球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于冶金和鑄造領域，具體涉及一種球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置。
【背景技術】
[0002]對球化鐵水的凝固過程凈體積變化分析表明:初始收縮發生在奧氏體結晶區。共晶反應發生后，由于析出球形石墨，凈體積逐漸轉為膨脹。由于球鐵為共晶或微亞共晶成分，所以共晶反應占據凝固區間的大部時段，由此結晶石墨的數量和形態決定了膨脹的總體效應。凝固后期，石墨體積膨脹開始降低，隨后凈體積逐漸轉變為收縮，縮陷大多發生在這一時期。球鐵的共晶膨脹比灰鑄鐵大得多，應用共晶凝固的凈體積收支平衡可以直接反應凝固特征，如石墨形態，基體組織和鑄件的完整性。曾經發展了多種用于測試鐵水凝固過程中體積效應的實驗方法，主要分為直接法和間接法。直接法測試難度較大，不適于鑄造生產現場。而在一個方向或多個方向同時測量凝固試樣的線位移量等間接方法，具有結構簡單和代表性強的特點，近年來得到廣泛的研究與應用。由于球鐵凝固過程的膨脹效應為石墨化膨脹所致，共晶膨脹量大小與鐵水碳當量CE有關，而單獨應用共晶膨脹率不能細分碳當量CE不同的鐵水的球化效果。一般引入冷卻曲線判定鐵水碳當量CE以及確定共晶反應區域，共同進行球化孕育效果評價與縮陷形成傾向預測。另外，降低熱分析過程中一次性測試樣杯的成本也是實際應用中追求的主要目標。
[0003]在已有測試方法的基礎上，提出了一種貫通式位移導桿單向共晶膨脹線位移-熱分析聯合測試裝置，理論分析表明所測位移量代表試樣共晶膨脹效應總的線性位移量，同時熱節點的熱電偶測量樣杯內鐵水的冷卻曲線。獲得的冷卻曲線和共晶膨脹位移曲線可用于球鐵凝固過程和球化孕育效果綜合分析。在應用過程中，對膨脹桿的自身熱膨脹/收縮效應進行了補償，因此其測試精度較高。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種結構簡單、測試精確、成本低廉為主要特征的球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置。
[0005]上述實用新型的目的通過以下的技術方案實現:
[0006]球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置，其組成包括:圓柱形干型砂取樣器，所述取樣器由通過預緊彈簧柔性連接的固定半套和可動半套圍合，所述取樣器內有一豎直放置的熱電偶和一水平放置的膨脹桿，所述熱電偶用于測量樣杯內鐵水熱節點處的冷卻曲線，所述膨脹桿一端與固定半套上的螺釘接觸連接，另一端則與一線性位移傳感器的測量桿接觸連接用于傳遞試樣熱中心直徑方向的位移量，所述測量桿由一始終處于壓縮狀態的彈簧約束，確保螺釘、膨脹桿和位移傳感器測量桿之間的緊密接觸連接。
[0007]所述的球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置，采用一貫通式膨脹桿檢測鐵水試樣的共晶膨脹量，砂型樣杯與膨脹桿之間摩擦力很小，可認為在試樣共晶凝固過程中樣杯對膨脹桿的伸縮沒有作用，測量結果由膨脹桿一端的位移傳感器單向輸出；于此同時，處于熱節中心的熱電偶記錄鐵水的凝固冷卻曲線。
[0008]所述的球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置，利用膨脹桿的線膨脹系數計算出未被包覆膨脹桿部分在測量過程中的自身線伸縮量，并對位移傳感器測量結果進行補償，即可更精確獲得凝固試樣的共晶位移膨脹量。
[0009]本實用新型的有益效果
[0010]1.本實用新型的取樣器結構簡單，可同時測量凝固試樣的冷卻曲線和共晶膨脹量。采用一只位移傳感器單方向測量樣杯內凝固試樣的共晶反應線位移總膨脹量。減少多方向測量引入的檢測誤差，這對于獲得準確的測量結果至關重要，是精確提取小試樣共晶膨脹線位移微弱信號的關鍵所在。
