一种铸造铝合金含氢量的检测装置及其使用方法与流程

1.本技术涉及铸造技术领域，尤其涉及一种铸造铝合金含氢量的检测装置及其使用方法。


背景技术：

2.铝合金具有质量轻、高比强度、散热性佳、吸震性好、电磁屏蔽性好、可回收性强等优点，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中广泛应用。
3.铝合金在大气下熔炼很容易吸气，氢气是溶解于铝合金溶液中的主要气体。由于氢气在固态铝合金中的溶解度比铝合金溶液中的溶解度低十几倍甚至几十倍，因此铝合金溶液在凝固时氢气会从熔体中析出，导致铝合金铸件产生针孔、缩松等铸造缺陷，降低了铸件的力学性能及气密性，降低了铸件的成品率和生产率，增加了铸件成本。因此在铝合金浇铸前需要对铝合金溶液中的氢气含量进行检测，从而判断铝合金溶液是否满足浇铸要求，以保证铸件的质量。目前主要通过肉眼观察铝合金溶液中是否存在气泡来判断氢气是否去除干净，从而判断铝合金溶液是否适合浇铸，这种方法主观因素影响大，且精度较低，无法进行准确的判断，导致铝合金铸件质量差、铸造成本高。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种铸造铝合金含氢量的检测装置及其使用方法，解决了铸造过程中对铝合金溶液中氢气含量判断不准确，导致铝合金铸件质量差、铸造成本高的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种铸造铝合金含氢量的检测装置，该检测装置包括工作台、真空室、真空泵、加热恒温机构、坩埚、密度测量机构和升降机构；所述真空室包括放置盒和密封盖；所述放置盒设置在所述工作台上；所述密封盖与所述放置盒相匹配，用于盖合所述放置盒；所述升降机构的固定端固定在所述工作台上，伸缩端与所述密封盖连接，能够带动所述密封盖贴合或者远离所述放置盒；所述真空泵与所述真空室的内腔连通；所述加热恒温机构设置在所述工作台上；所述坩埚设置于所述加热恒温机构的加热处；所述密度测量机构设置在所述工作台上。
6.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述升降机构包括电动推杆；所述电动推杆的固定端固定在所述工作台上，伸缩端与所述密封盖连接，能够带动所述密封盖贴合或者远离所述放置盒。
7.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，检测装置还包括三维控制机构和夹爪；所述三维控制机构的一端设置在所述工作台上，另一端与所述夹爪连接，能够带动所述夹爪夹持所述坩埚。
8.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述夹爪的夹持的松紧可调。
9.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，检测装置还包括旋转盘；所述旋转盘的一端与所述工作台旋转连接，另一端与所述升降机构连接，能够带动所述升降机构旋转。
10.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述真空室的材质包括不锈钢材质。
11.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，检测装置还包括观察窗；所述观察窗设置在所述密封盖上。
12.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述密度测量机构包括电子密度天平。
13.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，检测装置还包括行走机构；所述行走机构设置于所述工作台的底端，用于带动所述工作台移动。
14.第二方面，本发明实施例还提供了一种铸造铝合金含氢量的检测装置的使用方法，使用上述所述的铸造铝合金含氢量的检测装置，包括以下步骤：
15.当需要测量铝合金含氢量时，通过加热恒温机构预热坩埚并保温；
16.从熔炉中取出待测铝合金溶液快速置入所述坩埚内；
17.升降机构带动密封盖远离放置盒；
18.将所述坩埚放置在所述放置盒上，所述升降机构带动所述密封盖与所述放置盒贴合；
19.打开真空泵抽取真空，使铝合金溶液在一定的真空度下凝固得到铝合金试样；
20.所述升降机构带动所述密封盖远离所述放置盒以取出所述铝合金试样，使用密度测量机构测量出所述铝合金试样在空气中的质量；
21.将所述铝合金试样浸入已知密度的水中，使用所述密度测量机构测量出所述铝合金试样在水中的质量；
