• 铝合金熔体动态呼吸法测氢装置用氢分压快速检测方法

    • 摘要:

      本发明涉及一种铝合金熔体动态呼吸法测氢装置用氢分压快速检测方法,属于铸造和冶金领域,本发明解决了此前动态呼吸法测氢装置结构复杂、检测时间偏长、应用不方便、制造和使用成本高的问题.本发明构建熔体氢分压检测系统,空载运行以测定变容真空单元特性参数,电动推杆驱动第一气缸和第二气缸增容抽取动态呼吸法测氢所需真空度,比较变容真空室内气体压强与迭代计算理论压强和真空室特性参数之和以判断扩散是否结束并求解熔体氢分压,通过气缸变容即可提供动态呼吸法测氢装置所需负压,在变容真空室增容抽取真空的同时完成铝合金熔体氢分压检测,在免用真空泵和氢气瓶的条件下实现氢分压快速检测.

    • 专利类型:

      发明专利

    • 申请/专利号:

      CN202010181494.3

    • 申请日期:

      2020.03.16

    • 公开/公告号:

      CN111289404A

    • 公开/公告日:

      2020-06-16

    • 发明人:

      李大勇 张艳辉 陈浩

    • 申请人:

      哈尔滨理工大学

    • 主分类号:

      G01N7/00(2006.01),G,G01,G01N,G01N7

    • 分类号:

      G01N7/00(2006.01),G,G01,G01N,G01N7,G01N7/00

    • 主权项:

      1.一种铝合金熔体动态呼吸法测氢装置用氢分压快速检测方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一:构建熔体氢分压检测系统,第一气缸(1)、位移传感器(2)、电动推杆(3)和第二气缸(5)固定在固定底板(6)上,第一气缸(1)的输出端、位移传感器(2)的伸缩端、电动推杆(3)的输出端和第二气缸(5)的输出端的上部固定连接有刚性横梁(4),第一气缸(1)和第二气缸(5)位于电动推杆(3)和位移传感器(2)的两侧,位移传感器(2)的输出信号和电动推杆(3)输出端动作控制信号均与计算机测控单元(12)相连,第一气缸(1)和第二气缸(5)的气室通过连接管路(7)经扩散气体恒温单元(9)与探头(10)连接,第一气缸(1)和第二气缸(5)的气室通过连接管路(7)与真空室压力传感器(8)连接,真空室压力传感器(8)与计算机测控单元(12)相连,熔体温度传感器(11)放置于被测熔体内,熔体温度传感器(11)与计算机测控单元(12)连接,第一气缸(1)的气室、第二气缸(5)的气室和连接管路(7)组成真空室; 步骤二:空载运行以测定变容真空单元特性参数Δpc,在第一气缸(1)和第二气缸(5)容积为最小的状态下,阻断探头(10)与管路(7)的连接,计算机测控单元(12)发出指令,启动电动推杆(3),电动推杆(3)的输出端通过刚性横梁(4)驱动第一气缸(1)输出端和第二气缸(5)输出端向上运动,使第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室匀速增容,同时以第一气缸(1)输出端和第二气缸(5)输出端位移1mm为步长,同步采集位移传感器(2)和气压传感器(8)的输出数据,直至第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室变容至最大容积,重复以上步骤,得出的每组数据计算平均值后,以表格形式存入指定单元,作为该变容真空单元特性参数以备铝合金熔体氢分压检测时调用,重复步骤得出的数据要排除明显与其他数据偏差过大的一组数据再进行数据计算得出平均值; 步骤三:电动推杆(3)驱动第一气缸(1)和第二气缸(5)增容抽取动态呼吸法测氢所需真空度,在第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室容积为最小的状态下,将探头(10)浸入被测熔体,计算机测控单元(12)发出指令,启动电动推杆(3),电动推杆(3)的输出端通过刚性横梁(4)驱动第一气缸(1)输出端和第二气缸(5)输出端向上匀速运动,第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室匀速增容,第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室内气体压强渐低,实验证明,采用电动推杆(3)驱动使第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室变容后,最高可以达到10kPa级真空度,满足动态呼吸法测氢需要; 步骤四:在第一气缸(1)和第二气缸(5)增容进程中同步动态计算第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室内气体理论压强和监测实际压强,在第一气缸(1)和第二气缸(5)增容进程中,位移传感器(2)伸缩杆同步伸出,气体压力传感器(8)同步监测真空室内压强变化,随着真空室内压强降低,被测熔体中的氢随即向真空室扩散,第一气缸(1)输出端和第二气缸(5)输出端每伸长一个步长,计算机测控单元(12)将根据上次存储的实测压强值PxcH,位移传感器(2)输出数据Δlx,依据计算P′xcH,同时要检测本次真空室内气体实际压强P″xcH; 步骤五:通过比较本次实测第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室内气体压强与迭代计算理论压强和真空室特性参数之和判断扩散是否结束并求解熔体氢分压,计算机测控单元(12)依据P′xcH+Δpc=P″xcH,将本次实测第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室内气体压强P″xcH与本次计算理论压强P″xcH和真空室特性参数Δpc之和进行比较,如果(P′xcH+Δpc)等于或大于P″xcH,则认定本次实测第一气缸(1)的气室和第二气缸(5)的气室内气体压强即为被测熔体氢分压,如果实测压强值仍然高于理论计算压强与真空室特性参数之和,则需继续迭代,将本次实测压强值存为下次迭代计算理论压强初始值,根据式进行新一轮迭代,直至获得P′xcH+Δpc=P″xcH所示计算结果. 2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体动态呼吸法测氢装置用氢分压快速检测方法,其特征在于:计算机测控单元(12)包括计算机、模拟信号放大器、继电器、输入/输出接口电路. 3.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体动态呼吸法测氢装置用氢分压快速检测方法,其特征在于:固定底板(6)和刚性横梁(4)为高强度和高刚度的材料. 4.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体动态呼吸法测氢装置用氢分压快速检测方法,其特征在于:第一气缸(1)的输出端与第一气缸(1)的气室活动连接处安装有密封圈,第二气缸(5)的输出端与第二气缸(5)的气室活动连接处安装有密封圈,连接管路(7)与第一气缸(1)和第二气缸(5)的连接处采用密封圈进行密封.