测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的方法及装置制造方法及图纸

一种用于测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，用位移传感器测量出闭孔泡沫铝或合金熔体高度Ｈ随时间ｔ变化关系，第二步，根据Ｐ＝１－Ｖ↓［Ａｌ］／（Ｓ．Ｈ），将Ｈ随时间变化关系代入，可获得闭孔泡沫铝或合金熔体平均孔隙率Ｐ随时间ｔ变化的关系，其中，Ｖ↓［Ａｌ］为铝或合金液体的体积，Ｓ为坩埚内底面积。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种泡沫铝或合金孔隙率的测量方法，尤其涉及一种测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率方法及装置。
技术介绍
目前测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的方法主要靠手动标尺测量铝合金熔体泡沫化过程的高度的方法，其精度较差，操作困难。由于闭孔泡沫铝的各项性能主要是孔隙率的函数，因此精确测量闭孔泡沫铝或泡沫铝合金孔隙率非常必要。
技术实现思路
本专利技术提供一种测量闭孔泡沫铝液态平均孔隙率的方法及设备，其操作方便，精度高。本专利技术采用如下技术方案一种用于测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的方法，包括如下步骤第一步，用位移传感器测量出闭孔泡沫铝或合金熔体高度H随时间t变化关系，第二步，根据P＝1-VAl/(S.H)，将H随时间变化关系代入，可获得闭孔泡沫铝或合金熔体平均孔隙率P随时间t变化的关系，其中，VAl为铝或合金液体的体积，S为坩埚内底面积。一种测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的装置，包括耐热垫片4、耐热抗氧化金属丝5、细绳12、定滑轮7、位移传感器9，耐热垫片4放置于泡沫铝熔体液面3上，耐热垫片4通过耐热、抗氧化金属丝5连接于定滑轮7的张紧的细绳12上，张紧的细绳12获得的位移信号输入位移传感器9。本专利技术获得如下技术效果(1)闭孔泡沫铝或合金(可以是纯铝、铝铜合金、铝硅合金、铝镁合金)熔体与空气接触的膨胀前沿接近平面，设泡沫熔体高度为H，在泡沫化过程中随泡沫化时间t(开始发泡搅拌时刻计为t＝0)变化，在坩埚底面积一定时，泡沫铝熔体的液态平均孔隙率与泡沫熔体高度H具有一定的对应关系P＝1-VAl/(S.H)，VAl为实体铝的体积，坩埚内底面积为S，泡沫铝熔体的体积V＝S.H。本专利技术通过采用高精度的位移传感器来测量熔体高度H随时间t变化关系，进而获得精确的泡沫铝液态平均孔隙率P随时间t变化的关系，误差不超过1％，本方法可靠。采用较大量程的位移传感器使得测量的范围变的更大，适合于泡沫铝或合金熔体泡沫化过程中位移大的特点。(2)泡沫铝合金熔体膨胀使得熔体液面的高度发生变化，将放置在其上的耐热垫片4向上顶，细绳12的张紧是通过滑轮两边的负载来实现的，通过耐热抗氧化金属丝5及定滑轮7和张紧的细绳12将泡沫铝合金熔体高度的变化输入到位移传感器及位移显示装置9中。本专利技术中采用了石棉片或贴片作为耐热垫片，并采用了耐热抗氧化金属丝，使得此装置耐久，采用位移传感器使得本装置的结果可靠、精度高。(3)采用了高分辨率和精度、最大量程较大的位移传感器使得获得的结果误差不超过1％，并适应了熔体泡沫化过程中液面位移较大而要求较大量程范围的要求。(4)将位移传感器获得的模拟量进行模/数转换并输入计算机，可以通过较高的采样频率获得熔体高度H随时间t连续变化的结果，进而获得连续变化的孔隙率P随时间t变化关系。(5)泡沫化过程中，由于搅拌等因素，使得泡沫熔体液面不平，造成耐热垫片在上升的过程中发生水平方向的漂移，造成误差。本专利技术采用了竖直的定位圆筒限制了耐热垫片在水平方向的位移，减小了测量误差。(6)耐热垫片及金属丝的重力对泡沫熔体上涨有一定的影响，增加平衡锤可以使得影响变小，此外也增加细绳的张紧度，减小了其在运动过程中由于滑轮的摩擦阻力而突然发生松弛的可能，提高了测量精度和装置的可靠性。(7)本专利技术可用为控制泡沫铝或合金的液相孔隙率，并为泡沫铝或合金固体孔隙率的控制提供了很大的参考作用。