[发明专利]一种随流半固态成形方法及其装置

权利要求书

1.一种随流半固态成形装置，其特征在于，包括：料筒(1)、压头(3)、流道(7)和温控系统(10)；

所述料筒(1)是一个圆桶形的空腔，料筒(1)的一端与模具相连接，

所述压头(3)是圆柱体，压头(3)的直径比料筒(1)的内径小0.2～1.0mm，长度为50～120mm，压头(3)的一端通过一个连接杆与加压油缸(4)的活塞杆连接，压头(3)的另一端伸入料筒(1)内，能够在料筒(1)内运动自如，

所述流道(7)的一端与料筒(1)连通，并与料筒(1)的轴线形成20～90°的夹角，流道(7)的另一端与模具腔(5)连通，

所述温控系统(10)包括：加热元件(9)及其温度调控仪表，控温精度为±1℃，加热元件(9)与流道(7)的形状相适应，绕在流道(7)和料筒(1)的外部。

2.如权利要求1所述的随流半固态成形装置，其特征在于，所述料筒(1)由保温材料制成，料筒(1)的温度为T_L～T_S+20℃，其中T_L为合金液相线温度，T_S为合金固相线温度；保温材料为泡沫氧化铝、硅藻土或铝矾土。

3.如权利要求1所述的随流半固态成形装置，其特征在于，所述流道(7)采用模具钢、陶瓷或石墨材料制成，流道(7)的表面粗糙度为6.3-25μm，流道(7)的形状为管状、盘状或锥形，流道(7)的横截面厚度为10～100mm；流道(7)的温度在合金的固相线与液相线温度之间。

4.如权利要求3所述的随流半固态成形装置，其特征在于，所述流道(7)采用模具钢制成，表面涂有形核涂料(8)，所述形核涂料(8)由粒度100-300目的陶瓷颗粒、粘结剂和悬浮剂组成。

5.一种随流半固态成形方法，应用权利要求1-4任一权利要求所述的随流半固态成形装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1调温：调整料筒(1)和合金液(2)的温度，使料筒(1)的温度在T_L～T_S+20℃，将合金液(2)转入料筒(1)内，所述合金液(2)包括：铝合金、镁合金、铜合金或锌合金，所述合金液(2)的温度为T_L+0～10℃；

S2通保护气体(6)：模具腔(5)内通氮气或氩气不与合金液(2)反应和溶解的保护气体(6)，气体压力大于0.1MPa；

S3随流制备：启动成形设备的加压油缸(4)，通过压头(3)将料筒(1)内的合金液(2)推入流道(7)，合金液(2)在流道(7)内的平均流速为10-100mm/s，在合金液(2)流经流道(7)的过程，合金液(2)与流道(7)内壁或形核涂料(8)接触，形成离散的微小晶体，微小晶体在合金熔体流动的切应力作用下被剥离，混入合金熔体内，使合金熔体逐步变为含有2～30％细小晶体颗粒的固液混合物，为半固态合金熔体；

S4凝固成形：半固态合金熔体被压入安装在成形设备上的模具腔(5)内，继续加压直至半固态合金熔体完全凝固成形。

6.如权利要求5所述的随流半固态成形方法，其特征在于，所述成形设备包括：压铸机、挤压铸造机或模锻机。