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熔模铸造型壳性能高温透气性测定仪技术方案
方案信息
标题:熔模铸造型壳性能高温透气性测定仪技术方案
型号:STR-GBP-1500-INV-2025
版本号/日期:V1.0 / 2025-06-05
编制:洛阳赛特瑞技术研发部
文件编号:STR-GBP-1500-INV-20250605
一、概述简介
本高温透气性测定仪设备采用立式倒置炉膛、悬挂式试样篮、四面SiMo棒加热及差压-流量积分法,专用于熔模铸造用硅基、铝基、锆基型壳(含3D打印芯壳)在20-1500℃范围内的高温透气性(GBP, Gas Permeability at High Temperature)测定。符合HB 5353.4-2022、GB/T 34333-2017、ISO 15906:2022等标准,具备自动升温、恒温、通气、压差采集、渗透率计算、数据存档功能,是熔模铸造工艺优化、型壳研发、质量仲裁与出厂检验的基准仪器。
二、遵循标准
HB 5353.4-2022 熔模铸造型壳性能试验方法 第4部分:高温透气性
GB/T 34333-2017 熔模铸造型壳
ISO 15906:2022 Investment casting — Ceramic shell permeability
JJG 875 数字压力计检定规程
三、用途
硅基、铝基、锆基型壳(含3D打印芯壳)20-1500℃透气性测定;
涂层厚度、粒径级配、烧结温度对GBP影响研究;
新材料研发、工艺优化、质量仲裁与出厂检验;
替代常温法,提供高温服役状态下真实透气数据。
将直径50×50mm圆片试样悬挂于倒置炉膛均温带,上下端面密封;炉膛按设定升温至目标温度并恒温≥30min;净化压缩空气(或N2)经预热后通过试样,差压传感器实时记录ΔP,质量流量计记录Q;软件按Darcy定律 k=μ·Q·L/(A·ΔP) 计算渗透率k(μm2),并绘制k-T曲线。天平实时监测质量损失,同步输出TGA-GBP联合报告。
| 序号 | 项目 | 参数值 |
|---|---|---|
| 1 | 设备名称 | 熔模铸造型壳性能高温透气性测定仪 |
| 2 | 英文名称 | High Temperature Gas Permeability Tester for Investment Casting Shells |
| 3 | 设备型号 | STR-GBP-1500-INV-2025 |
| 4 | 设备结构 | 立式倒置炉膛+悬挂试样篮+四面SiMo棒加热+差压传感+质量流量+CCD成像 |
| 5 | 最高温度 | 1500℃(短时2h) |
| 6 | 测试温度范围 | 20-1500℃ |
| 7 | 升温速率 | 0.1-10℃/min 可设 |
| 8 | 控温精度 | ±1℃(保温段) |
| 9 | 炉温均匀性 | ±2℃(均温带50mm,9点) |
| 10 | 透气性范围 | 0.01-100 μm²(k值) |
| 11 | 差压范围 | 0-10 kPa,精度±0.1 %FS |
| 12 | 流量范围 | 10-1000 mL/min,精度±1 %FS |
| 13 | 试样尺寸 | Ø50×50mm圆片(HB 5353.4标准);40×40×40mm可选 |
| 14 | 单次测试数 | 1片(手动换样) |
| 15 | 成像系统 | 6MP彩色CCD,实时记录表面形貌 |
| 16 | 热电偶 | B型,2支(控温+监控) |
| 17 | 加热元件 | U型硅钼棒,10支,圆周均布 |
| 18 | 炉衬材质 | 氧化铝空心球+多晶纤维,厚度≥120mm |
| 19 | 数据接口 | USB+以太网,CSV/PDF,含k-T、TGA报表 |
| 20 | 电源 | AC380V±10%,50Hz,功率7kVA |
| 21 | 外形/重量 | 800×600×1600mm / 约250kg |
| 名称 | 功能 | 价格代码 |
|---|---|---|
| 真空/气氛模块 | 10⁻²mbar,Ar/N₂可选 | STR-VAC |
| 激光测厚模块 | 厚度变化±0.01mm | STR-LAS |