22.根据阿基米德原理计算出所述铝合金试样的密度值；将所述密度值与最佳密度值比较，若所述密度值接近所述最佳密度值，则待测铝合金溶液可进行浇铸；若所述密度值与所述最佳密度值相差较大，则对待测铝合金溶液继续进行处理。
23.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
24.本发明实施例提供了一种铸造铝合金含氢量的检测装置，该检测装置包括工作台、真空室、真空泵、加热恒温机构、坩埚、密度测量机构和升降机构。真空室包括放置盒和密封盖。放置盒设置在工作台上。密封盖与放置盒相匹配，用于盖合所述放置盒。升降机构的固定端固定在工作台上，伸缩端与密封盖连接，能够带动密封盖贴合或者远离放置盒。真空泵与真空室的内腔连通。加热恒温机构设置在工作台上。坩埚位于加热恒温机构的加热处。密度测量机构设置在工作台上。在实际应用中，先预热坩埚，然后从熔炉中取出待测铝合金溶液快速置入坩埚内，升降机构带动密封盖远离放置盒，再然后将坩埚放置在放置盒上，升降机构再带动密封盖盖合放置盒。之后打开真空泵抽取真空，使铝合金溶液在一定的真空度下凝固得到铝合金试样，再之后升降机构带动密封盖远离放置盒以取出铝合金试样，最后使用密度测量机构分别测量铝合金试样在空气中和已知密度的水中的质量，根据阿基米德原理计算出铝合金试样的密度值，将铝合金试样的密度值与最佳密度值相比较，即可判断出待测铝合金溶液中的氢气是否去除干净，从而判断待测铝合金溶液是否可以进行浇铸。本技术实施例的检测装置，能够快速准确地判断待测铝合金溶液中的氢气是否去除干净，从而判断待测铝合金溶液是否可以进行浇铸，提高了铝合金铸件的质量，提高了铸件的成品率和生产率，进一步降低了铸造成本。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的铸造铝合金含氢量的检测装置的结构示意图。
27.图标：1
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工作台；2
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真空室；21
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放置盒；22
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密封盖；221
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观察窗；3
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真空泵；4
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加热恒温机构；5
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坩埚；6
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密度测量机构；7
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升降机构；8
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行走机构；9
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把手；10
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三维控制机构；101
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第一伸缩结构；102
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第二伸缩结构；103
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第三伸缩结构；11
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夹爪；12
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旋转盘。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
