[发明专利]一种轻合金半固态浆料制备装置

说明书

 

技术领域

本发明属于半固态金属加工技术领域，特别是涉及一种制备轻合金半固态合金流变浆料或坯料的装置和方法。

 

背景技术

20世纪70年代初期，美国麻省理工学院M C Flemings等研究人员创立了金属半固态成形的概念、理论和技术（文献Spencer D B, Mehrabian R, Flemings M C. Reological behavior of Sn-15%Pb in the crystallization range. Metallurgical Transactions, 1972, 3(7):1925-1932）。半固态加工是利用金属从液态向固态转变或从固态向液态转变（即液固共存）过程中所具有的特性进行成形的方法，这一新的成形方法综合了凝固加工和塑性加工的长处，即加工温度比液态低，充型平稳，对模具热冲击小；变形抗力比固态小，从而有利于成形较复杂的零件并减少功耗，提高生产效率。

半固态金属加工应用范围广泛，凡具有固液两相区的金属或合金均可实现半固态加工，从研究的材料来看，可分为有色金属及其合金的低熔点材料半固态加工和钢铁材料等高熔点金属材料及复合材料的半固态加工，其应用领域也在逐年扩大；半固态金属加工技术还适用于多种加工工艺，如铸造、轧制、挤压和锻压等。因此80年代后期以来，该技术得到了以美国、日本等发达国家科技工作者的普遍承认和高度重视，在工艺实验和理论等方面开展了广泛的研究，成为当今金属加工的发展趋势。

优质半固态浆料的制备是半固态金属加工技术的前提和关键，目前，已有多种半固态浆料制备装置和方法，例如：英国专利UK 9922696 提出了双螺旋机械搅拌流变成形工艺；欧洲专利EP 0745691A1提出了New Rheocasting (NRC) 技术；美国专利US 6645323B2提出了Semi-solid Rheocasting (SSR) 流变成形工艺等。

国内对于半固态加工技术的研究工作开展较晚，但发展迅速。有色金属研究总院、哈尔滨工业大学、北京科技大学、上海大学、南昌大学、华中科技大学等许多科研院所和高校，在半固态金属成形理论、浆料流变行为、成形工艺等方面进行了深入的研究，并开发出各具特色的半固态浆料制备装置和方法，有代表性的有：熔体分散混合制浆装置（专利：200620018003.9）；不等径弯道挤压-剪切诱导等温球晶化半固态坯复合制备法（专利：03132471.1）；悬挂锥桶式半固态金属浆料制备装置（专利：200810114097.3）；低过热度加弱电磁搅拌制浆技术（专利：00109540.74）；波浪型倾斜版振动制浆装置（专利：200710011510.9）等等。

以上各种制备半固态合金浆料的装置和方法各有自己的特点，但也都存在各自的不足，大多数还只是停留在实验室研究阶段，仍需提出新的制浆装置和技术，以便简化工艺，降低成本，逐步推动半固态金属加工技术的工业应用。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有半固态浆料制备装置存在的设备复杂，连续工作可靠性差、控制精度低、清理维修繁琐的不足，提供一种用于轻合金半固态浆料制备的装置，该装置采用机械搅拌方式，使合金熔体在连续冷却过程中受到剪切搅拌的作用，从而形成强制对流，促进了合金熔体的非均质形核以及初生晶粒的游离，获得液相基体中均匀分布着一定比例的球状初生固相的半固态金属流变浆料。

本发明一种轻合金半固态浆料制备装置，包括合金熔体搅拌室及支架（16），所述合金熔体搅拌室安装在支架（16）上，其特征在于：

所述合金熔体搅拌室内安装有搅拌螺旋杆（7），所述搅拌螺旋杆（7）通过轴承（15）固定于轴承座（11）上，其纵向轴线与搅拌室轴线平行。

进一步的，所述合金熔体搅拌室由不锈钢外筒（5）、石墨内衬（6）和石墨柱塞（2）组成。

进一步的，所述合金熔体搅拌室的不锈钢外筒（5）外壁设置有加热冷却元件（4）和保温层（8），实现搅拌室温度的精确控制。

进一步的，所述搅拌螺旋杆（7）内部设置有通孔，一放料芯杆（3）置于其中，还包括一放料手柄（14），所述放料芯杆（3）在放料手柄（14）的带动下提升或下压石墨柱塞（2），完成放料、复位等动作。

进一步的，所述设备包括有出料口（1）和进料口（9），所述出料口（1）和进料口（9）都设置有柱塞。