Vätgas porositet
Vätgasporositet är en gjutdefekt i aluminium i form av en porositet eller tomrum i ett aluminiumgjutgods orsakat av en hög halt av vätgas (H 2 ) löst i aluminiumet i vätskefas . Lösligheten av väte i fast aluminium är mycket mindre än i flytande aluminium . När aluminiumet fryser kommer en del av vätet ut ur lösningen och bildar bubblor, vilket skapar porositet i det fasta aluminiumet.
Aluminiumgjuterier vill producera högkvalitativa aluminiumgjutgods med minimal porositet . Väteporositeten kan minskas genom att minska mängden väte i den flytande aluminiumlegeringen, genom avgasning eller spridning . (Ibland upprätthålls en liten vätekoncentration avsiktligt; viss mycket fin väteporositet kan vara att föredra framför inre hålrum orsakade av krympning.) Riktad stelning kan driva föroreningar till ena änden av gjutgodset.
Vätgasproblemet
Väte bildas när smält aluminium kommer i kontakt med vattenånga och löser sig lätt i smältan. Gasen tenderar att komma ut ur lösningen och bildar bubblor när smältan stelnar.
De skadliga effekterna av närvaron av ett överskott av löst väte i aluminium är många. Väte orsakar porositet i aluminiumprodukter vilket leder till många gjutdefekter, minskade mekaniska egenskaper som utmattning och lägre korrosionsbeständighet. Flera metoder används för att minska mängden löst väte från smältan, såsom ugnsflussning före gjutningsprocessen eller användning av in-line avgasningsutrustning under gjutningsprocessen.
Direkt vätgasmätning
En on-line metod för att mäta väte i aluminium krävs sedan för att karakterisera och optimera processen, vilket hjälper till att säkerställa kvaliteten på utgående produkter och övervakar prestandan för dessa avgasningsprocesser. Traditionella laboratoriemetoder, såsom varmextraktion, är för dyra för rutinmässig kvalitetssäkring och för långsamma för effektiv processkontroll . Reduced Pressure Test (RPT) används ofta på gjuterigolvet. RPT är en semikvantitativ metod med begränsad noggrannhet som ger en indikation på vätenivån.
Väteanalysator
En väteanalysator kan användas för direkt mätning av väte i flytande aluminium. Direkt övervakning av väte är möjlig med hjälp av en on-line kvantitativ mätteknik baserad på en gasåterföringsmetod med sluten slinga genom en porös keramisk sond.
Sedan introduktionen 1989 har denna gasåterföringsmetod använts alltmer av stora aluminiumproducenter.
Ett exempel på analysator för direkt vätgasmätning i flytande aluminium är noggrannheten. Den fungerar med en sond nedsänkt i flytande aluminium och den använder återcirkulationsmetoden med sluten slinga.
Funktionsprincip
Den slutna kretscirkulationen är en beprövad metod för att direkt övervaka väte i smält aluminium. En liten volym bärargas, vanligtvis kväve, bringas i kontakt med smältan med hjälp av en nedsänkt sond och recirkuleras kontinuerligt i den slutna kretsen tills dess vätehalt når jämvikt med ångtrycket av H 2 i smältan . H 2 -koncentrationen i gasen mäts och omvandlas till en avläsning av gaskoncentrationen i metallen. Denna metod är snabb, reproducerbar och exakt och kan användas online på fabriksgolvet.
Mängden H 2 i instrumentets gasslinga bestäms av en termisk konduktivitetssensor , som ger hög reproducerbarhet och ett brett mätområde.