，溫度分隔熱屏以下、中間、以上三段，分別由熱電偶和溫度計測得。經(jīng)過計算，可得出各溫度段對應的各部分體積。根據(jù)鑄件放氣后氣體成分，可求得氣體摩爾質量。

隨著壓力鑄造工藝的廣泛普及，壓鑄零件也不斷向大型化、復雜化發(fā)展，有些壓鑄件已被直接應用于結構元件。這就對鑄件本身的致密性、高強度、熱處理工藝性提出了更高的要求。內部氣體含量過高，就無法適應這種要求。因此，多年以來，測定并控制壓鑄零件，特別是千克以上大型壓鑄件內部的氣體含量，是國內外壓鑄產(chǎn)業(yè)界提高產(chǎn)品合格率，從根本上解決壓鑄件質量問題的一個重大課題。本發(fā)明對該課題具有突破性的意義。

下面是本發(fā)明的一個最佳實施例。

如圖一所示：

1、真空系統(tǒng)主要由1.1真空器、1.2真空機組組成。真空機組包括前級泵和擴散泵。前級泵采用2X-2型旋轉式前級泵，擴散泵采用K-100型金屬油擴散泵。真空機組與真空容器連接，構成真空系統(tǒng)。

2、熔化系統(tǒng)主要由2.1電爐、2.2坩堝組成。此外，還有爐體、硅酸鋁隔熱屑、礬土水泥爐胎等結構。膽口隔熱屏、熱屏、水冷管路是用來隔絕熱量，穩(wěn)定上部真空系統(tǒng)的部件。坩堝外筒對坩堝起著保護作用，即使坩堝損壞，金屬液也不會流入爐膽中。爐膽是盛裝坩堝及外筒，并起著傳熱作用的部件。爐體外部有四個導輪，在上升、下降時起著保持平衡作用。

3、冷卻系統(tǒng)主要由3.1冷卻水箱、3.2水壓表等組成。此外還包括上蓋、膽口、爐體、真空擴散泵等部分的冷卻管路。

4、升降系統(tǒng)主要由4.1減速器、4.2電機、4.3升降絲杠組成。由絲杠的上下運動帶動爐體，即熔化系統(tǒng)的上升與下降。此外，由兩個限位開關控制爐體的升降行程。為避免加熱爐與速冷部分的動作干擾，還設有安全聯(lián)鎖元件。

5、電控系統(tǒng)主要由5.1電流表、5.2電壓表、5.3開關組成。通過可控硅整流器可對電爐進行自動控制，還可通過輸出調節(jié)器調整加熱電壓、電流，以獲得所需要的功率。