铝合金机械性能炉前自动测试仪
专利汇可以提供铝合金机械性能炉前自动测试仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且由取得液态 铝 合金 冷却 凝固 信息的样杯、高 精度 恒温槽、低漂移高精度模拟减法器。测试时间为2.5～3分钟、误差小于1秒的长延时单稳态触发器、存储时间大于20分钟的数据记忆单元。高精度场效应管稳压单元和直接读出 铝合金 拉伸强度、硬度(HB)、金相组织等级和浇铸 温度 范围的显示仪表所组成的铝合金机械炉前自动测试仪，可以快速、准确地测试出不同牌号的铝合金的机械性能，自动化程度高，操作方便，对控制铸件 质量 ，提高经济效益有重要实用价值。，下面是铝合金机械性能炉前自动测试仪专利的具体信息内容。
1、一种测试铝合金机械性能和金相组织等级的炉前自动测试仪其特征在于是由取得液态铝合金冷却信息的样杯，高精度恒温槽、低漂移、高精度模拟减法器。存储时间大于20分钟的数据记忆单元。测试时间为2.5～3分钟，误差小于1秒的长延时单稳态触发器，高精度场效应管稳压单元和直接读出铝合金机械性能和金相组织等级及浇铸温度的显示仪表所构成。
2、按权利要求1所说的铝合金机械性能和金相组织等级炉前自动测试仪。其特征是用型砂、粘结剂和硬化剂均匀混合后压制成的样杯的尺寸为42×42×50（毫米），样杯中央放有经焊接的直径小于0.5毫米的镍铬-镍硅高精度测温热电偶。且热电偶用石英管保护。
3、按权利要求1所说的铝合金机械性能和金相组织等级炉前自动测试仪，其特征是高精度恒温槽由鼠笼式加热器、陶瓷纤维毡保温层和金属制成的屏弊罩构成。
4、按权利要求3所说的高精度恒温槽。其特征在于恒温槽中放置有用高精度镍铬-镍硅偶丝焊接成的测温热电偶的冷端补偿电偶和温度反馈热敏电阻。连接样杯中测温热电偶和恒温槽中的补偿热电偶的补偿线采用高精度镍铬-镍硅偶丝。
5、按权利要求1所说的铝合金机械性能和金相组织等级炉前自动测试仪。其特征是为高精度恒温槽桥路供电的高精度稳压单元是用场效应管和高精度稳压管组成的抗干扰性能良好的线路。
6、按权利要求1所说的铝合金机械性能和金相组织等级炉前自动测试仪。其特征是得出判据信息的模拟减法器是由低温漂、高精度运算放大器、反馈电路、输入电路和合金牌号参数给定器组成。
7、按权利要求6所说的合金牌号参数给定器。其特征是为其供电的稳压单元是由两级场效应管、高精度稳压管和经老化处理的高精度电阻组成。
8、按权利要求1所说的铝合金机械性能和金相组织等级炉前自动测试仪。其特征是存储时间大于20分钟的数据记忆器元是由作为开关管的场效应管、存储数据的存储电容和场效应管跟随器组成。
9、按权利要求1所说的铝合金机械性能和金相组织等级炉前自动测试仪。其特征是可直接读出铝合金机械性能和金相组织等级的两个显示仪表的表盘上分别标有显示铝合金机械性能和金相组织等级的曲线族。
本发明属于热分析法液态铝合金机械性能金相组织等级炉前自动测试仪器。
以往铝合金机械性能和金相组织等级的测试，都是在浇铸成型后固态铸件下进行，一旦出现废品，只能回炉重熔。由于废品率高，造成了材料能源和入力浪费。
1979年我们在“全国铸造质量控制及测试技术首届年会”上，作了用微分热分析仪测试铝合金变质效果的表演，但仪器操作复杂，费时费力，而且仪器自动化程度低，使用时要求操作者观察冷却曲线，从中找出判据再代入相应公式进行计算，才能得出结果，要求操作者具有较高的技术水平。从而限制了微分热分析仪的推广应用。1983年在“全国铸造测试仪器学术讨论既博览会”上，我们发表了《热分析法测定铝合金机械性能及金相组织》一文，本文阐述了用自动热分析仪测定铸件性能的工艺原理。
就国外情况，近年来已有人着手研究用热分析法测定合金的机械性能，但只限于灰铸铁范围内，而且只限是初步探讨。
针对微分热分析仪的上述不足，本发明的目的，在于提供一种能够快速、准确地自动显示铝合金机械性能、金相组织等级的炉前自动测试仪。当铝合金尚处于液态时，即可预测出铸件成型后的拉伸强度硬度、金相组织等级和液态铝合金的浇铸温度范围，变质效果。从而对控制铝合金质量起到“眼睛”作用，减少废品率，把铸件质量控制在最佳范围之内。
