[发明专利]一种制备半固态浆料的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半固态压铸生产领域，尤其涉及一种制备半固态浆料的方法及装置。

背景技术

半固态成形技术是21世纪前沿性的金属加工技术，近年来得到快速发展。半固态成形技术打破了传统的枝晶凝固模式，使合金组织均匀，降低了铸件内部缺陷，提高了铸件的综合性能。在半固态流变压铸工艺中，半固态浆料的质量是半固态成形技术的基础和关键因素，直接决定了半固态铸造产品的质量与成本，是半固态铸造的关键。

目前，关于半固态浆料的制备工艺有很多，如机械搅拌法、电磁搅拌法、控制凝固法、应变激活工艺、粉末冶金法等，但是这些方法大多仅适用实验室研究，由于技术受限，不能推广应用到实际压铸生产过程，在实际生产中均存在一定问题，比如制备的半固态浆料固液比难控制，球状晶组织比例小，固体含量不稳定，制备效率低等。

制浆工艺的控制对半固态浆料的质量至关重要，特别是制浆过程中浆料温度以及对枝晶物理作用力的控制。现有的气流搅拌法制浆效率低，制浆质量较差，半固态浆料固体含量低，球状晶圆整度低，导致一般的制浆工艺不能用于连续批量压铸生产。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种制备半固态浆料的方法及装置。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备半固态浆料的方法，包括以下步骤：

1S将第一预定温度的熔融合金放入盛浆容器中，其中所述第一预定温度高于所述合金液相线温度30～100摄氏度；

2S当熔融合金温度降为第二预定温度时，调节机械搅拌杆位置，使机械搅拌杆第二端深入到距离盛浆容器底部10～30毫米处，转动机械搅拌杆，其中机械搅拌杆的搅拌速度为200～900转每分钟，第二预定温度高于合金液相线温度20～70摄氏度；

同时，以第一预定流量将惰性气体通入机械搅拌杆中，其中第一预定流量为15～50升每分钟；

3S当半固态浆料的温度到达合金液相线温度以下10～90摄氏度时，停止搅拌与惰性气体通入，制得半固态浆料。

其中，所述步骤2S包括步骤21S和步骤22S，具体步骤为：

21S当熔融合金温度高于合金液相线温度20～70摄氏度时，机械搅拌杆的搅拌速度为400～900转每分钟，通入惰性气体的流量为15～35升每分钟；

22S当浆料温度低于合金液相线温度5～15摄氏度时，机械搅拌杆的搅拌速度为200～400转每分钟，通入惰性气体的流量为30～50升每分钟。

其中，具体包括以下步骤：

1S将第一预定温度的熔融合金放入盛浆容器中，其中所述第一预定温度高于所述合金液相线温度65摄氏度；

21S当熔融合金温度高于合金液相线温度45摄氏度时，调节机械搅拌杆位置，使机械搅拌杆第二端深入到距离盛浆容器底部20毫米处，转动机械搅拌杆，机械搅拌杆的搅拌速度为650转每分钟，惰性气体的流量为25升每分钟；

22S当浆料温度低于合金液相线温度10摄氏度时，机械搅拌杆的搅拌速度为300转每分钟，惰性气体的流量为40升每分钟；

3S当半固态浆料的温度到达合金液相线温度以下50摄氏度时，停止搅拌与惰性气体通入，制得半固态浆料。

其中，所述合金包括铝合金、镁合金、铜合金或锌合金。

其中，所述步骤2S中，惰性气体包括氮气或氩气。

并且，所述惰性气体经过干燥处理。

根据本发明的另一个方面，提供一种适用于上述制备半固态浆料方法的装置，所述制备半固态浆料的装置包括盛浆容器、测温装置、机械搅拌杆、N个搅拌叶片、惰性气体控制装置和气体流通管，N为大于1的整数；其中，所述机械搅拌杆为中空结构，包括第一端和第二端，搅拌状态下所述第二端进入浆料中，所述气体流通管的第一端与所述惰性气体控制装置相连，所述气体流通管的第二端插入所述机械搅拌杆内，并且，所述N个搅拌叶片上设置有气孔，所述搅拌叶片为中空结构并且与所述机械搅拌杆的中空部分相连通，测温装置设置在所述盛浆容器内。

其中，所述搅拌叶片与所述机械搅拌杆呈第一预定角度α，α为20～50度。

其中，所述N个搅拌叶片与所述机械搅拌杆第二端的垂直间距H为5～30毫米。

并且，所述机械搅拌杆沿所述盛浆容器的中轴线竖直插入，所述机械搅拌杆的第二端与所述盛浆容器底部的距离可沿所述中轴线调节。