专利名称：一种高镁铝合金化学分析试样模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及熔铸取样分析技术领域，特别涉及一种高镁铝合金化学分析试样模具。
背景技术：
熔铸厂用于炉前和成品化学分析的取样模具一直沿用饼状模具，在近四十年的使用过程中，因炉前调整成分要求分析速度快，试样均采用流水直冲快速冷却的方式，一直存在5XXX系合金试样冷却过程中易进水的问题(成品样是采用空气中自然冷却，固不存在样品进水问题)，因对分析和生产无大碍一直没有引起重视。但仔细分析实际上存在诸多不利1) 5XXX系合金试样冷却时不能直接用水冲，只能从底部和侧面慢慢水冷，冷却时间至少耽误5分钟以上；2)试样冷却后钻样时才能发现是否进水，如果进水要求重新取样，已经耽误了近10分钟；3)熔炼工重新取样至少耽误20分钟，熔铸车间距离化验室较远重新取样耽误时间会在30分钟以上；4)如果分析人员未发现进水继续分析操作，则会得出偏低的分析结果。扁熔和熔铸车间5XXX系合金生产量逐渐加大，重新取样次数日渐增多，模具问题关显。高镁合金中镁元素的分析状况用旧模具取高镁合金试样，用水直冷后钻取铝屑，取样分析，记录结果。再将剩余铝屑烘干，称样分析，记录结果。比对结果见表I。表I旧模取样烘干前后分析结果比较
试样编号烘干前烘干后A2209465. 916. 31A2209476. 336. 42A2209486. 456. 67A2121755. 886. 02由表I可见，旧模具取样如果用水直冷，会引起分析结果偏低0. I 0. 4的系统误差。旧模具取样组织现状对于铝合金中的高含量元素，因诸多因素影响光谱分析误差较大，仍采用传统的化学分析。熔铸厂现用化学分析取样模具是饼状样模具，因其模具制作简单、取样操作简便、钻取分析碎屑方便等特点广泛用于铝合金的化学分析取样。该模具用于除5XXX系高镁合金外的合金取样效果均比较理想组织致密，成分均匀。而高镁合金因含气量高，冷却过程中极易形成疏松甚至气孔。而炉前分析试样为节省冷却时间通常采用水直冷的方法，若样品组织疏松必然会进水，从而影响分析结果。图I 图6为该模具所取几种典型铝合金试样的微观组织。由上图可见，2XXX系、7XXX系、4XXX系合金试样组织较致密，仍可沿用简便的饼状样模具。而5XXX系合金试样组织疏松，镁含量愈高疏松愈严重，必须对取样模具进行改进， 以消除样品水份影响，从而保证分析准确度。5XXX系高镁合金试样缺陷分析将5XXX系高镁合金试样表面用车床加工光洁，经12%氢氧化钠溶液浸蚀和20% 硝酸酸洗及水洗后，用肉眼即可观察到样品表面上存在的黑色针孔状疏松，浇铸口部比底部疏松更严重。将其制备成高倍试样浸蚀后在显微镜下观察，边界参差不齐，近似锯齿状， 颜色发暗，有棱角形的黑洞。微观组织见图7、图8。我们根据金属学原理来分析疏松的形成机理。疏松一般分为收缩疏松和气体疏松两种，收缩疏松产生的机理是，金属铸造结晶时，从液态凝固成固态，体积收缩，在树枝晶枝杈间因液体金属补缩不足形成空腔，这种疏松称为收缩疏松。气体疏松产生的机理是，熔体中未除去的气体特别是氢气含量较高，气体被隐蔽在树枝晶枝杈间隙内，随着结晶的进行， 树枝晶枝杈互相搭接形成骨架，枝杈间的气体和凝固时析出的气体无法逸出而集聚，结晶后这些气体占据的位置成为空腔，这个空腔就是由气体形成的气体疏松。从旧试样模浇铸结晶过程和高镁合金的特点分析，造成该合金试样进水的疏松是收缩疏松和气体疏松同时作用的产物，当试样模未充分预热或环境潮湿时疏松会更加严重。根据疏松产生的机理分析高镁合金试样疏松产生的主要原因一是旧模具系完全开放式的模腔，浇铸时金属熔体与空气接触面大，金属以熔融或半熔融的状态与空气接触， 并且长时间相互作用，金属凝固时就会吸收大量气体造成疏松，若在潮湿环境中含气量会更高；二是高镁合金含气量高，金属凝固时排气通道为浇铸面，由此也造成该部位气体聚集愈严重；三是模具未充分预热，金属结晶过程中补缩不充分，也会引起疏松。因此，如何提供一种高镁铝合金化学分析试样模具，以防止试样疏松情况的出现， 成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种高镁铝合金化学分析试样模具，以防止试样疏松情况的出现。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种高镁铝合金化学分析试样模具，包括第一试样半模，其具有第一饼样半型腔和与该第一饼样半型腔连通的第一半浇铸口，第一半浇铸口设置于第一饼样半型腔的侧面；一端与所述第一试样半模铰接的第二试样半模，其具有第二饼样半型腔和与该第二饼样半型腔连通的第二半浇铸口，所述第一试样半模和所述第二试样半模闭合后，所述第一饼样半型腔和所述第二饼样半型腔形成饼样型腔，所述第一半浇铸口和所述第二半浇铸口形成浇铸口。