经国际联机情报检索系统查阅近二十年金属文摘（METADEX）， 工程索引（COMPENDEX）、科学文摘（INSPEC）、铝文摘（ALUMINUM）等数据库（含专利与非专利文献），并检索了《世界专利索引》，未发现与本发明内容相同的文献报导。
图1为仪器工作原理方框图。
本发明的要点在于样杯中浇入的液态铝合金冷却时的热讯号经置于样杯中的热电偶转换为电讯号，该电信号经高精度恒温槽进入滤波器以消除干扰。随着铝合金冷却的进行，滤波器输出一条温度-时间冷却曲线信号。该信号与合金牌号参数给定器输出的信号同时输入模拟减法器进行运算，得出判据信息。该信息通过隔离单元馈入控制单元，再进入数据记忆单元以保持测试结果。当测试结束时，控制单元截断输入记忆单元的信息。记忆单元储存的信号通过跟随器和隔离级进入输出控制单元。输出控制单元保证在测试过程中的信号不送至显示仪表。测试完毕，输出控制单元开启，将记忆单元存储的数据送到仪表，显示测试结果。显示仪表有两个，仪表1用来显示常规范围内铝合金的机械性能。仪表2显示特殊范围内铝合金的机械性能。
合金牌号参数给定器用以给定不同牌号铝合金参数信息，对于不同牌号的铝合金，给定数值亦不相同。给定器用一种抗干扰性能良好的高精度场效应管稳压单元1供电。
高精度恒温槽用高精度恒温控制单元控制。恒温控制单元将加热电流送至恒温槽加热器，并将恒温槽中的温度讯号取回，与给定的恒温数值进行比较。得到电流调节量，再将调节后的电流送至恒温槽加热器。高精度恒温控制单元的控制数值用恒温数值给定单元给定。恒温数值给定单元用抗干扰性能良好的高精度场效应管稳压单元2供电。
该仪器以液态铝合金的温度做为自动启动信号，即试样浇入样杯的初始阶段，液态铝合金温度高于某一温度，如580℃，则从减法器输出的信号足以使启动温度调节器工作，启动温度调节器输出的信号触发史密特电路。史密特电路将信号整理为规则矩形波，触发长延时单稳电路，以控制测试时间。延时信号馈入反相器，驱动信号指示驱动器使读数信号指示器工作。读数信号指示器工作，表明测试完毕，仪器自动停止，并记忆测试结果。并由仪表直接读出测试结果。若液态铝合金温度低于580℃，仪器不启动，且不报告结果。
变控器用来变换测试和校对两种工作状态，用来控制输出控制单元工作。
图2样杯结构示意图，1-样杯，2-镍铬-镍硅偶丝，3-石英管。
图3高精度恒温槽示意图，1-鼠笼式加热器，2-金属屏弊罩，3-陶瓷纤维毡。
图4仪器电路图，1-测温用的敏感器元件，2-场效应管，3-稳压管，4-电阻，5-调温电阻，6-场效应管，7-稳压管，8-场效应管，9-存储电容，10-场效应管，11-电位器，12-变控器。
图5仪表1表盘曲线
图6仪表2表盘曲线
图7仪器前面板
图8仪器后面板
样杯1是由型砂、粘结剂、硬化剂均匀混合后压制成型，其容积 必须保证铝合金机械性能炉前自动测试仪工作时能得到足够的信号，样杯尺寸为42×42×50毫米。样杯中间放置有将试样温度信号变为电讯号的高精度镍铬-镍硅热电偶2，偶丝直径小于0.5毫米，偶丝采用焊接联接。热电偶用外径为3.2毫米、壁厚为0.5毫米的石英管3保护。热电偶热端拉成缩颈，以减少滞后时间。
高精度恒温槽是由鼠笼式加热器1、陶瓷纤维毡保温层3及金属制成的屏弊罩2组成。鼠笼式加热器供电电压为直流电压15伏特，功率为6W。恒温槽中还放有用高精度镍铬-镍硅偶丝焊接成的测温热电偶的冷端补偿电偶，测温热电偶和恒温槽中的冷端补偿热电偶连线也采用高精度镍铬-镍硅偶丝，以减小测量误差，提高精度。
