动态呼吸法铝合金熔体测氢装置研制

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。

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第1章 绪论

1.1本课题研究背景和意义

1.2铝合金熔体氢含量检测技术研究现状

1.3铝合金熔体氢含量检测技术发展趋势

1.4课题主要研究内容

第2章 动态呼吸法铝合金熔体测氢原理

2.1铝合金熔体中氢的来源

2.2动态呼吸法测氢原理

2.3本章小结

第3章 动态呼吸法测氢装置硬件设计

3.1测氢装置整体设计

3.2变容真空系统设计

3.3测量和控制系统的设计

3.4本章小结

第4章 动态呼吸法测氢装置的软件设计

4.1测氢系统主程序

4.2特殊功能程序

4.3手动控制程序设计

4.4本章小结

第5章 动态呼吸法测氢装置的调试及实验测试

5.1测氢装置的校准

5.2测氢装置误差的来源

5.3测氢装置的调试

5.4测试实验及结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