[其他]铝合金压铸件气体含量真空法测定装置和方法

说明书

本发明属于一种机械零件内部质量的定量测量装置和方法。

在已有技术中，有关铝合金压铸件内部气体含量的测定装置和方法，只能测定铝合金熔液中的氢气含量（简称测氢装置），并且多数属于实验室测定微量合金中的气体含量和方法。铝合金压铸零件，特别是可供工业上实际应用的千克以上大型压铸件内部气体含量的定量测试。尚处于空白阶段。例如：日本特许公报：昭56-30815介绍的就是上述一类测氢装置和方法。

本发明的目的是，提供一种工业用铝合金压铸件内部气体含量的测试装置（测量铸件重量为1000克，坩埚容量最大可达3000克）和方法，为选择最佳压铸工艺参数、确定合理的排气、浇注系统以及模具设计方案等提供科学依据。

本发明的设计方案是：由真空、熔化、冷却、升降、电控、测试等六个系统组成。

真空系统是采用前级泵将实测部抽成真空度为10^-2托左右的真空，然后接通扩散泵对油加热，进行分溜。轻溜分被前级泵抽出，重溜分沿各级导油管高速导向泵口，再经各级喷咀按一定角速度喷射在泵壁上，在泵的入口处形成向下喷射气流。容器中的气体分子扩散到油蒸气中同时导至扩散泵出口，被前级泵抽出，使容器产生高真空。

熔化系统采用电阻丝加热炉，使试件熔于坩埚中，同时释放出内部气体。然后经升降系统使炉体下降，经冷却系统快速冷却。

冷却系统为循环水冷装置，该装置除冷却炉体外，还要冷却扩散泵的扩散油蒸气。

升降系统由一组蜗轮蜗杆装置组成。

电控系统采用电动、手动两种控制方式，其中包括继电器自动开关、空气自动开关、可控硅整流器等。

测试系统包括U型压差计、毫伏定值器、微伏放大器、PID调节器、可控硅触发器等。

本发明的测气方法建立在玻意尔定律、盖吕萨克定律和查理定律基础上的。在整个测气过程中，铸件内部的气体成份不发生任何化学及原子物理变化，可视为理想气体。因此可按照理想气体方程PV＝ (m)/(M) 即m＝ (PVM)/(T) （P-压力，V-体积，M-气体摩尔质量，R-摩尔气体常数，T-温度）分别求出系统内铸件放气前后的气体质量。两者之差，即为铸件被加热后所释放气体量-铸件内部气体含量。

最后，将气体量值换算成标准状况下百克合金的气体含量。

在测试过程中，压力、温度分别由压力计、温度计测得。系统容积与被测零件体积之差即为气体总体积。

加热后，可从U型压差计得到压力变化值、为得到切合实际的测量结果，温度分隔热屏以下、中间、以上三段，分别由热电偶和温度计测得。经过计算，可得出各温度段对应的各部分体积。根据铸件放气后气体成分，可求得气体摩尔质量。

随着压力铸造工艺的广泛普及，压铸零件也不断向大型化、复杂化发展，有些压铸件已被直接应用于结构元件。这就对铸件本身的致密性、高强度、热处理工艺性提出了更高的要求。内部气体含量过高，就无法适应这种要求。因此，多年以来，测定并控制压铸零件，特别是千克以上大型压铸件内部的气体含量，是国内外压铸产业界提高产品合格率，从根本上解决压铸件质量问题的一个重大课题。本发明对该课题具有突破性的意义。

下面是本发明的一个最佳实施例。

如图一所示：

1、真空系统主要由1.1真空器、1.2真空机组组成。真空机组包括前级泵和扩散泵。前级泵采用2X-2型旋转式前级泵，扩散泵采用K-100型金属油扩散泵。真空机组与真空容器连接，构成真空系统。

2、熔化系统主要由2.1电炉、2.2坩埚组成。此外，还有炉体、硅酸铝隔热屑、矾土水泥炉胎等结构。胆口隔热屏、热屏、水冷管路是用来隔绝热量，稳定上部真空系统的部件。坩埚外筒对坩埚起着保护作用，即使坩埚损坏，金属液也不会流入炉胆中。炉胆是盛装坩埚及外筒，并起着传热作用的部件。炉体外部有四个导轮，在上升、下降时起着保持平衡作用。

3、冷却系统主要由3.1冷却水箱、3.2水压表等组成。此外还包括上盖、胆口、炉体、真空扩散泵等部分的冷却管路。

4、升降系统主要由4.1减速器、4.2电机、4.3升降丝杠组成。由丝杠的上下运动带动炉体，即熔化系统的上升与下降。此外，由两个限位开关控制炉体的升降行程。为避免加热炉与速冷部分的动作干扰，还设有安全联锁元件。

5、电控系统主要由5.1电流表、5.2电压表、5.3开关组成。通过可控硅整流器可对电炉进行自动控制，还可通过输出调节器调整加热电压、电流，以获得所需要的功率。