一种铝合金熔体中夹杂物的取样模具和定量检测方法与流程

本发明属于有色金属检测领域，具体涉及铝合金熔体中夹杂物的取样模具和定量检测方法。

背景技术：

1、铝合金是当前用途十分广泛的、最经济适用的材料之一。随着铝合金产品的不断轻量化，对熔体的纯净度要求越来越高。

2、目前，分析铝合金夹杂物的方法主要包括在线检测和离线检测，在线分析方法包括prefil、limica等；离线分析方法有podfa、金相法、x射线法、k模法等，这些方法在其应用过程中存在分析周期长、成本高、需使用专用设备或难以同时定性定量表征等缺点。

3、k模法虽然是国内外广泛采用的离线检测方法之一，但是该方法存在两点问题：第一，k模的浇口通道狭窄，型腔截面积大，熔体在浇铸期间很容易产生紊流，形成二次夹杂物，造成检测结果与熔体的实际含渣量出现明显偏差；第二，当前的k模法是通过肉眼或放大镜观察试样每个断面上的夹杂物，对夹杂物的数量进行统计，再除以断面数，算出夹渣率。该评价方法并未考虑到夹杂物的尺寸差异，导致其检测结果与实际偏差较大。

4、因此，期望探索一种可实现平流状态凝固的取样模具及基于该模具的夹杂物定量评价的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明旨在提出一种涉及铝合金熔体中夹杂物的取样模具和定量检测方法，由此，不但可实现定量检测结果的较高的准确性，而且实现低成本和高效率。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种铝合金熔体中夹杂物的取样模具，包括：对称的左边模和右边模、用于连接左边模和右边模的边模连接机构和用于开模的开关机构，左边模和右边模彼此相对的内侧凹空部共同组成浇铸空腔，该空腔包括浇口、蛇形浇道、横浇道、冒口、型腔和排气槽，型腔构成为柱状空间并且在内壁面上间隔地形成有凸棱式扩径部。

3、优选地，型腔的横截面为多边形或圆形。优选地，左边模和右边模的壁厚≤6mm。优选地，模具内部喷涂有保温涂料。优选地，经由横浇道连接的蛇形浇道与型腔皆沿纵向布置，在蛇形浇道两侧对称布置有两个所述型腔或者在蛇形浇道一侧布置有一个所述型腔。优选地，横浇道的水平横截面尺寸大于型腔的相应尺寸，型腔从横浇道的中途向上延伸。

4、根据本发明另一方面，提供一种铝合金熔体中夹杂物的定量检测方法，其采用以上任一项所述的铝合金熔体中夹杂物的取样模具进行包括以下步骤的定量检测：（1）将铝合金熔体倒入取样模具，待熔体凝固后将试样取出并沿与所述扩径部对应的凹槽打断，获取多个断口；（2）用体视显微镜在32倍-60倍区间观察各个断口的断面的每个夹杂物并拍照，测量照片中每个夹杂物的面积a1、a2、……an；（3）将每个夹杂物的面积相加得到夹杂物总面积as=a1+a2+……an；（4）测量第i个断面的面积bi，将每个断面的面积相加得到断面总面积bs=b1+b2+……bm；（5）算出夹杂物含量c，为夹杂物总面积as占断面总面积bs的百分比：c=as/bs*100%。

5、优选地，所述步骤（1）中的试样如出现浇不足或宏观气孔，此试样作废。优选地，所述步骤（2）中的夹杂物面积的测量方法包括使用轮廓测量工具。

6、相较于现有技术，根据本发明的模具与现有的k模检测取样模具相比，具有充型平稳、抗外部干扰强的优点；与prefil取样设备相比，具有结构相对简单、成本低的优点；基于本模具的定量检测方法与现有的k模法相比，不仅反映了夹杂物的数量差异，还更准确的反映夹杂物的尺寸差异，结果准确度高；与化学法、podfa法等相比，不需要复杂的取样或制样设备，成本更低，效率更高。

7、根据本发明的定量检测方法可利用上述新颖的模具获取试样，然后在体视显微镜下观察试样断面，对每个断面上不同尺寸的夹杂物采用轮廓测量工具测量其面积，将所有夹杂物的面积相加后，除以所有断面的总面积，得出的结果为铝合金熔体夹杂物的含量。与现有的k模检测法相比，本方法检测的结果更准确，与化学法、podfa定量检测法相比，本方法无需复杂的取样或制样设备，效率更高。

技术特征：

1.一种铝合金熔体中夹杂物的取样模具，其特征在于，包括：对称的左边模和右边模、用于连接左边模和右边模的边模连接机构和用于开模的开关机构，左边模和右边模彼此相对的内侧凹空部共同组成浇铸空腔，该空腔包括浇口、蛇形浇道、横浇道、冒口、型腔和排气槽，型腔构成为柱状空间并且在内壁面上间隔地形成有凸棱式扩径部。

2.根据权利要求1所述的取样模具，其特征在于，型腔的横截面为多边形或圆形。

3.根据权利要求1所述的取样模具，其特征在于，左边模和右边模的壁厚≤6mm。

4.根据权利要求1所述的取样模具，其特征在于，模具内部喷涂有保温涂料。

5.根据权利要求1所述的取样模具，其特征在于，横浇道的水平横截面尺寸大于型腔的相应尺寸，型腔从横浇道的中途向上延伸。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的取样模具，其特征在于，经由横浇道连接的蛇形浇道与型腔皆沿纵向布置，在蛇形浇道两侧对称布置有两个所述型腔或者在蛇形浇道一侧布置有一个所述型腔。

7.一种铝合金熔体中夹杂物的定量检测方法，其特征在于，采用权利要求1～6中任一项所述的铝合金熔体中夹杂物的取样模具进行包括以下步骤的定量检测：

8.根据权利要求7所述的定量检测方法，其特征在于，所述步骤（1）中的试样如出现浇不足或宏观气孔，此试样作废。

9.根据权利要求7所述的定量检测方法，其特征在于，所述步骤（2）中的夹杂物面积的测量方法包括使用轮廓测量工具。

技术总结
本发明属于有色金属检测领域，具体涉及铝合金中夹杂物的取样模具和定量检测方法，目的在于评价铝合金熔体的纯净度。通过使用本模具获取试样，然后在体视显微镜下观察试样断面，对每个断面上不同尺寸的夹杂物采用轮廓测量工具测量其面积，将所有夹杂物的面积相加后，除以所有断面的总面积，得出铝合金熔体夹杂物的含量。本模具与现有的K模检测取样模具相比，充型平稳、抗外部干扰强；与PREFIL取样设备相比，结构相对简单、成本低；本方法与现有的K模法相比，不仅反映了夹杂物的数量差异，还更准确反映夹杂物的尺寸差异，结果准确度高；与化学法、PoDFA法等相比，不需要复杂的取样或制样设备，成本更低，效率更高。

技术研发人员：杨立国,张振栋,王巍,贾建磊,徐世文,王立生,刘海峰,梁鑫,乔侠,田涛,王顺新
受保护的技术使用者：中信戴卡股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13