專利名稱：測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫鋁或合金孔隙率的測量方法，尤其涉及一種測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的方法主要靠手動標尺測量鋁合金熔體泡沫化過程的高度的方法，其精度較差，操作困難。由于閉孔泡沫鋁的各項性能主要是孔隙率的函數(shù)，因此精確測量閉孔泡沫鋁或泡沫鋁合金孔隙率非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種測量閉孔泡沫鋁液態(tài)平均孔隙率的方法及設(shè)備，其操作方便，精度高。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的方法，包括如下步驟第一步，用位移傳感器測量出閉孔泡沫鋁或合金熔體高度H隨時間t變化關(guān)系，第二步，根據(jù)P＝1-VAl/(S.H)，將H隨時間變化關(guān)系代入，可獲得閉孔泡沫鋁或合金熔體平均孔隙率P隨時間t變化的關(guān)系，其中，VAl為鋁或合金液體的體積，S為坩堝內(nèi)底面積。
一種測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的裝置，包括耐熱墊片4、耐熱抗氧化金屬絲5、細繩12、定滑輪7、位移傳感器9，耐熱墊片4放置于泡沫鋁熔體液面3上，耐熱墊片4通過耐熱、抗氧化金屬絲5連接于定滑輪7的張緊的細繩12上，張緊的細繩12獲得的位移信號輸入位移傳感器9。
本發(fā)明獲得如下技術(shù)效果(1)閉孔泡沫鋁或合金(可以是純鋁、鋁銅合金、鋁硅合金、鋁鎂合金)熔體與空氣接觸的膨脹前沿接近平面，設(shè)泡沫熔體高度為H，在泡沫化過程中隨泡沫化時間t(開始發(fā)泡攪拌時刻計為t＝0)變化，在坩堝底面積一定時，泡沫鋁熔體的液態(tài)平均孔隙率與泡沫熔體高度H具有一定的對應(yīng)關(guān)系P＝1-VAl/(S.H)，VAl為實體鋁的體積，坩堝內(nèi)底面積為S，泡沫鋁熔體的體積V＝S.H。本發(fā)明通過采用高精度的位移傳感器來測量熔體高度H隨時間t變化關(guān)系，進而獲得精確的泡沫鋁液態(tài)平均孔隙率P隨時間t變化的關(guān)系，誤差不超過1％，本方法可靠。采用較大量程的位移傳感器使得測量的范圍變的更大，適合于泡沫鋁或合金熔體泡沫化過程中位移大的特點。
(2)泡沫鋁合金熔體膨脹使得熔體液面的高度發(fā)生變化，將放置在其上的耐熱墊片4向上頂，細繩12的張緊是通過滑輪兩邊的負載來實現(xiàn)的，通過耐熱抗氧化金屬絲5及定滑輪7和張緊的細繩12將泡沫鋁合金熔體高度的變化輸入到位移傳感器及位移顯示裝置9中。本發(fā)明中采用了石棉片或貼片作為耐熱墊片，并采用了耐熱抗氧化金屬絲，使得此裝置耐久，采用位移傳感器使得本裝置的結(jié)果可靠、精度高。
(3)采用了高分辨率和精度、最大量程較大的位移傳感器使得獲得的結(jié)果誤差不超過1％，并適應(yīng)了熔體泡沫化過程中液面位移較大而要求較大量程范圍的要求。
(4)將位移傳感器獲得的模擬量進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換并輸入計算機，可以通過較高的采樣頻率獲得熔體高度H隨時間t連續(xù)變化的結(jié)果，進而獲得連續(xù)變化的孔隙率P隨時間t變化關(guān)系。
(5)泡沫化過程中，由于攪拌等因素，使得泡沫熔體液面不平，造成耐熱墊片在上升的過程中發(fā)生水平方向的漂移，造成誤差。本發(fā)明采用了豎直的定位圓筒限制了耐熱墊片在水平方向的位移，減小了測量誤差。
(6)耐熱墊片及金屬絲的重力對泡沫熔體上漲有一定的影響，增加平衡錘可以使得影響變小，此外也增加細繩的張緊度，減小了其在運動過程中由于滑輪的摩擦阻力而突然發(fā)生松弛的可能，提高了測量精度和裝置的可靠性。
(7)本發(fā)明可用為控制泡沫鋁或合金的液相孔隙率，并為泡沫鋁或合金固體孔隙率的控制提供了很大的參考作用。
四


圖1是本發(fā)明孔隙率測量裝置結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明由孔隙率測量裝置測量的并經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到的孔隙率P隨時間t變化關(guān)系五具體實施方案實施例1 一種用于精確測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的方法，包括如下步驟第一步，用位移傳感器測量出泡沫鋁或合金熔體高度H隨時間t變化關(guān)系，第二步，根據(jù)P＝1-VAl/(S.H)，將H隨時間變化關(guān)系代入，可獲得泡沫鋁或合金熔體平均孔隙率P隨時間t變化的關(guān)系，其中，VAl為鋁或合金液體的體積，S為坩堝內(nèi)底面積，在本實施例中，坩堝可選取正方形底面的長方體坩堝，底面積為0.01平方米，鋁液的體積VAl可取為0.000315立方米，泡沫化以后在50s～158s內(nèi)，其高度從測量的初始高度80mm到最后的200mm(坩堝底面位置高度為0)，將上述高度代入公式計算得，其孔隙率從66.5％變化到84％，如此可以獲得液態(tài)平均孔隙率P隨時間t變化關(guān)系。
