CN116106165A - 一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置及检测方法，本发明涉及一种热解气氛检测装置及检测方法，本发明是为了解决树脂砂受高温热解后导致型腔内压力升高，铸件氧化反应速率加快，剧烈氧化反应还可能导致型腔内的熔体燃烧，甚至引发爆炸造成人员伤亡事故的问题，第一气罐出气端与热重分析仪进气端连通，热重分析仪与热解气体旁路和傅里叶变换红外光谱仪连通，第二气罐的出气端与傅里叶变换红外光谱仪的另一个进气端连通，控制系统与热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪连接。步骤一：将干扰气体排出；步骤二：开启伴热带；步骤三：关闭热解气体旁路，打开伴热带；步骤四：热解气氛扩散至傅里叶变换红外光谱仪中；本发明属于热解气氛检测领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种热解气氛检测装置及检测方法，具体涉及一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置及检测方法。
背景技术
近年来树脂砂型已逐渐取代湿砂型成为航空航天高性能大型复杂镁合金铸件的主流铸造方式。然而，由于树脂粘结剂的热分解温度普遍低于镁合金的浇注温度。在铸件凝固过程中，砂型在高温熔体浸润和烘烤作用下释放出成分复杂的氧化性的气氛，导致型腔内的镁合金熔体燃烧，甚至发生爆炸。
树脂砂受高温热解后导致型腔内压力升高，铸件氧化反应速率加快，尤其是镁合金熔体在氧化到一定程度后，表面氧化层将失去对熔体的保护作用，形成宏观的菜花状氧化物凸起，影响铸件表面质量。
进一步地剧烈氧化反应还可能导致型腔内的熔体燃烧，最终将整个铸件消耗成“空壳”，甚至引发爆炸造成人员伤亡事故。
因此弄清楚树脂砂在热解过程中所散发出的气体成分对镁合金铸件的氧化及阻燃尤为重要。然而，现有的技术或热解装置并未实现这一功能。
发明内容
本发明是为了解决树脂砂受高温热解后导致型腔内压力升高，铸件氧化反应速率加快，剧烈氧化反应还可能导致型腔内的熔体燃烧，整个铸件消耗，甚至引发爆炸造成人员伤亡事故的问题，进而提供一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置及检测方法。
本发明通过以下方案解决上述技术问题：
一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它包括热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、出气管、控制系统、第一气罐、第二气罐和热解气体旁路；
第一气罐出气端与热重分析仪进气端连通，热重分析仪的出气端分别与热解气体旁路和傅里叶变换红外光谱仪的一个进气端连通，第二气罐的出气端与傅里叶变换红外光谱仪的另一个进气端连通，控制系统分别与热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪连接并控制热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪。
进一步地，它还包括伴热带连接管，伴热带连接管设置在热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪之间的连接管路上。
它还包括恒温水槽；恒温水槽的出水端与热重分析仪的进水端连通，恒温水槽的进水端与热重分析仪的出水端连通。
进一步地，它还包括多个导气管；第一气罐通过导气管与热重分析仪连通，热重分析仪1出气端通过导气管与傅里叶变换红外光谱仪的一个进气端连通，且伴热带连接管安装在热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪之间的导气管上，第二气罐7的出气端通过导气管分别与傅里叶变换红外光谱仪的另一个进气端和安装伴热带连接管的导气管连通。
进一步地，它还包括第一阀门；第一阀门安装在第一气罐的出气端上。
进一步地，它还包括第二阀门；第二阀门安装在第二气罐7的出气端上。
所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：打开第一气罐和第二气罐并将气罐内的气体吹入热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪中，将干扰气体通过热解气体旁路和出气管排出；
步骤二：开启伴热带连接管温度保持在120℃；
步骤三：关闭热解气体旁路，并打开伴热带连接管开关；
步骤四：将热解气氛从热重分析仪通过伴热带连接管扩散至傅里叶变换红外光谱仪中；
步骤五：进入傅里叶变换红外光谱仪的气体经过处理后通过出气管排出。
进一步地，样品气氛的含水量低于30％，残渣含水量为0％。
进一步地，步骤四中热重分析仪与恒温水槽进行换热，恒温水槽保持水温控制在30℃。
