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SYCQ-1型鋁液測(cè)氫儀

一、鋁液測(cè)氫儀工作原理：

SYCQ-1型鋁液測(cè)氫儀消化吸收*設(shè)備的特點(diǎn)，采用減壓原理而研制的定性測(cè)量鋁液中氫含量的檢驗(yàn)儀器。該鋁液測(cè)氫儀適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室。氫是*大量溶于液態(tài)鋁中的氣體。由于氫的存在，鋁鑄件極易產(chǎn)生針孔、氣孔等缺陷，它導(dǎo)致鑄件的力學(xué)性能、內(nèi)部質(zhì)量大為降低。為此人們?cè)阡X鑄件的生產(chǎn)過(guò)程中采用多種方法對(duì)鋁液進(jìn)行精煉、除氣、除渣，以減少鋁液中的氫含量，從而減少鑄件缺陷的產(chǎn)生。所以在澆注前如何簡(jiǎn)單、直接、快速地定性或定量確定鋁液中氫的含量，以確保獲得合格的鑄件，一直是國(guó)內(nèi)外鑄造業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

鋁水測(cè)氫裝置采用減壓凝固檢驗(yàn)，讓試樣鋁液在減壓（一定真空度）條件下，觀察鋁液試樣冷卻凝固時(shí)析出氣泡的情況（或觀察試樣斷面形狀、氣孔狀況并與標(biāo)準(zhǔn)試樣相對(duì)比，或根據(jù)試樣的密度與該合金真實(shí)密度之比），以此間接定性確定鋁液中的含氫量。鋁熔體快速測(cè)氫儀此法簡(jiǎn)單，快速，適合目前大多數(shù)鋁鑄件生產(chǎn)廠家應(yīng)用。試用時(shí)從準(zhǔn)備鑄造的鋁液中，取少量鋁液試樣進(jìn)行試驗(yàn)。試樣倒入經(jīng)預(yù)熱的坩堝（鋼質(zhì)坩堝須噴涂脫模劑）內(nèi)，立即（小于20秒）放入真空室內(nèi)，并密封真空室后迅速抽真空到一定的真空度。在一定的真空度下，溶解在鋁液中的氣體便開始析出，從試樣表面逸出氣泡，同時(shí)在試樣內(nèi)部形成氣泡，并在試樣的表面可以看到凸起現(xiàn)象。

二、鋁液測(cè)氫儀具有以下特點(diǎn)：

1. 操作簡(jiǎn)單、使用安全。對(duì)操作者無(wú)過(guò)多要求，略加培訓(xùn)，即可正確使用。

2. 鋁水測(cè)氫儀分析速度快。能夠在5分鐘內(nèi)完成對(duì)鋁液的含氫量分析。

3.檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可信，重復(fù)性好。綜合幾種分析手段，可對(duì)鋁液含氫量作出準(zhǔn)確的判斷指導(dǎo)生產(chǎn)。

4. SYCQ-1型鋁液測(cè)氫儀真空室不采用玻璃鐘罩，無(wú)鐘罩損壞之憂。

5. 方便的移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，可對(duì)處于不同固定位置的鋁液進(jìn)行含氣量檢測(cè)，一機(jī)多用；

6. 儀器堅(jiān)固耐用。整個(gè)儀器無(wú)易損件，運(yùn)行成本低。

三、鋁液測(cè)氫儀判定方法：

鋁液測(cè)氫儀使用中，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，一般可采用以下幾種方法定性衡量鋁液中的含氣量。

● 剖面狀態(tài)觀察法：

   待試樣*凝固冷卻后，沿垂直面切開試樣，磨制并拋光，試樣中的氣體便以周邊園滑的孔洞形式呈現(xiàn)在拋光面上。試樣含氣量越大，孔洞尺寸也越大，孔洞分布密度也越大。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)對(duì)鑄件含氣量的要求，確定孔洞分布密度的zui低限和zui高限，并把它們制成若干標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)樣板，以此作為檢驗(yàn)和判定標(biāo)準(zhǔn)。