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，所述第一试样半模上设有第一铰接座，所述第一铰接座上开设有第一铰接孔；所述第二试样半模上设有第二铰接座，所述第二铰接座上开设有第二铰接孔，所述第一铰接孔和所述第二铰接孔同轴布置，且插设有铰接销轴。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，所述第一铰接座由上下布置的上铰接座和下铰接座组成，所述第二铰接座伸入所述上铰接座和下铰接座之间。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，还包括分别设置于所述第一试样半模和所述第二试样半模上的第一手柄和第二手柄。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，所述第一试样半模和所述第二试样半模上分别设有与所述第一手柄和第二手柄配合的第一螺孔和第二螺孔。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，所述第一手柄和第二手柄分别布置于所述第一试样半模和所述第二试样半模的同一侧，且呈上下间隔布置。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，所述浇铸口为顶部直径较大的锥形浇铸口。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，还包括设置于所述第二试样半模底部的底板，所述底板沿所述第二试样半模的底部向两侧延伸。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，还包括设置于所述第二试样半模外侧面的试样勺放置板。优选地，在上述高镁铝合金化学分析试样模具中，还包括连接所述底板和所述试样勺放置板的支撑杆。从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的高镁铝合金化学分析试样模具， 通过采用两个试样半模组成模具的形式，可以减小金属与空气的接触面，在一定程度上避免试样疏松情况的出现。因浇铸口部容易产生疏松，本实用新型提供的模具，将浇铸口设置在了饼样型腔的一侧，固可不在浇铸口部取样，提高了试样的准确度。为方便平放钻取碎屑，试样仍采用圆饼状，凸出来的浇铸口部分悬空以使圆饼部分平稳放置。浇铸时，饼样型腔闭合，有效地减少了金属熔体与水蒸气的接触。
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，下面将对实施例或现有技术描述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。
合金样组织100倍放大的微观组织图合金样组织100倍放大的微观组织图合金样组织100倍放大的微观组织图合金样组织50倍放大的微观组织图合金样组织50倍放大的微观组织图合金样组织50倍放大的微观组织图合金样组织200倍放大的微观组织合金样组织200倍放大的微观组织图；图I为旧模取2A12[0036]图2为旧模取7A04[0037]图3为旧模取4032[0038]图4为旧模取5083[0039]图5为旧模取5A06[0040]图6为旧模取5A12[0041]图7为旧模取5A06[0042]图8为旧模取5A12[0043]图9为本实用新型实施例提供的高镁铝合金化学分析试样模具的结构示意图；图10为图9的俯视图；图11为图9的侧视图；图12为本实用新型实施例提供的试样模左模的结构示意图；图13为图12的俯视图；图14为本实用新型实施例提供的试样模右模的结构示意图；图15为图14的俯视图；图16为图14的侧视图；图17为新模取2A12合金样组织100倍放大的微观组织图图18为新模取7A04合金样组织100倍放大的微观组织图图19为新模取5A06合金样组织100倍放大的微观组织图图20为新模取5A06合金样组织200倍放大的微观组织图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种高镁铝合金化学分析试样模具，以防止试样疏松情况的出现。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。本领域技术人员可以理解的是，在铝熔铸过程中，疏松的防止措施主要有I)缩小金属开始凝固温度与凝固终了温度差；2)减少熔体、工具、熔剂等的水份含量，精炼除气要彻底；3)熔体不能过热，停留时间不能过长，高镁合金要把表面覆盖好，防止熔体吸收大量气体；4)提高浇铸温度，降低浇铸速度；5)高温高湿季节，控制空气中湿度。结合高镁合金取样的特点，要避免试样疏松我们考虑从以下几方面入手采取措施I)减小金属与空气的接触面；2)试样浇铸过程中供流必须充足；3)不在试样浇铸口部钻取分析碎屑；4)取样有代表性；5)试样形状便于上台钻钻取碎屑；6)易浇铸易脱模便于操作；7)取样前试样模充分预热。遵循上述指导思想，本实用新型提供了一种高镁铝合金化学分析试样模具，
