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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：

通過真空罩觀察鋁液在凝固過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 。可用以下兩種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。