动态呼吸法铝合金熔体测氢装置研制

发布时间：2017-08-16 18:12

  本文关键词：动态呼吸法铝合金熔体测氢装置研制

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【摘要】：铝合金由于其优良的物理性能、化学性能和力学性能被广泛应用于机械制造和航空航天等领域,因此,铝合金铸件的质量控制显得尤为重要。众所周知,氢含量是影响铝合金质量的关键因素,快速准确在线测量铝合金熔体中氢含量,对及时控制除氢环节,预测铸件质量具有重要意义。本文介绍了国内外现有的铝合金熔体测氢方法,并对其特点进行分析评价。鉴于许多测氢方法存在测试速度慢,成本高的缺点,在分析铝合金熔体吸氢和析氢动力学过程的基础上,选用动态呼吸法作为测量原理,结合计算机控制采集系统,研制出动态呼吸法铝合金熔体测氢装置,该装置包括硬件和软件两部分。硬件部分主要包括可变容真空单元、信息参数测量和机构控制单元。可变容真空单元包括真空室、驱动器,连接件和探头,其主要功能是提供可变容的真空室,通过探头将其与铝合金熔体连接,使氢在熔体-真空室系统中自由扩散。只要能够及时判断氢扩散的平衡位置,即可计算得到铝合金熔体内氢含量。测量和控制单元包括温度传感器、压力传感器、ADAM模块和继电器驱动电路。ADAM模块将采集到的模拟信号转换为数字信号并输入到计算机程序中,同时计算机发出数字控制信号通过ADAM模块控制电路中各元件的工作状态。模块化设计提高了系统集成度,缩短了研制周期。软件部分使用Microsoft Visual Basic编写,它包含测氢系统主程序和实现特殊功能的若干子程序,可实现测氢过程自动进行,并快速得到测量结果,即铝合金熔体中氢含量。使用该测氢装置对不同成分的铝合金熔体进行测试实验,结果表明:该装置具有测试速度快、成本低,结果准确的优点,经进一步开发,可以应用于铸造生产现场。
【关键词】：铝合金熔体 测氢 动态呼吸法
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 本课题研究背景和意义10
• 1.2 铝合金熔体氢含量检测技术研究现状10-18
• 1.2.1 铝合金熔体氢含量检测方法研究现状10-15
• 1.2.2 铝合金熔体氢含量检测装置研究现状15-18
• 1.3 铝合金熔体氢含量检测技术发展趋势18-19
• 1.4 课题主要研究内容19-20
• 第2章 动态呼吸法铝合金熔体测氢原理20-30
• 2.1 铝合金熔体中氢的来源20-23
• 2.1.1 铝合金熔体中吸氢过程20-22
• 2.1.2 铝合金熔体中析氢动力学过程22-23
• 2.2 动态呼吸法测氢原理23-29
• 2.2.1 Sievert定律23-24
• 2.2.2 铝熔体-真空室系统24-25
• 2.2.3 铝熔体-真空室系统中氢扩散25-27
• 2.2.4 动态平衡位置的判定27-29
• 2.2.5 动态呼吸法特点分析29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 动态呼吸法测氢装置硬件设计30-45
• 3.1 测氢装置整体设计30-31
• 3.2 变容真空系统设计31-37
• 3.2.1 真空泵的选择31-32
• 3.2.2 驱动装置和气室体积的设计32-34
• 3.2.3 探头的设计34-36
• 3.2.4 气体回路的设计36-37
• 3.3 测量和控制系统的设计37-43
• 3.3.1 温度信号测量38-39
• 3.3.2 压力信号测量39
• 3.3.3 测量和控制模块的选择39-42
• 3.3.4 继电器驱动电路的设计42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 动态呼吸法测氢装置的软件设计45-52
• 4.1 测氢系统主程序45-49
• 4.1.1 MSComm控件的使用46-47
• 4.1.2 氢含量检测程序设计47-49
• 4.2 特殊功能程序49-50
• 4.2.1 历史记录查看程序设计49-50
• 4.2.2 生成检测报告程序设计50
• 4.3 手动控制程序设计50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 动态呼吸法测氢装置的调试及实验测试52-59
• 5.1 测氢装置的校准52-54
• 5.1.1 真空系统漏气率的检测52-53
• 5.1.2 温度的校准53
• 5.1.3 压力的校准53-54
• 5.2 测氢装置误差的来源54-55
• 5.2.1 温度误差54
• 5.2.2 压力误差54-55
• 5.3 测氢装置的调试55-56
• 5.4 测试实验及结果分析56-57
• 5.4.1 测试实验56
• 5.4.2 测试结果及分析56-57
• 5.5 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士期间发表的学术论文64-65
• 致谢65

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