30.如图1所示，本发明实施例提供了一种铸造铝合金含氢量的检测装置，该检测装置包括工作台1、真空室2、真空泵3、加热恒温机构4、坩埚5、密度测量机构6和升降机构7。由于铝合金的熔点较高，可达到600℃以上，因而从熔炉中取出的待测铝合金溶液的温度会比较高，若待测铝合金溶液直接在空气中凝固，待测铝合金溶液凝固的过程中会与空气中的气体或者杂质反应，影响检测结果的准确性，所以设置有真空室2，使得待测铝合金溶液在真空环境下凝固，避免了待测铝合金溶液在凝固过程中与空气中的气体或者杂质反应，保证了检测结果的准确性。在本技术实施例中，对真空室2的形状不作限制，如图1示出了真空室2为圆柱状的结构示意图，当然真空室2也可以为其它形状，例如正方体，长方体等形状。
31.在实际应用中，真空室2包括放置盒21和密封盖22。放置盒21设置在工作台1上。密封盖22与放置盒21相匹配，用于盖合放置盒21。由于在检测过程中，需要打开真空室2将待测铝合金溶液放置在真空室2内以使待测铝合金溶液在真空环境下凝固，因而设置有密封盖22，以便在检测过程中能够随时将真空室2打开放入待测铝合金溶液。另外，密封盖22与放置盒21相匹配保证了真空室2不漏气，使得待测铝合金溶液的凝固环境更加稳定，凝固速度更快，节约了检测待测铝合金溶液中的含氢量所需的时间，提高了检测效率，从而提高了铸造效率。
32.具体地，升降机构7的固定端固定在工作台1上，伸缩端与密封盖22连接，能够带动密封盖22贴合或者远离放置盒21。在实际应用中，当需要将待测铝合金溶液放置在真空室2内时，首先通过控制系统控制升降机构7，其中，控制系统可以是遥控器，计算机程序等，本实施例对此不作限制。升降机构7的伸缩端伸长，从而带动密封盖22远离放置盒21以打开真空室2，然后将待测铝合金溶液放置在放置盒21上。当待测铝合金溶液放置在放置盒21上时，通过控制系统控制升降机构7的伸缩端缩短，从而带动密封盖22复位以盖合放置盒21进而关闭真空室2。当待测铝合金溶液在真空室2内凝固为铝合金试样后，需要将铝合金试样取出测量，此时通过控制系统控制升降机构7的伸缩端伸长，从而带动密封盖22远离放置盒21以打开真空室2。升降机构7的设置使得真空室2的打开和关闭不需要人工操作，节省了人工成本。同时，在检测过程中操作人员不需要接触密封盖22，保持了密封盖22的清洁，从而保证了真空室2内部的清洁，进而避免了待测铝合金溶液在凝固的过程中与杂质反应，进一步地保证了检测结果的准确性。另外，使用升降机构7打开或者关闭真空室2的速度较快，从而减少了检测所需时间，进一步提高了检测效率。
33.进一步地，真空泵3与真空室2的内腔连通。由于将待测铝合金溶液放入真空室2时，需要将真空室2打开，而在打开真空室2时会有空气进入真空室2内，因而设置有真空泵3，通过真空泵3对真空室2抽真空，能够使真空室2内始终保持稳定的真空环境，以使待测铝合金溶液能够在一定的真空度下凝固，从而保证了检测结果的准确性，提高了铸件的质量，进而提高了铸件的成品率，降低了铸件的成本。
34.继续参照图1所示，加热恒温机构4设置在工作台1上。坩埚5设置于加热恒温机构4的加热处。在实际应用中，坩埚5用于放置从熔炉中取出的待测铝合金溶液，而由于坩埚5在使用前需要预热至500℃左右，因而在工作台1上设置有加热恒温机构4，以便在检测过程中能够随时对坩埚5进行预热与保温，避免了在检测过程中还需要操作人员去其它地方或者使用其它装置实现坩埚5的预热与保温，节省了待测铝合金溶液中氢含量检测所需的时间，提高了检测效率，进一步的提高了铝合金浇铸的效率。
35.在实际应用中，密度测量机构6设置在工作台1上。在检测过程中，为了便于对待测铝合金溶液中的氢含量随时进行检测，一般将检测装置放置在车间内，而且在检测过程中需要测量铝合金试样的质量，将密度测量机构6设置在工作台1上，能够在制得铝合金试样后立即对铝合金试样的质量进行测量，避免了操作人员在制得铝合金试样后，还需要移动到其它地方对铝合金试样的质量进行测量，节省了检测所需的时间，提高了检测效率。另外，操作人员在拿着铝合金试样去其它地方的过程中，由于距离较远，可能会导致铝合金试样的表面被污染，从而导致测量得到的铝合金试样的质量与实际质量存在误差，进而影响检测结果的准确性，并且为了保证检测结果的准确性，需要在测量前对铝合金试样的表面清洁，延长了检测的时间，降低了检测效率。
