CN212459671U - 一种测定铝合金中氢含量的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种测定铝合金中氢含量的设备，包括与下位单片机采样卡电路连接的气路系统、热提取样品仓和检测器，气路系统与热提取样品仓连接并为样品仓内提供载气，热提取样品仓与检测器连接并将样气送入检测器中；下位单片机采样卡与计算机中的控制系统电路连接；热提取样品仓包括有红外发热元件，红外发热元件用于调节样品仓内的温度。该测定铝合金中氢含量的设备，热效率高，温度稳定，样品进样量大，发热源的使用寿命长，可实现精准控温，更好地提高了取样的代表性，减少取样误差，通过植入行程开关设计，用电安全性方面也得到保证。

Description

一种测定铝合金中氢含量的设备

技术领域

本实用新型涉及测定氢含量的设备技术领域，特别是涉及一种测定铝合金中氢含量的设备。

背景技术

铝合金是一种低密度高强度的材料，广泛应用于航空航天及船舶制造领域。但是随着广泛的使用，人们发现应力开裂现象时有发生，随着深入了解，发现铝合金中存在扩散氢引发氢脆现象，而且被认为是导致应力开裂和腐蚀疲劳的主要原因，对铝合金中氢含量的测定就变得尤为重要。在测定过程中，样品的最佳状态是处于半熔融状态。

在铝及铝合金加工和铸造领域，扩散氢的危害主要表现为裂缝及气孔的形成，分子氢裂解为两个氢原子，熔融铝对于原子氢具有较高的溶解度。当铝温度降低从熔融态变为固体时，氢溶解度下降，溶解的氢原子重新结合为氢分子，氢分子通过气泡的方式从熔体中溢出，导致测试结果不准，所以控制铝的加热状态是准确测定铝中氢的必要条件。

现有的定氢仪技术都是使用电极脉冲加热炉，只能控制功率，不易准确控制加热温度，而且样品舱较小，最大样品量不超过5g，无法准确测定氢含量较低的铝合金材料。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测定铝合金中氢含量的设备，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，分析速度快，并且能够提高测定的准确性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种测定铝合金中氢含量的设备，包括与下位单片机采样卡电路连接的气路系统、热提取样品仓和检测器，所述气路系统与所述热提取样品仓连接并为样品仓内提供载气，所述热提取样品仓与所述检测器连接并将样气送入所述检测器中；所述下位单片机采样卡与计算机中的控制系统电路连接；所述热提取样品仓包括有红外发热元件，所述红外发热元件用于调节样品仓内的温度。

优选的，所述气路系统包括进气管路和载气钢瓶，所述载气钢瓶内的载气为氮气，所述载气钢瓶通过进气管路与所述热提取样品仓连通，所述进气管路上安装有与所述下位单片机采样卡电线连接的开关电磁阀。

优选的，所述热提取样品仓包括温控系统和石英样品管，所述热提取样品仓采用样品炉结构，所述石英样品管放置在炉体内，所述温控系统包括温度传感器，所述温度传感器用于感应炉体以及所述石英样品管中的温度并将信息传递给所述下位单片机采样卡。

优选的，所述热提取样品仓的炉体内壁贴敷有一层反射膜，该反射膜用于反射所述红外发热元件发出的红外热源。

优选的，所述热提取样品仓的炉体上设置有气缸和炉头，炉体垂直放置在炉体支架上，所述气缸装配在所述炉体的底部进口处，且所述气缸的伸缩端用于支撑并推动样品进入炉体内部的所述石英样品管中；所述炉头设置于所述炉体的顶部并与所述检测器连接。

优选的，所述热提取样品仓的炉体外壁设置有水循环管道，该水循环管道外接有恒温水循环机；所述恒温水循环机与所述下位单片机采样卡电路连接。

优选的，还包括有电子天平，所述电子天平用于对样品进行称重并将称重信息传递到所述控制系统中。

优选的，所述红外加热元件采用红外加热管。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型中的测定铝合金中氢含量的设备，采用红外加热管取代传统电极脉冲炉作为发热源，热效率高，温度稳定，样品进样量大，发热源的使用寿命长；同时，红外加热源的热跟随性较电极脉冲炉热源大为提高，一旦加入设置的电压值，红外热源即刻达到对应的功率，升温迅速，有利于对其进行准确程序化的温度设置，可实现精准控温，比电极脉冲炉更容易找到最适合铝材的最佳释放条件，再结合样品仓的增大，更好地提高了取样的代表性，减少取样误差，通过植入行程开关设计，用电安全性方面也得到保证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为测定铝合金中氢含量的设备的整体布局示意图；

其中，1气路系统；2热提取样品仓；3下位单片机采样卡；4检测器；5控制系统；6电子天平；7载气钢瓶；8恒温水循环机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种测定铝合金中氢含量的设备，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，分析速度快，并且能够提高测定的准确性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供一种测定铝合金中氢含量的设备，包括与下位单片机采样卡3电路连接的气路系统1、热提取样品仓2和检测器4，气路系统1与热提取样品仓2连接并为样品仓内提供载气，热提取样品仓2与检测器4连接并将样气送入检测器4中；下位单片机采样卡3与计算机中的控制系统5电路连接；热提取样品仓2包括有红外发热元件，红外发热元件用于调节样品仓内的温度。