以下结合附图进行详细说明。请参阅图9-图16，图9为本实用新型实施例提供的高镁铝合金化学分析试样模具的结构示意图；图10为图9的俯视图；图11为图9的侧视图；图12为本实用新型实施例提供的试样模左模的结构示意图；图13为图12的俯视图；图14为本实用新型实施例提供的试样模右模的结构示意图；图15为图14的俯视图；图16为图14的侧视图。本实用新型实施例提供的高镁铝合金化学分析试样模具，包括第一试样半模I和第二试样半模2。其中，第一试样半模I具有第一饼样半型腔12和与该第一饼样半型腔12 连通的第一半浇铸口 11，第一半浇铸口 11设置于第一饼样半型腔12的侧面。第二试样半模2 —端与第一试样半模I铰接，其具有第二饼样半型腔22和与该第二饼样半型腔22连通的第二半浇铸口 21。第一试样半模I和第二试样半模2可沿其铰接端相对转动，以实现打开和闭合的目的。第一试样半模I和第二试样半模2闭合后，第一饼样半型腔12和第二饼样半型腔22形成饼样型腔，第一半浇铸口 11和第二半浇铸口 21形成浇铸口。本实用新型提供的高镁铝合金化学分析试样模具，通过采用两个试样半模组成模具的形式，可以减小金属与空气的接触面，在一定程度上避免试样疏松情况的出现。因浇铸口部容易产生疏松，本实用新型提供的模具，将浇铸口设置在了饼样型腔的一侧，固可不在浇铸口部取样，提高了试样的准确度。为方便平放钻取碎屑，试样仍采用圆饼状，凸出来的浇铸口部分悬空以使圆饼部分平稳放置。浇铸时，饼样型腔闭合，有效地减少了金属熔体与水蒸气的接触。第一试样半模I上设有第一铰接座13，第一铰接座13上开设有第一铰接孔；第二试样半模2上设有第二铰接座23，第二铰接座23上开设有第二铰接孔，第一铰接孔和第二铰接孔同轴布置，且插设有铰接销轴。在本实施例中，第一铰接座13由上下布置的上铰接座和下铰接座组成，第二铰接座23伸入上铰接座和下铰接座之间，然后通过铰接销轴依次穿过第一铰接孔和第二铰接孔机即可实现铰接布置。为了便于第一试样半模I和第二试样半模2的打开和闭合，本实用新型还可包括分别设置于第一试样半模I和第二试样半模2上的手柄3,为了便于区分，第一试样半模I 上的手柄定义为第一手柄，第二试样半模2上的手柄定义为第二手柄。在手柄3的端部还可设置一球形头部4，以便于握持。第一试样半模I和第二试样半模2上分别设有与第一手柄和第二手柄配合的第一螺孔14和第二螺孔24。即在本实施例中，第一手柄和第二手柄通过螺纹配合的方式分别设置于第一试样半模I和第二试样半模2上。本领域技术人员可以理解的是，还可采用焊接或连接件连接的方式，将第一手柄和第二手柄设置于第一试样半模I和第二试样半模2上， 本实用新型不作具体限定。第一手柄和第二手柄分别布置于第一试样半模I和第二试样半模2的同一侧,且呈上下间隔布置。本实用新型将第一手柄和第二手柄分别布置于第一试样半模I和第二试样半模2的同一侧，有助于操作，且该侧为与铰接端相对的一侧。浇铸口为顶部直径较大的锥形浇铸口，可方便金属液体的浇铸。为了进一步优化上述技术方案，本实用新型还可包括设置于第二试样半模2底部的底板25，底板25沿第二试样半模2的底部向两侧延伸。通过设置底板25，可增加高镁铝合金化学分析试样模具的放置面积，增加了高镁铝合金化学分析试样模具的稳定性。为了方便浇铸，本实用新型还可包括设置于第二试样半模2外侧面的，该试样勺放置板26靠近浇铸口布置，通过该试样勺放置板26可用来搁置试样勺，以方便浇铸操作。 为了保证试样勺放置板26的稳定性，本实用新型还可包括连接底板25和试样勺放置板26 的支撑杆27。请参阅图17-图20，图17为新模取2A12合金样组织100倍放大的微观组织图； 图18为新模取7A04合金样组织100倍放大的微观组织图；图19为新模取5A06合金样组织100倍放大的微观组织图；图20为新模取5A06合金样组织200倍放大的微观组织图。由以上比较图可见，2XXX系和7XXX系合金新模具试样完全没有疏松缺陷，且因新模具传热效果比旧模具要好，所以晶粒更加细小。但因化学样对晶粒大小无要求，旧模具对 2XXX系和7XXX系合金化学成分分析结果的影响较小，固2XXX系和7XXX合金取样建议仍采用简便的旧模具。由图19和图20可见，使用新模具取样，5XXX系高镁合金试样的疏松问题得到基本解决。用该新模具所取高镁合金样，可以直接用水冲冷却，也不会导致试样进水。试样分析结果比较用新旧模具同时取样，比较分析结果见下表2。为避免试样进水，旧模具采用空冷。表2新旧模具取样分析结果比对
