[发明专利]轻合金或轻金属半固态浆料的制备装置及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻合金或轻金属半固态浆料的制备技术领域，具体涉及一种轻合金或轻金属半固态浆料的制备装置及制备方法。

背景技术

金属半固态成形技术被誉为21世纪最有前途的金属材料加工技术之一。根据工艺方法的不同，半固态成形技术分为流变成形和触变成形两大类，触变成形需对半固态坯料进行二次加热，造成工艺流程长、成本高，流变成形直接将半固态浆料加工成形，工艺流程短，成本低，具有很大发展潜力。

金属半固态浆料的制备技术是金属半固态成形的关键技术。金属半固态制浆方法主要分搅拌法和非搅拌法。搅拌法通常采用机械搅拌或电磁搅拌，通过剧烈搅拌熔体，打碎枝晶，获得半固态浆料，这类方法虽然能够制得半固态浆料，但是经常有氧化夹杂产生，使得后续浆体成型时，产品易造成缺陷。非搅拌法有近液相线铸造法、倾斜板浇注法、化学细化法等，这类方法制得的半固态浆料质量不高，难以大规模制备。

近年来，利用气体搅拌制备半固态浆料技术逐步得到应用。泰国Songkla大学的Wannasin等提出用气体搅拌制备铝合金半固态浆料，该方法在通过钻有细小孔洞的石墨棒向合金熔体中通氩气使熔体激冷形核，由气流产生的强烈搅拌破碎了石墨棒附近的枝晶，而且对流所产生的局部熔体过热使得枝晶部分重熔并变得圆整，然后将制得的浆料压铸或挤压铸造成形。授权公告号为CN101875105B的中国专利中公开了一种半固态浆料制备方法和装置，该半固态浆料制备方法通过在旋转石墨棒的基础上加上了机械振动，提出气流搅拌机械振动复合法制取半固态浆料的工艺，并为此设计制造了一套半固态浆料制备装置。

现有的利用气体搅拌制备金属半固态浆料的制备装置的不足之处在于：1、在半固态浆料制备过程中，金属熔炼和半固态浆料制备在同一个设备中进行，即在同一个容器中先进行金属熔炼，金属完全熔炼后直接在该容器中进行半固态浆料的制备，完成半固态浆料的制备操作后，需将该半固态浆料移出熔炼容器后再进行下一批次金属熔炼和半固态浆料的制备，制备半固态浆料的连续性差，制备效率低，不利于采用半固态压铸或挤压铸造成形方法工业化、规模化、连续化铸造产品；2、所制备的半固态浆料质量仍然存在提升的空间。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种轻合金或轻金属半固态浆料的制备装置及制备方法，该装置结构设计合理，用其制备轻合金或轻金属半固态浆料的连续性好，有利于应用半固态压铸或挤压铸造成形方法规模化、连续化地铸造产品，使用该装置制备轻合金半固态浆料的生产效率高、能耗少、成本低，所制得的半固态浆料不会产生氧化夹杂，其组织均匀、品质优良。

本发明所采用的技术方案是：轻合金或轻金属半固态浆料的制备装置，包括熔炼炉、流槽、机械搅拌装置、惰性气体搅拌装置、喷粉装置和加热装置；熔炼炉通过管道与流槽相连接，所述流槽呈六棱柱形且内部具有六棱柱形空腔，流槽上部设有进料口，进料口中设有陶瓷过滤器，流槽下部设有出料口和清理排泄口，出料口中设有定量控制阀，流槽的上方设有盖板；所述机械搅拌装置包括石墨转子、与石墨转子上端相连接的调速电机、与石墨转子下端相连接的搅拌头，调速电机固定设置于流槽上方的盖板上，石墨转子、搅拌头设于流槽的内部空腔中，石墨转子内部具有用于通气的通气腔，搅拌头上具有用于出气的气孔，石墨转子内的通气腔与搅拌头上的气孔相连通；所述惰性气体搅拌装置包括惰性气体供应装置、惰性气体进气管、透气砖，惰性气体供应装置通过惰性气体进气管与透气砖相连接，透气砖固定设置于流槽的底部，惰性气体供应装置还通过惰性气体进气管与石墨转子内的通气腔相连通；所述喷粉装置包括供粉装置和喷粉枪管，供粉装置通过喷粉枪管与流槽的底部相连接，喷粉枪管还与惰性气体供应装置相连接；所述加热装置包括加热元件，加热元件设置于流槽的外壁内部。

使用上述轻合金或轻金属半固态浆料的制备装置制备半固态浆料的方法，按以下步骤实施：

①先关闭流槽的进料口和出料口，通过加热装置对流槽进行预热，将流槽烘干；

②然后开启惰性气体供应装置，惰性气体经惰性气体进气管、透气砖从流槽底部连续吹入流槽的内部空腔中，然后打开流槽的进料口，让熔炼炉中完全熔炼成液体的轻合金或轻金属熔体流经陶瓷过滤器后流入流槽中，从流槽底部连续吹入的惰性气体对轻合金或轻金属熔体进行进行连续搅拌；