本發明專利技術公開了一種低過熱度高效激冷制備半固態金屬漿料的方法及裝置，所述裝置包括與制備坩堝配合的定量取湯機，制備坩堝內設有測量金屬液溫度的溫度傳感器，還包括漿料制備系統、傾倒系統和控制系統，所述控制系統控制所述漿料制備系統與所述傾倒系統；所述漿料制備系統包括第一支撐架和設在所述第一支撐架上的升降機構、旋轉機構和激冷系統；所述的激冷系統包括帶盲孔的空心棒，空心棒內通入用于輸送冷媒的氣管；所述的空心棒連接所述的旋轉機構和升降機構；所述傾倒系統連接所述的制備坩堝，以傾倒所述的制備坩堝內的金屬液。本發明專利技術投資少、生產效率高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種低過熱度高效激冷制備半固態金屬漿料的方法及裝置。
技術介紹
在半固態金屬(或合金)成型技術中，具有球狀初生相的半固態金屬漿料或坯料的制備處于最核心的位置。降低漿料的制備成本并縮短其工藝流程是目前乃至今后若干年里半固態金屬成型技術的發展方向，而在線快速制備漿料是該技術工程化和產業化關注的焦點。目前，現有半固態金屬漿料的制備方法(包括制漿的專門裝置或設備)主要有以下幾種:機械攪拌法、電磁攪拌法、傾斜板法、液相線鑄造法、化學晶粒細化法、旋轉滾筒法、超聲波處理法、噴射沉積法、阻尼管法、蛇形通道法、金屬熔體混合法等等。其中，能夠或者正在產業化或商業化的半固態金屬成型設備卻鮮見媒體報道，大多數還處于研發和試制階段。機械攪拌法幾乎可以制備所有的半固態金屬漿料或坯料，但這種制備方法的主要缺點是:攪拌室和攪拌棒壽命短、金屬熔體容易受污染等，所以機械攪拌法也僅僅應用在鎂合金的半固態漿料或坯料的制備當中。電磁攪拌法+連續鑄造法是目前研究得最成功的一種方法，在實際半固態金屬觸變成形應用中仍然占據主導地位。這種制備方法的主要缺點是:電磁攪拌中的電磁效率很低，電磁能耗很高，因此半固態金屬坯料的制備成本較高，而且還需要專門的電磁攪 拌設備。傾斜板法就是將一定過熱度的液態金屬澆注到具有一定傾斜角的冷卻平板上，在傾斜板的下端放置漿料的收集坩堝，這種方法是利用傾斜板的激冷作用來制備半固態金屬漿料，但金屬液容易在傾斜板的表面結殼。液相線鑄造法就是使金屬溫度在液相線附近進行澆注，利用瞬間大量異質形核來制備半固態漿料，該方法對其它控制形核法的專利技術具有重要啟發意義。化學晶粒細化法，由于形核劑的加入通常都是以雜質的形式存在，因而改變了金屬的性質，并且增加了工藝操作程序以及提高了生產成本等，因此該技術的應用也將受到限制。旋轉滾筒法同時具有機械攪拌和滾筒內壁激冷的效果，半固態漿料質量優良，但鮮見生產應用的媒體報道。超聲波處理法，其基本原理是利用超聲波擾動金屬的凝固過程，細化金屬晶粒，獲得球狀初生晶的半固態金屬漿料。噴射沉積法，該方法是采用高壓惰性氣體將金屬熔體流霧化成大量的細小溶滴，這些小溶滴在高速氣流的作用下定向飛行一段距離并迅速冷卻，在其未完全凝固前撞擊到基板上，由于撞擊產生的剪切力足以打碎溶滴內部形成的枝晶，致使凝固后的材料具有細小晶粒，與其它幾種方法相比，噴射沉積法成本較高，只適用于制備特殊要求的大尺寸坯料。阻尼管法和蛇形通道法都是利用管道內壁的激冷作用來制備半固態漿料，但用于生產還鮮見媒體報道。總之，這些方法中除了機械攪拌法、電磁攪拌法和傾斜板法比較成熟外，其它方法或生產成本較高、或本身仍需產業化論證，同時也鮮見專業化的設備報道
技術實現思路
