[发明专利]自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置及方法。

背景技术：

表面张力和密度是两个非常重要的金属熔体热物性参数，准确测量表面张力和密度可有效控制生产过程及产品质量。目前有关金属熔体表面张力的测定方法有很多,一般分为静力学方法和动力学方法两大类，静力学方法是测量某一状态下的某些特定数值来计算表面张力，如静滴法、悬滴法、气泡最大压力法、毛细管法上升法、拉筒法等。动力学方法是以测量决定某一过程特征的数值来计算表面张力，如毛细管波法、振动滴法、气泡幅频当量法等。与静力学方法相比，动力学方法还不十分完善，因此，一般采用静力学方法测定合金熔体表面张力，比较常用的是静滴法和气泡最大压力法。

金属熔体密度一般采用称重法和阿基米德法检测，熔体质量、体积以及浮力检测的精度对测试结果有至关重要的影响，两种方法对测试环境和测试装置均有较高要求。

采用二次下降吹泡法可用一个试样同时检测金属熔体表面张力和密度，不仅可以大大缩短检测周期，而且可以降低检测成本。但是实施二次下降吹泡法同时检测金属熔体表面张力和密度的最大困难是毛细管内径及入水深度的自动精确控制很难控制。

传统检测毛细管内半径的方法是采用读书显微镜人工注意测量，不仅检测周期长，而且无法实现自动化。传统检测毛细管入水绝对深度的方法是肉眼观察并记录毛细管端口接触液面的时刻，采用计时法或位移法计算毛细管端口的入水绝对深度，测量精度很难保证。

发明内容：

本发明的目的是提供一种自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置及方法，提高二次下降吹泡法测定金属溶体表面张力和密度的速度和精度。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置，其组成包括：毛细管，所述的毛细管与微压传感器通过内部安装有气体缓冲室的探头座密封连通，稳压气源通过软管经过气流开关与所述的气体缓冲室连通，所述的探头座与测控单元电连接，电动推杆与所述的测控单元电连接，固定在台架上的位移传感器与所述的电动推杆电连接，所述的固定台上安装有坩埚。

 [0008] 所述的自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置，所述的微压传感器是半导体应变片式或其他形式的高灵敏度微压传感器；所述的位移传感器是电阻式或电感式或其他形式的高精度位移传感器；所述的测控单元具有3路以上数据采集及4路以上开关量控制功能。

所述的自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置，所述稳压气源通过软管经所述的气流开关与所述的气体缓冲室连通，用以提供吹气泡用稳压气源；所述的电动推杆在测控单元的控制下做伸缩运动，进而驱动所述的探头座和所述的毛细管上下运动，使所述的毛细管浸入或提离所述的坩埚所盛合金熔体；固定在所述的台架上的所述的位移传感器用于实时监测电动推杆位移亦即所述的毛细管所处位置。

一种自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的方法，该方法包括如下步骤：

（1）毛细管内半径r自动检测：打开稳压气源开关，稳压气体经气流开关、气体缓冲室和毛细管向大气排出，此时通过监测所述的气体缓冲室压力间接检则毛细管内半径r；

（2）被测熔体液面高度“零点”检测：电动推杆驱动毛细管下降，当所述的毛细管端口接触熔体液面时，所述的气体缓冲室内气压迅速升高，位移传感器和测控单元快速采集此时所述的电动推杆位移值作为被测熔体液面高度“零点”；

（3）气泡最大压力的P₁检测：在所述的毛细管入水深度不断增加的过程中，所述的位移传感器和所述的测控单元实时检测所述的电动推杆的位移值并计算毛细管入水的绝对深度，当入水深度达到h₁时，所述的电动推杆第一次停止下降，微压传感器和所述的测控单元检测气泡最大压力P₁；