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铝熔体夹杂物在线检测技术的研究

钱海东  
【摘要】:铝合金中夹杂物的存在严重影响其产品质量,阻碍了其在各行业中的应用。对夹杂物进行在线快速检测,有利于在生产过程中及时调整工艺,控制夹杂物水平。目前有很多方法和设备都可以给出评价的依据,然而大部分的方法属于事后检测,不具备现场快速检测的能力。一些国外的快速检测设备昂贵而后期维护复杂,不宜在生产现场进行推广。本研究的目的在于开发出可用于现场的快速检测铝熔体中夹杂物的技术与系统。 本文采用了容量分析的基本原理,综合了机械设计基础理论、自动控制技术、软件设计技术以及材料学研究方法。研究包括1)搭建铝熔体夹杂物检测设备硬件平台,可以保证在测量过程中温度恒定、压力稳定,并可实时记录铝熔体的过滤速率,通过速率来区分铝熔体中夹杂物含量多少;2)利用Visual Basic 6.0设计软件Amits 1.0,采用RS232通信的方式能够配合硬件完成控温、控压、重量数据采集功能,软件还具有编辑处理数据等功能。 在完成设备的总装调试后,通过熔体试验,验证了本设备区分不同夹杂物含量铝熔体的有效性;系统分析了温度、泡沫陶瓷厚度、真空度对设备测量灵敏度的影响,为产品的进一步更新与产业化提供了依据。试验结果表明:1)较低的温度有利于测量灵敏度的提高,对于纯铝或合金而言,温度高出其熔点10-30℃为宜;2)过滤片越厚,测量灵敏度越高,在95KPa真空度下,孔隙65ppi、底面直径14mm的泡沫陶瓷,厚度选择在25mm左右可在不增加坩埚尺寸的情况下,可获得较高的灵敏度;3)真空度值越大,即过滤压力差越小,设备的灵敏度越高,采用65ppi、厚度25mm的泡沫陶瓷,在95KPa的真空度下灵敏度已较高,上升的空间小;4)“缓速效应”是影响设备灵敏度的内在原因,也即减缓铝熔体过滤速率的因素可以提高灵敏度;5)在现有硬件基础上,采用65ppi的泡沫陶瓷,本设备可完成对纯铝的检测并获得较高灵敏度的实验参数可确定如下:泡沫陶瓷厚度25mm、真空度95KPa、温度680℃。


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