Вимірювання температури алюмінієвих сплавів є дуже важливим процесом при плавленні, перегріванні та, зокрема, перед заливкою розплаву в ливарну форму. Від точності вимірювання та контролю температури заливки алюмінієвих сплавів залежить структура, яка буде утворюватися у виливках, а також фізико-механічні властивості литого металу у виливках. Точність вимірювання температури сплавів залежить від декількох основних факторів: від якості виготовлення термопар; класу точності вимірювальних приладів (наприклад, аналого-цифрового перетворювача, вимірювача-регулятора температури на блоці управління піччю опору) тощо. Відомо, що точність показань термопар залежить, зокрема, від якості виготовлення їх спаю. Мета досліджень полягала у визначенні впливу типу обмазки спаю хромель-алюмелевих термопар на точність їх показань при охолодженні та кристалізації алюмінію марок А7 та А99.

Для проведення досліджень з перевірки точності показань термопар використовували алюміній технічної чистоти марки А7 (не менше 99,70 % алюмінію) та алюміній високої чистоти марки А99 (не менше 99,99 % алюмінію) згідно ДСТУ ГОСТ 11069 – 2003. Експерименти проводили з використанням хромель-алюмелевих термопар з діаметром дроту 0,3 мм. Алюміній вказаних марок розплавляли в алундовому керамічному тиглі в муфельній печі опору. Геометричні розміри тиглю, становили, мм: внутрішній діаметр – 50; глибина – 67 та товщина стінки – 2. При виготовленні термопар спочатку проводили скручування кінців термопари з кількістю витків до десяти. Після цього здійснювали зварювання в місці скручування кінців термопари з використанням лабораторного автотрансформатора при напрузі близько 40–50 В. В результаті, кінці термопари з двох різних електродів (хромель і алюмель) були зварені між собою таким чином, що на кінцях вказаних скручених проволок утворювалася кулька діаметром приблизно 0,6–0,7 мм. Після розплавлення алюмінію в тиглі, розплав в печі перегрівали приблизно на 100 – 110 °С над температурою його плавлення та витримували протягом 15–20 хвилин. Далі, тигель з розплавленим алюмінієм виймали із печі та ставили на азбестову підставку. Після цього поверхню розплаву очищали від шлаку та в розплавлений алюміній занурювали термопару, попередньо закріплену вертикально в штативі та починали запис зміни температури металу в часі. Передбачалося також проведення експериментів з повторного нагрівання вже закристалізованого алюмінію разом з термопарами в ньому. Для цього тигель з закристалізованим металом та термопарами в ньому переміщали в піч опору, накривали захисною теплоізоляційною кришкою та проводили повторне нагрівання і розплавлення алюмінію, а потім знову охолодження. В експериментах використовували термопари, спай яких попередньо обмазували захисними: маршалітовою обмазкою на рідкому склі; бентонітовою обмазкою з хромофосфатним зв’язуючим та взагалі без обмазки. В тигель з розплавленим алюмінієм занурювали одну термопару, попередньо обмазану однією із вищевказаних захисних обмазок, або дві термопари скріплені між собою разом та обмазані різними вказаними обмазками. Також, в розплавлений алюміній занурювали три термопари, скріплені між собою разом, дві з яких обмазані різними вказаними вище захисними обмазками, а третю без використання обмазки. Вільні кінці термопар за допомогою компенсаційних проводів підключали до аналого-цифрового перетворювача NI USB-9162 National Instruments (Угорщина), який в свою чергу підключали до персонального комп’ютера (ноутбук Samsung). Після запису зміни температури металу в часі, будували криві охолодження та нагрівання алюмінію вищевказаних марок в одній системі координат для порівняння їх між собою.

Таким чином, після проведення експериментальних досліджень визначено, що температура плавлення досліджуваного алюмінію марки А99 становила 660,4 °С. Встановлено, що показання термопар, спай яких попередньо було обмазано захисними маршалітовою обмазкою на рідкому склі, бентонітовою обмазкою з хромофосфатним зв’язуючим та термопар взагалі без використання обмазки, суттєво не відрізнялися між собою. Різниця в показаннях температури для термопар з вищевказаними обмазками становила близько ± 1 °С від визначеної температури плавлення алюмінію марки А99. Оскільки час кристалізації виливка із алюмінієвих сплавів вагою до 350 грамів в сталевому тонкостінному кокілі зазвичай становить до п’яти хвилин, в подальших експериментах було вирішено використовувати хромель-алюмелеві термопари без обмазки їх спаю.