一种双热电偶装置及用于金属凝固特征的测量与分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于金属凝固特征值测量与分析技术领域，公开了一种双热电偶装置，包括：第一容器，用于容纳熔体；双热电偶机构，包括第一热电偶和第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶均包括相对的两端为输出端和测量端，输出端用于连接数据采集系统，测量端延伸至熔体内；支撑板，位于第一容器顶部，并设有中心孔和边缘孔；第一热电偶的测量端沿中心孔延伸至熔体的中心部，第二热电偶的输出点沿边缘孔延伸至熔体的边缘部；及夹持机构，位于支撑板远离第一容器的一侧，且与第一热电偶和第二热电偶的输出端连接，本发明专利技术能够同时反应金属在冷却凝固过程中的凝固温度区间及枝晶干涉点。中的凝固温度区间及枝晶干涉点。中的凝固温度区间及枝晶干涉点。

【技术实现步骤摘要】
一种双热电偶装置及用于金属凝固特征的测量与分析方法


[0001]本专利技术涉及金属凝固特征值测量与分析
，具体涉及一种双热电偶装置及用于金属凝固特征的测量与分析方法。

技术介绍

[0002]合金是一种金属与另几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的混合物。合金铸件在制造成型过程中不可避免的会产生各类铸造缺陷，而这些铸造缺陷会严重影响合金力学性能的稳定性。合金在进行铸造时，需要将金属加热熔化，并经过一系列的铸型，最终冷却凝固以获得铸件。冷却凝固过程中金属会发生收缩，从而导致合金出现疏松的缺陷。疏松缺陷对铸件性能的影响较大，会降低合金铸件的机械性能和抗蚀能力。故疏松的控制是合金铸造生产应用中的关键问题。
[0003]合金铸件疏松的形成与金属的凝固温度区间及枝晶干涉点密切相关，故在对合金铸件的疏松倾向性进行预测和分析时，往往需要基于该合金中金属的凝固温度区间及枝晶干涉点等凝固特征参数进行分析。现有的凝固温度区间主要是通过差示扫描热量分析仪等专业设备进行测定；枝晶干涉点主要是采用冷却曲线(Computer
‑
Aided Cooling Curve Analysis，CA
‑
CCA)热分析，借助于合金熔体凝固过程中熔体心部及近表面出的温度差来确定，但是相关测试设备价格都较为昂贵。故现需要一种可同时反应金属的凝固温度区间及枝晶干涉点的装置及分析方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种双热电偶装置及用于金属凝固特征的测量与分析方法，该装置能够同时反应金属在冷却凝固过程中的凝固温度区间及枝晶干涉点。
[0005]一种双热电偶装置，包括：
[0006]第一容器，用于容纳熔体；
[0007]双热电偶机构，包括第一热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶和所述第二热电偶均包括相对的两端为输出端和测量端，所述输出端用于连接数据采集系统，所述测量端延伸至所述熔体内；
[0008]支撑板，位于所述第一容器顶部，并设有中心孔和边缘孔；所述第一热电偶的测量端沿所述中心孔延伸至所述熔体的中心部，所述第二热电偶的输出点沿所述边缘孔延伸至所述熔体的边缘部；及
[0009]夹持机构，位于所述支撑板远离所述第一容器的一侧，且与所述第一热电偶和所述第二热电偶的输出端连接。
[0010]优选地，所述夹持机构包括锁紧件和两组夹板；所述第一热电偶和所述第二热电偶的输出端位于两组所述夹板之间，并通过锁紧件锁紧。
[0011]优选地，所述夹持机构还包括手柄，所述手柄安装于所述支撑板上，两组所述夹板
的一端均安装于所述手柄上。
[0012]优选地，上述任一项所述的一种双热电偶装置，还包括保温机构，所述保温机构包括第一保温件和第二保温件，所述第一保温件位于所述第一容器和所述支撑板之间，所述第二保温件位于所述第一容器底部。
[0013]优选地，所述保温机构还包括第二容器，所述第一容器放置于所述第二容器内，所述第二保温件位于所述第一容器和所述第二容器之间。
[0014]一种用于金属凝固特征的测量与分析方法，应用于上述任一项所述的一种双热电偶装置，所述方法包括：
[0015]通过所述第一热电偶采集所述熔体的中心部在冷却凝固过程中的第一温度数据，并通过所述第二热电偶采集所述熔体的边缘部在冷却凝固过程中的第二温度数据；
[0016]通过所述数据采集系统，根据所述第一温度数据绘制第一冷却曲线，并根据所述第二温度数据绘制第二冷却曲线；
[0017]计算所述第一冷却曲线与所述第二冷却曲线中温度随时间变化的差值，若所述温度随时间变化的差值达到预设条件，确定所述温度随时间变化的差值达到预设条件时，所述第一冷却曲线中的温度值作为表征金属凝固特征的枝晶干涉点温度；及
[0018]根据所述第一冷区曲线计算冷却速率曲线，对所述冷却速率曲线进行分析，得到凝固起始点和凝固结束点，根据所述凝固起始点和所述凝固结束点得到表征金属凝固特征的凝固温度区间。