权利要求1.一种高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，包括第一试样半模(I)，其具有第一饼样半型腔(12)和与该第一饼样半型腔(12)连通的第一半浇铸口(11)，第一半浇铸口(11)设置于第一饼样半型腔(12)的侧面；一端与所述第一试样半模(I)铰接的第二试样半模(2)，其具有第二饼样半型腔(22) 和与该第二饼样半型腔(22)连通的第二半浇铸口(21)，所述第一试样半模(I)和所述第二试样半模(2)闭合后，所述第一饼样半型腔(12)和所述第二饼样半型腔(22)形成饼样型腔，所述第一半浇铸口(11)和所述第二半浇铸口(21)形成浇铸口。
2.根据权利要求I所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，所述第一试样半模(I)上设有第一铰接座(13)，所述第一铰接座(13)上开设有第一铰接孔；所述第二试样半模(2)上设有第二铰接座(23)，所述第二铰接座(23)上开设有第二铰接孔，所述第一铰接孔和所述第二铰接孔同轴布置，且插设有铰接销轴。
3.根据权利要求2所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，所述第一铰接座(13)由上下布置的上铰接座和下铰接座组成，所述第二铰接座(23)伸入所述上铰接座和下铰接座之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，还包括分别设置于所述第一试样半模(I)和所述第二试样半模(2)上的第一手柄和第二手柄。
5.根据权利要求4所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，所述第一试样半模(I)和所述第二试样半模(2)上分别设有与所述第一手柄和第二手柄配合的第一螺孔(14)和第二螺孔(24)。
6.根据权利要求4所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，所述第一手柄和第二手柄分别布置于所述第一试样半模(I)和所述第二试样半模(2)的同一侧，且呈上下间隔布置。
7.根据权利要求1-3任一项所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，所述浇铸口为顶部直径较大的锥形浇铸口。
8.根据权利要求1-3任一项所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，还包括设置于所述第二试样半模(2)底部的底板(25)，所述底板(25)沿所述第二试样半模(2) 的底部向两侧延伸。
9.根据权利要求8所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，还包括设置于所述第二试样半模(2)外侧面的试样勺放置板(26)。
10.根据权利要求9所述的高镁铝合金化学分析试样模具，其特征在于，还包括连接所述底板(25)和所述试样勺放置板(26)的支撑杆(27)。
专利摘要本实用新型公开了一种高镁铝合金化学分析试样模具，包括第一试样半模，其具有第一饼样半型腔和与该第一饼样半型腔连通的第一半浇铸口，第一半浇铸口设置于第一饼样半型腔的侧面；一端与第一试样半模铰接的第二试样半模，其具有第二饼样半型腔和与该第二饼样半型腔连通的第二半浇铸口，第一饼样半型腔和第二饼样半型腔形成饼样型腔，第一半浇铸口和第二半浇铸口形成浇铸口。本实用新型可以减小金属与空气的接触面，在一定程度上避免试样疏松情况的出现。因浇铸口部容易产生疏松，本实用新型将浇铸口设置在了饼样型腔的一侧，固可不在浇铸口部取样，提高了试样的准确度。浇铸时，饼样型腔闭合，有效地减少了金属熔体与水蒸气的接触。
文档编号G01N1/28GK202305266SQ20112038957
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者刁文武, 刘功达, 刘曼妮, 周宏 , 蒋平, 钟玲, 陈意, 陈瑜, 马世金 申请人:西南铝业(集团)有限责任公司