进一步地，步骤一中对整个系统进行排气，目的是排除空气影响，打开热解气体旁路，关闭连接热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪的导气管，然后打开第一气罐对热重分析仪进行吹扫，然后通过第二气罐吹扫傅里叶变换红外光谱仪，试验开始前，整个红外检测系统要吹扫时间大于0.5小时。
本发明最为突出的特点和显著的有益效果是：
1、可实现树脂砂在浇铸过程中热解后的反应变化，通过温度调节，高温分解，获得便于高效分析其氧化气体。可直接利用热解后的气体进行模拟分析，进一步探索镁合金在阻燃方面的机理。
2、在保证热解气氛效率高的条件下，降低了装置成本，减小了装置体积，提高了分析效率。本发明的装置设置有水槽和排气口，能对多余气体进行收集和后续处理，不造成二次污染。
3、工艺简洁，可与主装置高效结合、协同工作，实现热解后的气体综合利用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它包括热重分析仪1、傅里叶变换红外光谱仪3、出气管4、控制系统5、第一气罐6、第二气罐7和热解气体旁路9；
第一气罐6出气端与热重分析仪1进气端连通，热重分析仪1的出气端分别与热解气体旁路9和傅里叶变换红外光谱仪3的一个进气端连通，第二气罐7的出气端与傅里叶变换红外光谱仪3的另一个进气端连通，控制系统5分别与热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3连接并控制热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3。
具体实施方式二：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它还包括伴热带连接管2，伴热带连接管2设置在热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3之间的连接管路上。防止热解气体冷凝，设置其温度保持在120℃。其它结构连接关系和具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它还包括恒温水槽10；恒温水槽10的出水端与热重分析仪1的进水端连通，恒温水槽10的进水端与热重分析仪1的出水端连通。恒温水槽10保持水温控制在30℃。其它结构连接关系和具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它还包括多个导气管8；第一气罐6通过导气管8与热重分析仪1连通，热重分析仪1出气端通过导气管8与傅里叶变换红外光谱仪3的一个进气端连通，且伴热带连接管2安装在热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3之间的导气管8上，第二气罐7的出气端通过导气管8分别与傅里叶变换红外光谱仪3的另一个进气端和安装伴热带连接管2的导气管8连通。其它结构连接关系和具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它还包括第一阀门A；第一阀门A安装在第一气罐6的出气端上。其它结构连接关系和具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，它还包括第二阀门B；第二阀门B安装在第二气罐7的出气端上。其它结构连接关系和具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：打开第一气罐6和第二气罐7并将气罐内的气体吹入热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3中，将干扰气体通过热解气体旁路9和出气管4排出；
步骤二：开启伴热带连接管2温度保持在120℃；
步骤三：关闭热解气体旁路9，并打开伴热带连接管2开关；
步骤四：将热解气氛从热重分析仪1通过伴热带连接管2扩散至傅里叶变换红外光谱仪3中；
步骤五：进入傅里叶变换红外光谱仪3的气体经过处理后通过出气管4排出。
具体实施方式八：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，样品气氛的含水量低于30％，残渣含水量为0％。其它结构连接关系和具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，步骤四中热重分析仪1与恒温水槽10进行换热，恒温水槽10保持水温控制在30℃。其它结构连接关系和具体实施方式七相同。