[0019]优选地，所述若所述温度随时间变化的差值达到预设条件，包括：
[0020]确定所述温度随时间变化的差值中，最大的差值为所述预设条件；
[0021]将所述温度随时间变化的差值第一次达到所述预设条件时，确定所述温度随时间变化的差值达到预设条件。
[0022]优选地，所述通过所述第一热电偶采集所述熔体的中心部在冷却凝固过程中的第一温度数据，并通过所述第二热电偶采集所述熔体的边缘部在冷却凝固过程中的第二温度数据的步骤之前，还包括：
[0023]保温机构；
[0024]通过所述保温机构对所述熔体保温预设时间段。
[0025]优选地，所述第一热电偶和所述第二热电偶的测量端位于同一高度。
[0026]优选地，还包括：
[0027]通过牛顿基线法确定所述冷却速率曲线的基线；
[0028]通过所述第一冷却曲线、所述冷却速率曲线及所述基线计算得到所述第一冷却曲线上各点对应的固相分数。
[0029]本专利技术的有益效果为：
[0030]1、双热电偶机构用于测量熔体中心部和边缘部在冷却过程中的温度，支撑板与夹持机构相配合用于定位及固定双热电偶机构，以保证其测量位置准确，减少测温数据的误差；本装置能够根据测量的数据分析出表征金属凝固温度区间的枝晶干涉点和凝固温度区间。
[0031]2、第一容器放置于第二容器内，既能够进行保温，减少热量的损失，还便于放置第一保温件及第二保温件，减少热量的纵向散失，提高测温数据的准确性。
[0032]3、通过枝晶干涉点、凝固温度区间的分析，能够初步得出金属冷却凝固过程中的疏松倾向性；而固相分数则用于进一步分析合金凝固的疏松倾向性，并以此预测合金在冷却凝固过程中的疏松情况，为后续合金铸造提供理论支持。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0034]图1为本专利技术一种双热电偶装置整体结构示意图；
[0035]图2为双热电偶装置与数据采集系统连接的示意图；
[0036]图3为一种用于金属凝固特征的测量与分析方法的流程图；
[0037]图4为本专利技术中冷却曲线及温度差曲线的示意图；
[0038]图5为本专利技术中冷却速率曲线及基线的示意图；
[0039]附图标记：
[0040]1‑
第一容器；
[0041]2‑
双热电偶机构，21
‑
第一热电偶，22
‑
第二热电偶；
[0042]3‑
支撑板；
[0043]4‑
夹持机构，41
‑
夹板，42
‑
锁紧件，43
‑
手柄；
[0044]5‑
保温机构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双热电偶装置，其特征在于，包括：第一容器，用于容纳熔体；双热电偶机构，包括第一热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶和所述第二热电偶均包括相对的两端为输出端和测量端，所述输出端用于连接数据采集系统，所述测量端延伸至所述熔体内；支撑板，位于所述第一容器顶部，并设有中心孔和边缘孔；所述第一热电偶的测量端沿所述中心孔延伸至所述熔体的中心部，所述第二热电偶的输出点沿所述边缘孔延伸至所述熔体的边缘部；及夹持机构，位于所述支撑板远离所述第一容器的一侧，且与所述第一热电偶和所述第二热电偶的输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种双热电偶装置，其特征在于，所述夹持机构包括锁紧件和两组夹板；所述第一热电偶和所述第二热电偶的输出端位于两组所述夹板之间，并通过锁紧件锁紧。3.根据权利要求2所述的一种双热电偶装置，其特征在于，所述夹持机构还包括手柄，所述手柄安装于所述支撑板上，两组所述夹板的一端均安装于所述手柄上。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种双热电偶装置，其特征在于，还包括保温机构，所述保温机构包括第一保温件和第二保温件，所述第一保温件位于所述第一容器和所述支撑板之间，所述第二保温件位于所述第一容器底部。5.根据权利要求4所述的一种双热电偶装置，其特征在于，所述保温机构还包括第二容器，所述第一容器放置于所述第二容器内，所述第二保温件位于所述第一容器和所述第二容器之间。6.一种用于金属凝固特征的测量与分析方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的一种双热电偶装置，所述方法包括：通过所述第一热电偶采集所述熔体的中心部在冷却凝固过程中的第一温度数据，并通过所述第二热电偶采集所述熔体的边缘部在冷却凝固过程中的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昂，张颖，蒋斌，宋江凤，董志华，白生文，高瑜阳，李坤，袁明，杨鸿，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：