實施例2 一種用于精確測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率變化的裝置，包括耐熱墊片4、耐熱抗氧化金屬絲5、細繩12、定滑輪7、位移傳感器9，耐熱墊片4放置于泡沫鋁熔體液面3上，耐熱墊片4通過耐熱、抗氧化金屬絲5連接于定滑輪7的細繩12上，細繩12獲得的位移信號輸入位移傳感器及位移顯示裝置9，在本實施例中，位移傳感器及位移顯示裝置9的分辨率為0.5～1.5mm，可以為0.5mm，1.0mm，1.5mm，最大量程為80～150mm，可以為80mm，100mm，120mm，150mm，180mm，200mm，位移傳感器9接入帶有至少12位精度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置10的計算機11，耐熱墊片4可以為石棉片或鐵片，位移測量探頭1相連接的金屬絲5穿過一個豎直的定位圓筒6，定滑輪7的另一側(cè)張緊的細繩12上掛有平衡錘8。
實施方法如下將一定質(zhì)量(可取0.85公斤)的鋁合金(如鋁銅合金)放置在長方體坩堝內(nèi)，加熱至熔化，加入增粘劑(如鈣)攪拌增粘6～15分鐘，加入適量的發(fā)泡劑并攪拌一定時間(記攪拌開始時間t＝0)，攪拌完畢后立即提出攪拌槳，并同時快速將耐熱墊片放置于液面上(同時記錄下熔體液面的初始高度H0)，泡沫熔體上漲時，推動耐熱墊片向上移動，這些唯一信號通過定滑輪傳動裝置系統(tǒng)反映到位移傳感器中，用位移傳感器記錄熔體高度H隨時間t變化關(guān)系，并在計算機內(nèi)將這個關(guān)系轉(zhuǎn)換成孔隙率P隨時間t變化關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種用于測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的方法，其特征在于包括如下步驟第一步，用位移傳感器測量出閉孔泡沫鋁或合金熔體高度H隨時間t變化關(guān)系，第二步，根據(jù)P＝1-VAl/(S·H)，將H隨時間變化關(guān)系代入，可獲得閉孔泡沫鋁或合金熔體平均孔隙率P隨時間t變化的關(guān)系，其中，VAl為鋁或合金液體的體積，S為坩堝內(nèi)底面積。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率方法的裝置，其特征在于包括耐熱墊片(4)、耐熱抗氧化金屬絲(5)、細繩(12)、定滑輪(7)、位移傳感器(9)，耐熱墊片(4)放置于閉孔泡沫鋁熔體液面(3)上，耐熱墊片(4)通過耐熱、抗氧化金屬絲(5)連接于定滑輪(7)的張緊的細繩(12)上，張緊的細繩(12)獲得的位移信號輸入位移傳感器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率變化的裝置，其特征在于位移傳感器(9)的分辨率為0.5～1.5mm，最大量程為80～200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率變化的裝置，其特征在于位移傳感器(9)接入帶有至少12位精度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置(10)的計算機(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率變化的裝置，其特征在于耐熱墊片(4)為石棉片或鐵片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率變化的裝置，其特征在于耐熱墊片(4)相連接的金屬絲(5)穿過一個豎直的定位圓筒(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率變化的裝置，其特征在于定滑輪(7)的另一側(cè)張緊的細繩(12)上掛有平衡錘(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于測量閉孔泡沫鋁或合金液態(tài)平均孔隙率的方法，方法第一步，用位移傳感器測量出閉孔泡沫鋁或合金熔體高度H隨時間t變化關(guān)系，第二步，根據(jù)P＝1－V
文檔編號C22C1/08GK1546985SQ20031010649
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者何德坪, 尚金堂, 鄒毅 申請人:東南大學(xué)