● 凝固狀態(tài)法：

通過(guò)真空罩觀察鋁液在凝固過(guò)程中氣體析出的情況以及凝固后試樣表面的狀態(tài)，并將此情況與已制成的標(biāo)準(zhǔn)樣板（分多個(gè)等級(jí)）相比較，評(píng)估鋁液中的含氫量。又分兩種方法：

A: 從真空罩內(nèi)達(dá)到設(shè)定的真空度時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，到液面冒出*個(gè)氣泡停止，以逸出氣泡的時(shí)間長(zhǎng)短評(píng)估含氣程度。含氣量多時(shí)，氣泡逸出時(shí)間短，含氫量少時(shí)，氣泡逸出時(shí)間長(zhǎng)。適合于鋁液中含氣量較多時(shí)采用。

B: 對(duì)凝固后的試樣表面凸凹情況進(jìn)行判斷，凸起越多，含氣量越多，反之亦然。（如圖)● 測(cè)量密度法：一定溫度的鋁液在真空度一定的條件下冷卻后，用電子天平在空氣中稱出試樣的質(zhì)量W1，再把試樣懸浮于密度已知的水中，稱出在水中的質(zhì)量W2 ?？捎靡韵聝煞N方法分析鋁液中的含氣量。A、相對(duì)密度法?a＝W2/W1??計(jì)算后a值越大，說(shuō)明含氣量越小；a值越小，含氣量越大。?B、密度法???? W＝W1﹒ρ水/(W1－W2)?；W為鋁試樣的密度?，試樣的密度越大，越致密，氣孔越少，含氣量越少；反之，含氣量越大。

四、鋁和鋁合金中氫氣的存在形式

   氫是鋁及鋁合金熔液中zui主要的氣體，它以原子態(tài)的形式溶解于金屬中，且在任何清潔自由的表面具有逸出趨勢(shì)，同時(shí)在該表面建立平衡關(guān)系：H原子溶解度=常數(shù)(PH2)1/2式中PH2是氫氣的平衡壓力。如果在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1.01325×105pa）下,氫的溶解度S是已知的,那么氣體含量G將給出一個(gè)平衡壓力Pi,有:G =S(Pi/atm)1/2atm:1.01325×105paPi是鋁液氫含量測(cè)試儀所需測(cè)定參數(shù),且將其轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)確的氣體含量,其單位在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為毫升/100克金屬。由于S隨溫度升高顯著地增大，因此測(cè)量熔液中氣體的含量時(shí)必須同時(shí)測(cè)量熔體中的溫度。?

氫在液態(tài)鋁中的溶解度很大，而幾乎不溶于固態(tài)鋁中(如圖所示)。 鋁液中正常的含氫量為0.10～0.40ml／100g，氫在固態(tài)鋁中的溶解度約為0.10ml/100g，在700℃附近 的液態(tài)鋁中約為0.8m1／100g（H2為1個(gè)大氣壓條件下）高濕度、油爐的燃燒產(chǎn)物、回爐料上殘留的有機(jī)物、鹽類熔劑等，都是氫的來(lái)源。?? 2AI＋3H2O←→AI2O3＋3H2??? 當(dāng)鋁熔體凝固時(shí)，超過(guò)臨界含量的原子態(tài)氫析出，形成氫分子，部分氫分子就可逸出，大部分氫分子因吸隨作用而被留住。氫氣分子聚集形成氣孔、針孔、疏松和“白點(diǎn)”等缺陷，破壞金屬的連續(xù)性，顯著降低機(jī)械性能。實(shí)際上，所有的加入物和與熔體接觸的工具、設(shè)備，都可能帶入氫。新的爐襯、爐子的耐火材料、坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時(shí)間，其化學(xué)結(jié)合的氫才能充分地從粘結(jié)劑中釋放出來(lái)。氫的通常的來(lái)源是鋁和水蒸汽的反應(yīng)（如下式），溫度越高，越容易向右邊進(jìn)行。