[发明专利]用于热分析的取样设备

说明书

本发明提供一种取样设备，其包括具有基本上是圆柱形的部分和底部的容器。所述的容器还包括内壁部件和外壁部件。内壁部件和外壁部件基本上共轴地安置在容器的圆柱形的部分中并在容器的顶部结合，并且内壁和外壁部件限定在内壁部件的外表面与外壁部件的内表面之间的封闭隔热空间。该取样设备还包括适合在热分析过程中伸至所述样品量中的温度响应装置。在容器的底部中的和/或底部附近的容器的圆柱形的部分中的隔热空间中安置隔离体装置。该取样设备可以以成本效率的方式被容易地制造，并且确保在热分析过程中获得可靠的结果。

技术领域

本发明涉及取样设备，其用于固化金属过程的热分析，尤其是用于铸造生产中的热分析。

背景技术

热分析是监测特定熔融物质在固化过程中温度变化上的改变以能够测定显微组织并且从而测定固体形式的物质的性质的技术。这通过以下方式完成：从熔体取得样品，将其转移至样品容器中，并借助温度响应装置，如本领域中已知的热电偶或其他设备，记录和评估在固化过程中样品中依赖于时间的温度变化。

当在熔融材料如铸铁或铝合金中，使用热分析控制固化过程时，最关键的问题是使得样品容器和样品量尽可能接近热平衡，并提供受控的、甚至是可重现的从样品的热移除速率。这样做的原因是使得可以测量在相变过程中的温度变化，为了控制特定的固化过程，知道所述温度变化是重要的。

WO 86/01755公开了一种用于通过使用热分析制造致密石墨铸铁的方法。样品取自熔融铸铁熔池，并且允许该样品在0.5至10分钟期间固化。通过两个温度响应装置同时记录温度，其中一个安置在样品的中心并且另一个紧邻容器壁附近。对于两个温度响应装置的每一个，记录将铁样品的温度表示为时间的函数的通常所说的冷却曲线。根据该文献，之后可以确定为了获得所需的显微组织而必须加入至熔体的组织改性剂的所需量。

取样设备的一个实例公开在WO 96/23206中。该设备包括定为在分析过程中容纳样品量的液体金属的容器，和用于热分析的传感器。该容器包括具有定为在分析过程中面对样品量的内表面的内壁，和具有定为面对环境大气的外表面的外壁。内壁和外壁在容器的口部结合以使得在壁之间形成基本上封闭空间。

取样设备的另一个实例公开在EP 1 034 419中。取样设备的容器包括具有平坦部的基本上是半球形的底部。平坦部中的壁之间的距离小于容器的圆柱形的部分中的壁之间的距离。从而，取样设备模拟容器内熔融金属的球形固化，这是用于热分析最可靠且最精确的形状，但是取样设备在形状上不是球形。

热分析是一种热平衡。冷却曲线的最后的形状，和因此的分辨率，是由在固化过程中释放的热与损失至取样设备和大气中的热之间的平衡决定的。很明显，由200克例如铸铁的样品的固化释放的热的量是固定的。如果所述200克样品被容纳在快速冷却的容器中，与它在更慢地冷却的容器中的情况比较，由固化释放的热将更不能胜过热损失。结果是容器的更快冷却将提供冷却曲线中较低的分辨率。由容器导致的快速冷却还可以通过诱发骤冷或通过影响过冷来改变铁的真实固化行为。为了由通过固化释放的热获取尽可能多的信息，需要将热分析取样设备设计为使得它既不掩盖也不稀释由固化提供的信息。对热分析取样设备的另一个主要要求是它必须确保一致的取样条件。因为好的显微组织和不符合规格的显微组织之间所释放的热上的区别可以是非常小的，所以关键的是所测量的所有改变都归因于铁上的区别而不是归因于取样技术上的区别。

即使上述取样设备对于热分析很好地工作，它们有时是难以制造的，因为容器的壁之间的距离必须足够规则以便确保热分析过程中合适的热传递，以使得在取样设备中的样品量的熔体以预期方式固化。如果未小心地控制容器的内壁与外壁之间的距离，将影响热传递，并且因此影响样品量的固化，使得可靠的测量受到危害。因此，对于克服或至少减轻上述问题的改进的取样设备而言，仍然存在空间。

发明内容

本发明的目标是用于热分析的取样设备，其可以以节省成本的方式容易地制造并且确保在热分析过程中获得可靠的结果。