[0011 ] 2.本實用新型采用一貫通膨脹桿檢測試樣膨脹量，從根本上避免砂型樣杯變形對位移信號采集的影響，同時對可能影響共晶膨脹線位移信號的膨脹桿外露部分進行補償校正，保證了試樣膨脹量檢測的準確性。
[0012]3.本實用新型使用普通粘土干砂型作為取樣器樣杯，配套可自由伸縮的的金屬外套，即可保證測試精度，又能大幅度降低測試成本，因此便于推廣應用。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的測試裝置結構主視圖。
[0014]圖2是圖1中測試裝置俯視圖。
【具體實施方式】
[0015]現將本實用新型的具體實施例敘述于后。參見圖1和圖2，本實施例中，球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置包括:圓柱形干型砂取樣器I，所述取樣器由通過預緊彈簧7柔性連接的固定半套8和可動半套9圍合，所述取樣器內有一豎直放置的熱電偶3和一水平放置的膨脹桿6，所述熱電偶用于測量樣杯內鐵水熱節點處的冷卻曲線，所述膨脹桿一端與固定半套上的螺釘2接觸連接，另一端則與一線性位移傳感器4的測量桿接觸連接用于傳遞試樣熱中心直徑上的位移量。所述測量桿由一始終處于壓縮狀態的彈簧5約束，確保螺釘2、膨脹桿6和位移傳感器測量桿之間的緊密接觸連接。所述的球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置采用一貫通式膨脹桿檢測鐵水試樣的共晶膨脹量，砂型樣杯與膨脹桿之間摩擦力很小，可認為在試樣共晶凝固過程中樣杯對膨脹桿的伸縮沒有作用，測量結果由膨脹桿一端的位移傳感器單向輸出；于此同時，處于熱節中心的熱電偶記錄鐵水的凝固冷卻曲線。所述的球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置利用膨脹桿的線膨脹系數計算出未被包覆膨脹桿部分在測量過程中的自身線伸縮量，并對位移傳感器測量結果進行補償，即可更精確獲得凝固試樣的共晶位移膨脹量。本實用新型用于鑄造和冶金領域。
【主權項】
1.球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置，其組成包括:圓柱形干型砂取樣器，所述取樣器由通過預緊彈簧柔性連接的固定半套和可動半套圍合，所述取樣器內有一豎直放置的熱電偶和一水平放置的膨脹桿，所述熱電偶用于測量樣杯內鐵水熱節點處的冷卻曲線，所述膨脹桿一端與固定半套上的螺釘接觸連接，另一端則與一線性位移傳感器的測量桿接觸連接用于傳遞試樣熱中心直徑方向的位移量，所述測量桿由一始終處于壓縮狀態的彈簧約束，確保螺釘、膨脹桿和位移傳感器測量桿之間的緊密接觸連接。
【專利摘要】球鐵爐前熱分析-共晶膨脹雙曲線快速檢測裝置。為了實現球鐵球化孕育效果爐前快速評價，本文公開了一種新型熱分析-共晶膨脹雙曲線檢測裝置，其組成包括：圓柱形干型砂取樣器1，所述取樣器由通過預緊彈簧7柔性連接的固定半套8和可動半套9圍合，所述取樣器內有一豎直放置的K型熱電偶3和一水平放置的膨脹桿6，所述熱電偶用于測量樣杯內鐵水熱節點處的冷卻曲線，所述膨脹桿一端與固定半套上的螺釘2接觸連接，另一端則與一線性位移傳感器4的測量桿接觸連接用于傳遞試樣熱中心直徑方向的線性位移量。所述測量桿由一始終處于壓縮狀態的彈簧5約束，確保螺釘2、膨脹桿6和線性位移傳感器測量桿之間的緊密接觸連接。本實用新型用于鑄造和冶金領域。
【IPC分類】G01N25/16
【公開號】CN205280625
【申請號】CN201520685991
【發明人】李大勇, 徐振宇, 馬旭梁, 王利華, 王言峰
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年9月7日