為了克服現有半固態金屬漿料制備方法中存在的生產成本高、缺少產業化論證且工藝流程太長等的缺點，本專利技術提供一種能夠在線快速定量制備中等或低固相分數的低過熱度高效激冷制備半固態金屬漿料的方法及裝置。本專利技術采用的技術方案是:低過熱度高效激冷制備半固態金屬漿料的方法，其特征在于:所述方法的步驟是:(I)確定金屬熔煉的溫度:熔煉時將液態金屬的過熱度控制在5(T70°C范圍內，然后對液態金屬進行精煉，精煉后靜置、扒渣和測含氣量，最后將液態金屬的過熱度控制在1(T30°C范圍內； (2)定量取湯:湯勺預熱，根據鑄件、集渣包、澆注系統和料餅的重量總和來確定取湯量，將取好的湯倒入事先預熱好的制備坩堝中；(3)制備半固態漿料:當制備坩堝盛好給定的湯料后，啟動漿料制備系統開關使空心棒下降至制備坩堝中，此時空心棒開始旋轉，同時將冷媒通入空心棒激冷；當制備坩堝中液態金屬的溫度下降到設定的溫度時，從液態金屬中撤出空心棒；漿料制備完畢；(4)傾倒和壓射:啟動傾倒開關，制備坩堝在推出機構的作用下，將半固態漿料直接倒入事先預熱好的壓室，然后直接壓射。進一步，步驟(2)中所述制備坩堝的預熱溫度為35(T450°C。本專利技術使用上述所述的方法的專用裝置，包括與制備坩堝配合的定量取湯機，制備坩堝內設有測量金屬液溫度的溫度傳感器，其特征在于:還包括漿料制備系統、傾倒系統和控制系統，所述控制系統控制所述漿料制備系統與所述傾倒系統；所述漿料制備系統包括第一支撐架和設在所述第一支撐架上的升降機構、旋轉機構和激冷系統；所述的激冷系統包括帶盲孔的空心棒，空心棒內通入用于輸送冷媒的氣管；所述的空心棒連接所述的旋轉機構和升降機構；所述傾倒系統連接所述的制備坩堝，以傾倒所述的制備坩堝內的金屬液；所述的溫度傳感器向所述的控制系統輸出金屬液的溫度值，所述的升降機構、旋轉機構、氣管的開關、傾倒系統均連接所述的控制系統；當所述的空心棒下降進入金屬液時，控制系統開啟所述的氣管的開關，向空心棒內通入冷媒，同時控制系統啟動旋轉機構，令空心棒旋轉，防止激冷晶在空心棒表面停留結殼；當金屬液溫度達到預定值時，所述的控制系統向旋轉機構和升降機構發出指令，空心棒自動停止旋轉且上移至初始位置，同時控制系統向傾倒系統發出傾倒制備坩堝的指令。進一步，所述控制系統包括控制柜和設在所述控制柜內的溫度顯示器、交流變壓器、變頻器、電磁控制閥、接觸器、PLC控制器和開關；所述溫度顯示器、交流變壓器、變頻器、電磁控制閥、接觸器和開關均與所述PLC控制器連接；所述溫度顯示器顯示溫度傳感器感應到的溫度；所述變頻器調節所述空心棒的轉速；所述電磁控制閥分別用于控制所述升降機構和所述推出機構的運動；所述開關包括漿料制備系統的開關、氣管的開關和傾倒開關。進一步，所述的傾倒系統包括第二氣缸、連桿和軸承座，所述軸承座固定在第二支撐架上，所述第二支撐架設在底座上；所述第二氣缸一端安裝在所述底座上，另一端與所述連桿一端鉸接，所述連桿另一端安裝在所述軸承座的轉動軸上且通過軸承對其進行支承；所述制備坩堝設置在所述軸承座的轉動軸上且通過第二氣缸作用帶動所述連桿運動從而帶動轉動軸轉動使所述制備坩堝傾斜將液體金屬倒入壓鑄機的壓室內；所述第二氣缸的活塞運動由所述控制柜內的電磁控制閥控制，所述電磁控制閥進排氣由所述PLC控制器控制。進一步，所述空心棒上端設置有夾頭，所述夾頭的上端安裝有空心管，所述空心管的上端安裝有固定軸承，所述固定軸承上安裝有托板；所述氣管的另一端穿過所述空心管且設在所述空心管的外部。進一步，所述升降機構包括第一氣缸和導柱，所述第一氣缸通過螺釘聯接在所述第一支撐架上，所述第一氣缸的進氣和排氣均由所述控制柜內的電磁控制閥控制，所述電磁控制閥進排氣由所述PLC控制器控制。進一步，所述旋轉機構包括電機、驅動齒輪、從動齒輪和固定軸承，所述電機安裝固定在電機架上，所述電機架固定安裝在托板上，所述電機架與所述第一氣缸的活塞連接，由所述活塞推動所述第 一氣缸上下運動；所述托板的兩端分別與所述導柱的下端連接，所述導柱通過導向套與所述第一支撐架連接；所述電機軸的末端設有所述驅動齒輪，所述驅動齒輪與所述從動齒輪相互嚙合，所述驅動齒輪在所述電機作用下轉動，帶動所述從動齒輪轉動從而使所述空心棒旋轉。進一步，所述溫度傳感器為一鎳鉻-鎳硅型熱電偶。進一步，在所述連桿下方的所述第二支撐架上設有限制所述連桿運動的限位架。本專利技術所述漿料制備系統運行時，打開漿料制備系統的開關，第一氣缸的活塞下行推動空心棒進入制備坩堝的鋁液中時，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