四附图说明图1是本专利技术孔隙率测量装置结构示意2是本专利技术由孔隙率测量装置测量的并经过转换得到的孔隙率P随时间t变化关系五具体实施方案实施例1 一种用于精确测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的方法，包括如下步骤第一步，用位移传感器测量出泡沫铝或合金熔体高度H随时间t变化关系，第二步，根据P＝1-VAl/(S.H)，将H随时间变化关系代入，可获得泡沫铝或合金熔体平均孔隙率P随时间t变化的关系，其中，VAl为铝或合金液体的体积，S为坩埚内底面积，在本实施例中，坩埚可选取正方形底面的长方体坩埚，底面积为0.01平方米，铝液的体积VAl可取为0.000315立方米，泡沫化以后在50s～158s内，其高度从测量的初始高度80mm到最后的200mm(坩埚底面位置高度为0)，将上述高度代入公式计算得，其孔隙率从66.5％变化到84％，如此可以获得液态平均孔隙率P随时间t变化关系。实施例2 一种用于精确测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率变化的装置，包括耐热垫片4、耐热抗氧化金属丝5、细绳12、定滑轮7、位移传感器9，耐热垫片4放置于泡沫铝熔体液面3上，耐热垫片4通过耐热、抗氧化金属丝5连接于定滑轮7的细绳12上，细绳12获得的位移信号输入位移传感器及位移显示装置9，在本实施例中，位移传感器及位移显示装置9的分辨率为0.5～1.5mm，可以为0.5mm，1.0mm，1.5mm，最大量程为80～150mm，可以为80mm，100mm，120mm，150mm，180mm，200mm，位移传感器9接入带有至少12位精度的模/数转换装置10的计算机11，耐热垫片4可以为石棉片或铁片，位移测量探头1相连接的金属丝5穿过一个竖直的定位圆筒6，定滑轮7的另一侧张紧的细绳12上挂有平衡锤8。实施方法如下将一定质量(可取0.85公斤)的铝合金(如铝铜合金)放置在长方体坩埚内，加热至熔化，加入增粘剂(如钙)搅拌增粘6～15分钟，加入适量的发泡剂并搅拌一定时间(记搅拌开始时间t＝0)，搅拌完毕后立即提出搅拌桨，并同时快速将耐热垫片放置于液面上(同时记录下熔体液面的初始高度H0)，泡沫熔体上涨时，推动耐热垫片向上移动，这些唯一信号通过定滑轮传动装置系统反映到位移传感器中，用位移传感器记录熔体高度H随时间t变化关系，并在计算机内将这个关系转换成孔隙率P随时间t变化关系。权利要求1.一种用于测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率的方法，其特征在于包括如下步骤第一步，用位移传感器测量出闭孔泡沫铝或合金熔体高度H随时间t变化关系，第二步，根据P＝1-VAl/(S·H)，将H随时间变化关系代入，可获得闭孔泡沫铝或合金熔体平均孔隙率P随时间t变化的关系，其中，VAl为铝或合金液体的体积，S为坩埚内底面积。2.一种根据权利要求1所述的测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率方法的装置，其特征在于包括耐热垫片(4)、耐热抗氧化金属丝(5)、细绳(12)、定滑轮(7)、位移传感器(9)，耐热垫片(4)放置于闭孔泡沫铝熔体液面(3)上，耐热垫片(4)通过耐热、抗氧化金属丝(5)连接于定滑轮(7)的张紧的细绳(12)上，张紧的细绳(12)获得的位移信号输入位移传感器(9)。3.根据权利要求2所述的测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率变化的装置，其特征在于位移传感器(9)的分辨率为0.5～1.5mm，最大量程为80～200mm。4.根据权利要求2所述的测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率变化的装置，其特征在于位移传感器(9)接入带有至少12位精度的模/数转换装置(10)的计算机(11)。5.根据权利要求2所述的测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率变化的装置，其特征在于耐热垫片(4)为石棉片或铁片。6.根据权利要求2所述的测量闭孔泡沫铝或合金液态平均孔隙率变化的装置，其特征在于耐热垫片(4)相连接的金属丝(5)穿过一个竖直的定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何德坪，尚金堂，邹毅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：