36.本发明实施例提供了一种铸造铝合金含氢量的检测装置，该检测装置包括工作台1、真空室2、真空泵3、加热恒温机构4、坩埚5、密度测量机构6和升降机构7。真空室2包括放置盒21和密封盖22。放置盒21设置在工作台1上。密封盖22与放置盒21相匹配，用于盖合所述放置盒21。升降机构7的固定端固定在工作台1上，伸缩端与密封盖22连接，能够带动密封盖22贴合或者远离放置盒21。真空泵3与真空室2的内腔连通。加热恒温机构4设置在工作台1上。坩埚5位于加热恒温机构4的加热处。密度测量机构6设置在工作台1上。在实际应用中，
先预热坩埚5，然后从熔炉中取出待测铝合金溶液快速置入坩埚5内，升降机构7带动密封盖22远离放置盒21，再然后将坩埚5放置在放置盒21上，升降机构7再带动密封盖22盖合放置盒21。之后打开真空泵3抽取真空，使铝合金溶液在一定的真空度下凝固得到铝合金试样，再之后升降机构7带动密封盖22远离放置盒21以取出铝合金试样，最后使用密度测量机构6分别测量铝合金试样在空气中和已知密度的水中的质量，根据阿基米德原理计算出铝合金试样的密度值，将铝合金试样的密度值与最佳密度值相比较，即可判断出待测铝合金溶液中的氢气是否去除干净，从而判断待测铝合金溶液是否可以进行浇铸。本技术实施例的检测装置，能够快速准确地判断待测铝合金溶液中的氢气是否去除干净，从而判断待测铝合金溶液是否可以进行浇铸，提高了铝合金铸件的质量，提高了铸件的成品率和生产率，进一步地降低了铸造成本。
37.具体地，升降机构7包括电动推杆。电动推杆的固定端固定在工作台1上，伸缩端与密封盖22连接，能够带动密封盖22贴合或者远离放置盒21。在实际应用中，当需要将待测铝合金溶液放置在真空室2内时，首先通过控制系统控制电动推杆，电动推杆的伸缩端伸长，从而带动密封盖22远离放置盒21以打开真空室2，然后将待测铝合金溶液放置在放置盒21上。当待测铝合金溶液放置在放置盒21上时，通过控制系统控制电动推杆的伸缩端缩短，从而带动密封盖22复位以贴合放置盒21进而关闭真空室2。当待测铝合金溶液在真空室2内凝固为铝合金试样后，需要将铝合金试样取出测量，此时通过控制系统控制电动推杆的伸缩端伸长，从而带动密封盖22远离放置盒21以打开真空室2。当然，升降机构7也可以为液压缸或者气压缸，液压缸或者气压缸的固定端固定在工作台1上，伸缩端与密封盖22连接，能够带动密封盖22贴合或者远离放置盒21。电动推杆具有行程范围较大，可选性较大，操作及安装过程简单、价格低廉的优点。
38.进一步地，检测装置还包括三维控制机构10和夹爪11。三维控制机构10的一端设置在工作台1上，另一端与夹爪11连接，能够带动夹爪11夹持坩埚5。由于坩埚5自身的温度较高，而铝合金溶液的温度也较高，因而操作人员的手不能直接触碰坩埚5的外壁，否则会造成手烫伤，同时当待测铝合金溶液倒入坩埚5时，由于待测铝合金溶液温度较高，会不停地翻滚，倒入坩埚5的时候会外溢或飞溅，也容易造成操作人员的烫伤，所以一般会使用钳子夹持坩埚5，在使用钳子夹持坩埚5的过程中，若将钳子的长度设置的比较短，在移动的过程中坩埚5内的铝合金溶液溢出或飞溅仍会导致人手的烫伤，而若将钳子设置的比较长，会导致夹持不稳而使坩埚5掉落，因而本技术实施例设置的三维控制机构10和夹爪11能够实现坩埚5的移动，不需要人工操作，自动化程度高，另外，操作人员在将熔炉中的待测铝合金溶液放入坩埚5内后，即可远离工作台1，整个检测过程安全系数高，避免了操作人员近距离地接触坩埚5而造成安全事故的发生。
39.如图1所示，三维控制机构10包括第一伸缩结构101、第二伸缩结构102和第三伸缩结构103。第一伸缩结构101的固定端固定在工作台1上，伸缩端能够沿工作台1的x轴方向伸长或者缩短，第二伸缩结构102的固定端卡设在工作台1上，伸缩端能够沿工作台1的z轴方向伸长或者缩短，并且第二伸缩结构102的固定端的外壁与第一伸缩结构101的伸缩端连接，以使第一伸缩结构101的伸缩端沿工作台1的x轴方向伸长或者缩短时，能够带动第二伸缩结构102沿工作台1的x轴方向运动。第三伸缩结构103的固定端与第二伸缩结构102的伸缩端连接，以使第二伸缩结构102的伸缩端沿工作台1的z轴方向伸长或者缩短时，能够带动
第三伸缩结构103沿工作台1的z轴方向运动，第三伸缩结构103伸缩端与夹爪11连接，能够带动夹爪11沿工作台1的y轴方向伸长或者缩短。在实际应用中，通过第一伸缩结构101、第二伸缩结构102和第三伸缩结构103的配合带动夹爪11沿工作台1的x轴方向、z轴方向和y轴方向的三维运动，从而实现夹爪11将坩埚5从加热恒温机构4移动到放置盒21，整个操作过程不需要人工接触，保证了操作人员的安全，降低了人工成本。