恒温槽的温度应高于环境温度的最大值，恒温槽温度调节范围为40～60℃，该测试仪恒温槽恒温值定为40℃。恒温槽内装有测温用的敏感元件1（见图4），它是一个热敏电阻，热敏电阻的性能直接影响仪器的稳定性。热敏电阻的阻值在恒温槽温度从高温下降逼近恒温槽调节温度及从低温上升逼近恒温槽调节温度时应为一常数，且应有良好的重复精度。为使恒温槽恒温精度在规定技术指标内，该仪器高精度恒温控制单元采用低温飘高增益运算放大器，桥路电阻采用锰铜电阻。高精度恒温控制单元工作时反应快、变化稳定，重复性好，恒温精度高，该仪器恒温精度为±0.1℃。高精度恒温控制单元用恒温数值给定单元控制，给定单元由1、4、5组成桥式电路，并用直流稳压电源供电，稳压电源直流电压15伏特，电源采用场效应管2和高精度稳压管3组成，以保证给定温度数值准确，不受外界干扰。
模拟减法器把滤波器输出的温度-时间冷却曲线信号与合金牌号参数给定器输出的信息进行运算，得到判据信息。模拟减法器是由低温飘、高精度运算放大器、特殊反馈电路组成。采用薄膜式逻辑元件，正、负逻辑结合控制，提高了测试数据的准确度和精度，工作稳定可靠。
合金牌号参数给定器采用经老化处理的高精度电阻和电容组成。合金牌号参数给定器用高精度场效应管稳压单元供电。稳压单元由两级场效应管6、高精度稳压管7组成。稳压单元抗干扰性好，工作稳定。
测试结果通过仪表显示，为方便操作者读数或复查数据，要求仪器有足够长的显示时间，并应使数据稳定。该仪器特设有记忆时间大于20分钟的记忆单元，直至下次测试时，上次记忆的测试数据才自动清除。仪器停止工作期间，只要电源接通，则仍记忆上次测试结果以便复查数据。记忆单元由作为开关管的场效应管8及存储数据的存储电容9和场效应管跟随器10组成。模拟减法器和记忆单元采用正逻辑与负逻辑结合控制。这种方法比单一逻辑控制节省元件，降低成本。采用薄膜逻辑元件使线路简化、可靠、调试方便。
测试仪的两个显示仪表，用以显示测试结果。表盘上标有显示铝合金机械性能和金相组织等级的曲线族。仪表1用以显示常规范围内，即含镁量低于0.5的铝合金机械性能曲线;仪表2用以显示特殊范围内，即含镁量为0.5～0.9的铝合金机械性能曲线，两种仪表均可显示铝合金金相组织等级和浇铸温度范围。仪表上的曲线是通过实验，在记录了数百组数据的基础上，采用回归分析，找出金相组织、机械 性能与判据的相互关系后绘制的。
该仪器自动启动是由启动温度调节器、史密特电路和长延时单稳电路控制。启动温度调节器的调节范围为550～720℃，一般启动温度可定为580℃。长延时单稳态电路用以控制测试时间，该仪器中单稳态触发器电路元件参数选择合理，测试时间为2.5～3分钟，误差小于1秒。
读数信号指示采用指示灯作信号指示，试样浇入样杯，仪器自动启动，开始测试，指示灯熄灭，测试完毕，指示灯亮，可在指示灯下从仪表上读出测试数据，该方法方便、醒目。读数信号指示由一个作功率放大器的信号指示驱动器驱动。读数信号指示器亦可采用讯响器，即试样浇入样杯后，仪器启动工作，同时开启600H讯号，测试结束，讯号停止，输出测试结果。这种指示方法受测试现场环境影响，讯响信号常被淹没，效果差，若采用强讯号，又会对操作者产生不利影响。
测试工作对仪器精度要求高，仪器运行一定时间后，应使用信号校对装置校对仪器精度。该仪器采用电位差计输入标准信号进行校对。只需调节仪器的合金牌号参数给定器的电位器12即可。校对时应将变控器12置于校对位置。该校对装置操作方便，易于掌握，在测试现场随时进行校对。
该测试仪采用50HZ、220V交流电源经单相桥式整流稳压后±15伏直流电源。
铝合金机械性能炉前自动测试仪主要性能指标如下：
1.拉伸强度、硬度（HB）、金相组织等级测试相对误差在5%之内;
2.测试时间为2.5～3分钟，误差小于1秒;
3.数据记忆时间大于20分钟;
4.仪器精度1.0级;
5.系统精度1.5级;
6.量程540℃～630℃;
7.功率15W+40W;
8.本机重量10kgf。
铝合金机械性能炉前自动测试仪可用于铸造车间快速、准确地测定不同牌号的液态铝合金在铸件成型后室温下的拉伸强度、硬度、金相组织等级。可以主动控制铸件质量、降低废品，有较高的经济效益。本仪器线路设计新颖，使用薄膜逻辑元件，适应性强，抗干扰性好，精度高、操作方便，灵敏可靠。
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