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铝合金熔体氢含量对铝合金铸件质量具有重要影响,浇注前快速检测熔体中的含氢量,并采取有效除氢措施,对提高产品质量、降低废品率和降低生产成本具有重要意义。随着冶金铸造技术的不断进步,对铝合金熔体含氢量检测频度、速度和精度提出了新的要求,在线连续测氢技术的研究被提上日程。惰性气体循环法是迄今为止最为成熟的铝合金熔体含氢量检测方法之一,美中不足是其检测时间偏长和不能连续在线检测。本文通过改进惰性气体循环回路中的取样器、气压平衡单元和氢浓度传感器等关键部件结构,研制出一款能够快速、精确、连续检测铝合金熔体氢含量的装置。惰性气体循环回路的功能在于向熔体连续提供具有恒定压力的惰性气体,回收携带氢气的混合气体并提供混合气体氢浓度的准确信号给计算机测控单元,当熔体氢含量处于较低水平时能自动降低回路中混合气体氢浓度以实现连续检测。改进后的惰性气体循环回路主要由惰性气体瓶、微型循环泵、永久型取样器、氢浓度传感器TCS208F、K型热电偶、气压传感器、电磁换向阀、电动推杆和气缸组成。TCS208F传感器为高精度热导型气体传感器,可显著提高氢浓度感知速度和检测精度;永久型取样器采用多孔吹头吹气和入水深度自动检测技术,不仅可以提高熔体氢扩散速度,而且可以最大限度消除取样器内空气的影响,从而进一步缩短检测时间;采用电动推杆、气缸和气压传感器组合,构成气体循环回路压力平衡和氢浓度自动控制,使铝合金熔体氢含量在线连续检测成为可能。本文同时完成了计算机测控单元设计,用于惰性气体循环单元动作控制和气体压力、氢气浓度和溶体温度等信息参数实时采集与处理。硬件部分主要由计算机、ADAM-4117模块、ADAM-4050模块、ADAM-4520串口转换器和继电器等构成。ADAM-4117模块与传感器相连完成模拟量输入;ADAM-4050模块通过继电器控制循环回路中相关部件动作;ADAM-4520用于实现一台计算机控制多个模块的功能。测控单元全部软件采用Microsoft Visual Basic 6.0编写,包括主程序及若干子程序。利用氩气和氢气配制一定比例的混合气体对TCS208F传感器进行了标定,采用不同比例的混合气体对惰性气体循环回路进行了模拟检测实验,证明惰性气体循环回路能够满足回路气压恒定和循环气体氢浓度自动调节的要求。在实验室条件下,利用配置的铝合金熔体对本文研制的惰性气体循环回路进行了实测检验,检测结果与减压凝固测氢仪检测数据对照,表明本文研制的铝合金熔体测氢装置检测检测时间不到2min,检测检测结果差值在0.009(ml/100g)范围内,精度高且重复性好,可以满足实际生产需要。