40.具体地，夹爪11的夹持的松紧可调。在实际使用时，夹爪11用于夹持坩埚5放置在放置盒21内，因而夹爪11的夹持的松紧可调使得夹爪11能够将坩埚5夹持得比较紧，防止了三维控制机构10的运动导致坩埚5掉落。若夹爪11的夹持的松紧不可调，为了保证坩埚5不掉落，就要保证夹爪11的内壁与坩埚5的外壁相匹配，这样就增加了夹爪11夹持坩埚5的难度，要求三维控制机构10对夹爪11的控制精度较高，而夹爪11的夹持的松紧可调很好的解决了这一问题，在夹爪11夹持坩埚5前，将夹爪11调节的较松，当夹爪11接触到坩埚5的外壁后，调紧夹爪11以使夹爪11夹紧坩埚5，降低了夹爪11夹持坩埚5的难度，提高了夹爪11夹持坩埚5的可靠性。
41.进一步地。夹爪11包括固定盘、多个夹紧爪和驱动结构。固定盘与第三伸缩结构103的伸缩端连接，固定盘的内部设置有驱动结构，多个夹紧爪卡设在固定盘上，驱动结构能够控制多个夹紧爪沿垂直固定盘的轴线方向滑动，从而实现夹爪11的夹持的松紧的调节。夹爪11的松紧能够根据坩埚5的外壁而进行调节，调节过程简单方便。
42.继续参照图1所示，检测装置还包括旋转盘12。旋转盘12的一端与工作台1旋转连接，另一端与升降机构7连接，能够带动升降机构7旋转。在实际应用中，通过三维控制机构10带动夹爪11将坩埚5放置在放置盒21内时，若密封盖22距离放置盒21过近，会导致坩埚5不易放置在放置盒21内，而旋转盘12能够绕自身的轴线旋转，从而带动升降机构7旋转，升降机构7旋转能够带动密封盖22绕升降机构7旋转以使密封盖22远离放置盒21，进而使得坩埚5更容易放置在放置盒21内。
43.当然，若升降机构7将密封盖22提升地足够高，三维控制机构10能够控制夹爪11位于密封盖22之下，那么此时升降机构7不用旋转也可以。
44.在实际应用中，真空室2的材质包括不锈钢材质。由于不锈钢的硬度较高，耐磨性较高，在检测过程中有轻微碰撞也不用担心真空室2损坏的现象发生，另外，铝合金的价格较低，节约了检测成本。
45.具体地，检测装置还包括观察窗221。观察窗221设置在密封盖22上。在密封盖22上设置观察窗221便于对真空室2内放置的待测铝合金溶液的凝固状况进行观察，使得凝固过程更加直观，从而在待测铝合金溶液完全凝固为铝合金试样后能够及时取出进行下一步骤。
46.进一步地，密度测量机构6包括电子密度天平。电子密度天平自身携带有计算功能，能够准确快捷的计算出铝合金试样的密度值，避免了铝合金试样的质量测量完成后再使用计算器等装置对铝合金试样的密度值进行计算，降低了检测难度，节约了检测时间。
47.继续参照图1所示，检测装置还包括行走机构8。行走机构8设置于工作台1的底端，用于带动工作台1移动。由于需要浇铸的铝合金溶液位于熔炉内，而熔炉会位于不同的地方，实际中希望在铝合金溶液浇铸前对熔炉中取出的铝合金溶液中的氢气含量立即进行检测，以避免铝合金溶液暴露在空气中过久导致铝合金溶液凝固而影响检测结果，另外，设置
行走机构8能够避免操作人员不停往返于熔炉和检测装置之间导致费时费力。但是移动检测装置去熔炉所在位置处，显然极其不方便，当检测装置设置有行走机构8时，可以通过推动检测装置实现检测装置的移动，从而使检测装置能够快速移至熔炉所在位置处，进而方便快捷地实现熔炉中的铝合金溶液的含氢量的检测。而且由于行走机构8的设置，一个人也可以完成检测装置的移动，整个移动过程简单省力。
48.进一步地，在工作台1的外壁上还设置有把手9，在检测装置移动过程中，操作人员可以通过握住把手9推动检测装置以实现检测装置的移动，操作人员单手也可以完成检测装置的移动，使得检测装置的移动更加省时省力。
49.具体地，本技术实施例提供了一种使用上述的铸造铝合金含氢量的检测装置的施工方法，包括以下步骤：
50.当需要测量铝合金含氢量时，通过加热恒温机构4预热坩埚5并保温。
51.从熔炉中取出待测铝合金溶液快速置入坩埚5内。
52.升降机构7带动密封盖22远离放置盒21。
53.将坩埚5放置在放置盒21上，升降机构7带动密封盖22与放置盒21贴合。
54.打开真空泵3抽取真空，使铝合金溶液在一定的真空度下凝固得到铝合金试样。
55.升降机构7带动密封盖22远离放置盒21以取出铝合金试样，使用密度测量机构6测量出铝合金试样在空气中的质量。
56.将铝合金试样浸入已知密度的水中，使用密度测量机构6测量出铝合金试样在水中的质量。
57.根据阿基米德原理计算出铝合金试样的密度值。将密度值与最佳密度值比较，若所述密度值接近所述最佳密度值，则待测铝合金溶液可进行浇铸；若所述密度值与所述最佳密度值相差较大，则对待测铝合金溶液继续进行处理。
58.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
59.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。