气路系统1包括进气管路和载气钢瓶7，载气钢瓶7内的载气为氮气，载气钢瓶7通过进气管路与热提取样品仓2连通，进气管路上安装有与下位单片机采样卡3电线连接的开关电磁阀。

该测定铝合金中氢含量的设备使用过程如下：气路系统1与热提取样品仓2相连接将载气送入样品仓，然后与检测器4相连接，将样品仓中提取的样气氢送入检测器4，检测器4再与下位单片机采样卡3相连，采集检测器4中样气(氢)信号、实现信号采集及转换，下位单片机采样卡3同时与热提取样品仓2和气路系统1相连，实现对气路和样品仓的温度控制。下位单片机采样卡3与计算机中的控制系统5实现通讯，由控制系统5对下位单片机采样卡3采集的氢信号进行描点处理计算。电子天平6用于试样的称重并与控制系统5实现通讯，由软件读取重量值，参与分析结果的百分含量计算。载气钢瓶7，为仪器工作时提供载气气源，本实施例的载气钢瓶7中盛装的是高纯度的氮气。

进一步地，热提取样品仓2包括温控系统和石英样品管，热提取样品仓2采用样品炉结构，石英样品管固定放置在炉体内，温控系统包括温度传感器，温度传感器用于感应炉体以及石英样品管中的温度并将信息传递给下位单片机采样卡3。

热提取样品仓2的炉体内壁贴敷有一层反射膜，该反射膜用于反射红外发热元件发出的红外热源。热提取样品仓2的炉体上设置有气缸和炉头，炉体垂直放置在炉体支架上，气缸装配在炉体的底部进口处，且气缸的伸缩端用于支撑并推动样品进入炉体内部的石英样品管中；炉头设置于炉体的顶部并与检测器4连接。

首先将样品放在电子天平6上进行称重，称重后的样品通过气缸的伸缩端被推入到热提取样品仓2内的石英样品管中，样品到位后，气缸的伸缩端外径与炉体的进口处外径相匹配，然后还可以通过施加密封盖或者其他密封装置来保证炉体进口处的密封。密封完成后红外加热管开始对炉体内进行加热升温使得样品处于半熔融状态，然后控制气路系统1向炉体内通入载气，炉体内逐渐充满氮气并且样品中含有的氢会溢出，由于溢出的氢的质量小于氮气的质量，随着载气的通入，质量较轻的氢会通过炉头进入到检测器4中，采样卡对检测器4中的氢含量进行检测，然后将数据传输到计算机的控制系统5中进行计算和分析，即可测得铝合金样品中的氢含量。

此外，热提取样品仓2的炉体外壁设置有水循环管道，该水循环管道外接有恒温水循环机8；恒温水循环机8与下位单片机采样卡3电路连接，用于维持热提取样品仓2中的温度稳定。

与现技术相比，本实用新型中的测定铝合金中氢含量的设备，采用红外加热管取代传统电极脉冲炉作为发热源，热效率高，温度稳定，样品进样量大，发热源的使用寿命长；同时，红外加热源的热跟随性较电极脉冲炉热源大为提高，一旦加入设置的电压值，红外热源即刻达到对应的功率，升温迅速，有利于对其进行准确程序化的温度设置，可实现精准控温，比电极脉冲炉更容易找到最适合铝材的最佳释放条件，再结合样品仓的增大，更好地提高了取样的代表性，减少取样误差，通过植入行程开关设计，用电安全性方面也得到保证。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：包括与下位单片机采样卡电路连接的气路系统、热提取样品仓和检测器，所述气路系统与所述热提取样品仓连接并为样品仓内提供载气，所述热提取样品仓与所述检测器连接并将样气送入所述检测器中；所述下位单片机采样卡与计算机中的控制系统电路连接；所述热提取样品仓包括有红外发热元件，所述红外发热元件用于调节样品仓内的温度。

2.根据权利要求1所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：所述气路系统包括进气管路和载气钢瓶，所述载气钢瓶内的载气为氮气，所述载气钢瓶通过进气管路与所述热提取样品仓连通，所述进气管路上安装有与所述下位单片机采样卡电线连接的开关电磁阀。

3.根据权利要求1所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：所述热提取样品仓包括温控系统和石英样品管，所述热提取样品仓采用样品炉结构，所述石英样品管放置在炉体内，所述温控系统包括温度传感器，所述温度传感器用于感应炉体以及所述石英样品管中的温度并将信息传递给所述下位单片机采样卡。

4.根据权利要求3所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：所述热提取样品仓的炉体内壁贴敷有一层反射膜，该反射膜用于反射所述红外发热元件发出的红外热源。

5.根据权利要求3所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：所述热提取样品仓的炉体上设置有气缸和炉头，炉体垂直放置在炉体支架上，所述气缸装配在所述炉体的底部进口处，且所述气缸的伸缩端用于支撑并推动样品进入炉体内部的所述石英样品管中；所述炉头设置于所述炉体的顶部并与所述检测器连接。

6.根据权利要求3所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：所述热提取样品仓的炉体外壁设置有水循环管道，该水循环管道外接有恒温水循环机；所述恒温水循环机与所述下位单片机采样卡电路连接。

7.根据权利要求1所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：还包括有电子天平，所述电子天平用于对样品进行称重并将称重信息传递到所述控制系统中。

8.根据权利要求1所述的测定铝合金中氢含量的设备，其特征在于：所述红外发热元件采用红外加热管。

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