具体实施方式十：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，步骤一中对整个系统进行排气，目的是排除空气影响，使用的气体为惰性气体，打开热解气体旁路9，关闭连接热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3的导气管8，然后打开第一气罐6对热重分析仪进行吹扫，然后通过第二气罐7吹扫傅里叶变换红外光谱仪3，试验开始前，整个红外检测系统要吹扫时间大于0.5小时。直到每五分钟重复采集获得的红外光谱背景峰高及峰值位置稳定不变，并保存该背景。至此整个热重分析仪1和傅里叶变换红外光谱仪3联用试验准备工作结束，可以开始对样品进行升温加热，利用热重分析仪和红外光谱仪同步采集热解过程数据信息。其它结构连接关系和具体实施方式七相同。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，其特征在于：它包括热重分析仪(1)、傅里叶变换红外光谱仪(3)、出气管(4)、控制系统(5)、第一气罐(6)、第二气罐(7)和热解气体旁路(9)；
第一气罐(6)出气端与热重分析仪(1)进气端连通，热重分析仪(1)的出气端分别与热解气体旁路(9)和傅里叶变换红外光谱仪(3)的一个进气端连通，第二气罐(7)的出气端与傅里叶变换红外光谱仪(3)的另一个进气端连通，控制系统(5)分别与热重分析仪(1)和傅里叶变换红外光谱仪(3)连接并控制热重分析仪(1)和傅里叶变换红外光谱仪(3)。
2.根据权利要求1所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，其特征在于：它还包括伴热带连接管(2)，伴热带连接管(2)设置在热重分析仪(1)和傅里叶变换红外光谱仪(3)之间的连接管路上。
3.根据权利要求1所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，其特征在于：它还包括恒温水槽(10)；恒温水槽(10)的出水端与热重分析仪(1)的进水端连通，恒温水槽(10)的进水端与热重分析仪(1)的出水端连通。
4.根据权利要求1所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，其特征在于：它还包括多个导气管(8)；第一气罐(6)通过导气管(8)与热重分析仪(1)连通，热重分析仪(1)出气端通过导气管(8)与傅里叶变换红外光谱仪(3)的一个进气端连通，且伴热带连接管(2)安装在热重分析仪(1)和傅里叶变换红外光谱仪(3)之间的导气管(8)上，第二气罐(7)的出气端通过导气管(8)分别与傅里叶变换红外光谱仪(3)的另一个进气端和安装伴热带连接管(2)的导气管(8)连通。
5.根据权利要求1所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，其特征在于：它还包括第一阀门(A)；第一阀门(A)安装在第一气罐(6)的出气端上。
6.根据权利要求1所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置，其特征在于：它还包括第二阀门(B)；第二阀门(B)安装在第二气罐(7)的出气端上。
7.利用权利要求1-6中任意一项所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：打开第一气罐(6)和第二气罐(7)并将气罐内的气体吹入热重分析仪(1)和傅里叶变换红外光谱仪(3)中，将干扰气体通过热解气体旁路(9)和出气管(4)排出；
步骤二：开启伴热带连接管(2)温度保持在120℃；
步骤三：关闭热解气体旁路(9)，并打开伴热带连接管(2)开关；
步骤四：将热解气氛从热重分析仪(1)通过伴热带连接管(2)扩散至傅里叶变换红外光谱仪(3)中；
步骤五：进入傅里叶变换红外光谱仪(3)的气体经过处理后通过出气管(4)排出。
8.根据权利要求7所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，其特征在于：样品气氛的含水量低于30％，残渣含水量为0％。
9.根据权利要求7所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，其特征在于：步骤四中热重分析仪(1)与恒温水槽(10)进行换热，恒温水槽(10)保持水温控制在30℃。
10.根据权利要求7所述一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置的检测方法，其特征在于：步骤一中对整个系统进行排气，目的是排除空气影响，打开热解气体旁路(9)，关闭连接热重分析仪(1)和傅里叶变换红外光谱仪(3)的导气管(8)，然后打开第一气罐(6)对热重分析仪进行吹扫，然后通过第二气罐(7)吹扫傅里叶变换红外光谱仪(3)，试验开始前，整个红外检测系统要吹扫时间大于0.5小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230512 |
|
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