低過熱度高效激冷制備半固態金屬漿料的方法，其特征在于：所述方法的步驟是：（1）確定金屬熔煉的溫度：熔煉時將液態金屬的過熱度控制在50~70℃范圍內，然后對液態金屬進行精煉，精煉后靜置、扒渣和測含氣量，最后將液態金屬過熱度控制在10~30℃范圍內；（2）定量取湯：湯勺預熱，根據鑄件、集渣包、澆注系統和料餅的重量總和來確定取湯量，將取好的湯倒入事先預熱好的制備坩堝中；（3）制備半固態漿料：當制備坩堝盛好給定的湯料后，啟動漿料制備系統開關使空心棒下降至制備坩堝中，此時空心棒開始旋轉，同時將冷媒通入空心棒激冷；當制備坩堝中液態金屬的溫度下降到設定的溫度時，從液態金屬中撤出空心棒；漿料制備完畢；（4）傾倒和壓射：啟動傾倒開關，制備坩堝在推出機構的作用下，將半固態漿料直接倒入事先預熱好的壓室，然后直接壓射。
【技術特征摘要】
1.低過熱度高效激冷制備半固態金屬漿料的方法，其特征在于:所述方法的步驟是: (1)確定金屬熔煉的溫度:熔煉時將液態金屬的過熱度控制在5(T70°C范圍內，然后對液態金屬進行精煉，精煉后靜置、扒渣和測含氣量，最后將液態金屬過熱度控制在1(T30°C范圍內； (2)定量取湯:湯勺預熱，根據鑄件、集渣包、澆注系統和料餅的重量總和來確定取湯量，將取好的湯倒入事先預熱好的制備坩堝中； (3)制備半固態漿料:當制備坩堝盛好給定的湯料后，啟動漿料制備系統開關使空心棒下降至制備坩堝中，此時空心棒開始旋轉，同時將冷媒通入空心棒激冷；當制備坩堝中液態金屬的溫度下降到設定的溫度時，從液態金屬中撤出空心棒；漿料制備完畢； (4)傾倒和壓射:啟動傾倒開關，制備坩堝在推出機構的作用下，將半固態漿料直接倒入事先預熱好的壓室，然后直接壓射。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中所述制備坩堝的預熱溫度為35(T450°C。3.使用權利要求1所述的方法的專用裝置，包括與制備坩堝配合的定量取湯機，制備坩堝內設有測量金屬液的溫度的溫度傳感器，其特征在于:還包括漿料制備系統、傾倒系統和控制系統，所述控制系統控制所述漿料制備系統與所述傾倒系統； 所述漿料制備系統包括第一支撐架和設在所述第一支撐架上的升降機構、旋轉機構和激冷系統；所述的激冷系統包括帶盲孔的空心棒，空心棒內通入用于輸送冷媒的氣管；所述的空心棒連接所述的旋轉機構和升降機構； 所述傾倒系統連接所述的制備坩堝，以傾倒所述的制備坩堝內的金屬液； 所述的溫度傳感器向所述的控制系統輸出金屬液的溫度值，所述的升降機構、旋轉機構、氣管的開關、傾倒系統均連接所述的控制系統；當所述的空心棒下降進入金屬液時，控制系統開啟所述的氣管的開關，向空心棒內通入冷媒，同時控制系統啟動旋轉機構，令空心棒旋轉，防止激冷晶在空心棒表面停留結殼；當金屬液溫度達到預定值時，所述的控制系統向旋轉機構和升降機構發出指令，空心棒自動停止旋轉且上移至初始位置，同時控制系統向傾倒系統發出傾倒制備坩堝的指令。4.如權利要求3所述的專用裝置，其特征在于:所述控制系統包括控制柜和設在所述控制柜內的溫度顯示器、交流變壓器、變頻器、電磁控制閥、接觸器、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳正周，徐步銀，羅軍宇，
申請(專利權)人：慈溪市匯麗機電有限公司，
類型：發明
國別省市：
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