| 高温夹具备件 | Pt-Rh、SiC材质 | STR-GRP |
| 第三方校准证书 | 渗透率-温度双标尺溯源 | STR-CAL |
七、结构特点(模块化)
立式倒置炉膛:SiMo棒10支圆周均布,辐射受热,温差≤2℃;
悬挂试样篮:0.3mm铂金丝编织,避免炉衬污染,快速更换;
差压-流量模块:预热气体,自动温压补偿,k值实时计算;
CCD成像:风冷+自动滤光,实时记录表面形貌变化;
气氛模块:不锈钢密封炉管,可通Ar/N?,质量流量计控制;
自动判定软件:稳态判定(ΔP波动≤1%/5min),输出k-T曲线;
电控箱:强弱电分离,SCR调功,PID双闭环,EMC屏蔽,UPS断电续接。
八、标准配置清单
| 名称 | 数量 |
|---|---|
| 主机(炉体+差压模块) | 1套 |
| 悬挂试样篮 | 2只 |
| CCD成像系统 | 1套 |
| B型热电偶 | 2支 |
| 硅钼棒 | 10支(已装) |
| 差压传感器 | 1套 |
| 质量流量计 | 1套 |
| 高温夹具Ø50mm | 1套 |
| 工业PC+23″显示器 | 1套 |
| 中文操作手册+SOP | 1份 |
| 合格证/校准证书 | 1份 |
| 名称 | 参考寿命 | 备注 |
|---|---|---|
| 硅钼棒 | 1500h@1500℃ | 单根可换 |
| B型热电偶 | 12个月 | 提供溯源比对 |
| 铂金悬挂篮 | 500次或2年 | 变形即更换 |
| 石英观测窗 | 2年 | 失透即更换 |
十、售后质保
整机12个月;
现场安装调试+培训2人天;
24h响应,72h到场(国内);
软件终身免费升级;
10年备件保障,质保期外仅收成本费。
十一、包装运输
木箱+防震泡沫+缠绕膜,防雨标识;
吊装位置贴“重心”“向上”,严禁倒置;
运输温度-20-+60℃,相对湿度≤85%。
十二、使用环境要求
室内5-40℃,湿度≤80%RH无凝露;
海拔≤2000m,地面平整,承重≥300kg;
电源AC380V±10%,50Hz,接地电阻≤4Ω;
无强磁场、无腐蚀性气体、无振动源。
十三、使用注意事项(含加热元件)
首次烘炉:≤5℃/min升至300℃保温2h,随后≤10℃/min升至1000℃空烧1h;
硅钼棒在400-700℃存在塑性-脆性转变,严禁振动或快冷;
升温速率>10℃/min时,1500℃段必须降速至≤5℃/min;
禁止>1500℃时打开炉门,防止棒氧化膜破坏;
试样必须居中,偏心>2mm将导致压差漂移;
每月检查母排紧固力矩2N·m,发现棒弯曲>3°立即更换;
热电偶每半年与标准偶比对,误差>±2℃更换;
试验结束1000℃以下方可停气,600℃以下可半开门,200℃以下完全开门。
十四、标准操作方法(SOP级)
步骤1 开机前检查
电源、接地、冷却风、气氛气源正常;
棒、偶、篮、传感器完好;
炉膛清洁,软件归零。
步骤2 装样
按HB 5353.4制样?50×50mm,编号→输入PC→自动悬挂至炉膛中心。
步骤3 程序设定(示例
| 段号 | 目标℃ | 速率℃/min | 保温min | 事件 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 300 | 5 | 120 | 烘炉 |
| 2 | 1000 | 10 | 30 | — |
| 3 | 1400 | 5 | 30 | 稳态测k |
| 4 | 50 | -10 | — | 结束 |
步骤4 启动
步骤4 启动
按“RUN”→二次确认→自动执行;
实时显示ΔP、k-T曲线。
步骤5 结束与取样
温度<200℃声光提示,自动提升试样篮;
关闭电源。
步骤6 数据与维护
报告自动保存至D:/GBP/日期/;
每月填写《点检表》—棒、偶、篮、传感器、密封5项。
十五、强制性声明
本设备为1500℃级高温强电精密仪器,所有操作、维护与工艺参数调整必须由经过培训并考核合格的专业人员进行。非授权人员禁止打开电柜、拆卸加热元件或更改控制程序,否则将导致保修失效并可能造成严重人身伤害。
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