一種制備大直徑半固態(tài)合金坯料的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于半固態(tài)合金加工領(lǐng)域，具體設(shè)及一種制備大直徑半固態(tài)合金巧料 的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從二十世紀(jì)屯十年代美國麻省理工學(xué)院M.C.Flemings等研究人員實(shí)用新型了 半固態(tài)金屬成形技術(shù)，從此，半固態(tài)金屬漿料的制備和成形引起了世界各國學(xué)者的普遍關(guān) 注和研究。半固態(tài)金屬成形技術(shù)分為流變成形和觸變成形，其中半固態(tài)觸變成形技術(shù)是一 種繼承了鑄、鍛工藝綜合優(yōu)點(diǎn)的精密、近凈成形技術(shù)。與傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄相比，觸變成形具有 成形溫度低、產(chǎn)品精度高、模具壽命長、組織優(yōu)良且力學(xué)性能高等優(yōu)勢。與固態(tài)鍛造相比，觸 變成形可W用更小的力、更低的成本成形形狀復(fù)雜、力學(xué)性能相當(dāng)?shù)牧慵?br>[0003] 半固態(tài)觸變成形的技術(shù)路線為：半固態(tài)巧料制備、二次加熱至固-液溫度區(qū)間、觸 變成形。其中半固態(tài)合金巧料的制備是半固態(tài)觸變成形技術(shù)最為關(guān)鍵的一步，因?yàn)榘牍虘B(tài) 合金巧料的制備決定和影響著整個(gè)成形過程，對(duì)成形產(chǎn)品的最終微觀組織形貌和力學(xué)性能 至關(guān)重要。
[0004] 目前，半固態(tài)觸變成形技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)制備半固態(tài)合金巧料的主要方法有電磁攬拌 法、機(jī)械攬拌法和應(yīng)變誘導(dǎo)-烙化激活法等。電磁攬拌技術(shù)包括交流感應(yīng)行波電磁場攬拌 制備半固態(tài)合金巧料、永久磁鐵旋轉(zhuǎn)法攬拌制備半固態(tài)合金巧料、無忍感應(yīng)烙化法攬拌制 備半固態(tài)合金巧料等，雖然運(yùn)些方法具有漿料潔凈度高、設(shè)備自動(dòng)化高的優(yōu)點(diǎn)，但是由于電 磁在合金表面產(chǎn)生集膚效應(yīng)而使其在制備大直徑半固態(tài)巧料方面受到限制，一般采用電磁 攬拌方法制備的半固態(tài)合金巧料直徑小于150mm。傳統(tǒng)的機(jī)械攬拌法雖然能夠制備規(guī)格較 大的半固態(tài)合金巧料，但是由于合金烙體需要較長時(shí)間才能降至半固態(tài)溫度區(qū)間，造成制 巧速度慢效率低。由于大尺寸半固態(tài)巧料塑性變形力大，變形困難，因此應(yīng)變誘導(dǎo)-烙化 激活法也很難制備出大體積半固態(tài)合金巧料。另外，目前W上=種制備半固態(tài)合金巧料的 設(shè)備往往存在設(shè)備復(fù)雜、制巧成本較高的問題，運(yùn)也進(jìn)一步制約了半固態(tài)合金巧料的批量 制備。隨著半固態(tài)成形技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大直徑半固態(tài)合金巧料的需求量越來越大，為了能 夠連續(xù)快速批量制備出質(zhì)量優(yōu)異的大直徑半固態(tài)合金巧料和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)可靠的工業(yè)化 生產(chǎn)，各國學(xué)者、研究人員W及工業(yè)界仍在不斷努力和探索，試圖實(shí)用新型出新的大直徑半 固態(tài)合金巧料的制備技術(shù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于解決了現(xiàn)有半固態(tài)巧料制備裝置存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連續(xù)工 作可靠性差、巧料制備尺寸小、難W工業(yè)化推廣的問題，提供了制備半固態(tài)合金巧料的裝置 和方法，通過大直徑收集相蝸與連鑄設(shè)備的結(jié)合實(shí)現(xiàn)大直徑半固態(tài)合金巧料的生產(chǎn)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種制備大直徑半固態(tài)合金巧料 的裝置，包括用于承載合金烙體的倒料相蝸、制漿室、攬拌桿、導(dǎo)氣管，所述倒料相蝸與制漿 室的上端銜接；
[0007] 所述攬拌桿設(shè)于制漿室內(nèi)，其外壁與制漿室內(nèi)壁之間形成半固態(tài)合金漿料的容 腔；
[0008] 所述攬拌桿為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)插設(shè)導(dǎo)氣管；
[0009] 所述制漿室的底部為漿料出口，漿料出口的下方結(jié)合有用于承載半固態(tài)合金巧料 的大直徑收集相蝸。
[0010] 上述的制備大直徑半固態(tài)合金巧料的裝置也可W采用下述結(jié)構(gòu)：所述制漿室的漿 料出口的下方還可W結(jié)合有連鑄機(jī)，所述連鑄機(jī)包括與漿料出口結(jié)合的中間包W及依次設(shè) 于中間包下方的結(jié)晶器、冷卻裝置和牽引機(jī)構(gòu)。
[0011] 其中，所述制漿室內(nèi)靠近漿料出口處插設(shè)有熱電偶，用于監(jiān)測半固態(tài)合金漿料的 溫度。
[0012] 其中，所述制漿室的上部為柱形、下部為錐形，上下部連接處的夾角為100~ 170。；
[0013] 所述制漿室的高度為200~2000mm，所述漿料出口的內(nèi)徑為10~100mm;
[0014] 所述攬拌桿外壁與制漿室內(nèi)壁之間的間距為3~200mm，攬拌桿的最底端至制漿 室最底端的距離為0~200mm。
[0015] 其中，所述攬拌桿的內(nèi)徑為10~100mm，壁厚為1~15mm;
[0016] 所述攬拌桿的轉(zhuǎn)速為0~2000;r/min。
[0017] 其中，所述導(dǎo)氣管、攬拌桿和制漿室=者的中屯、線重合；
[0018] 所述導(dǎo)氣管內(nèi)氣體流量為0~2000L/min，導(dǎo)氣管的內(nèi)徑為5~80mm，導(dǎo)氣管外 壁與攬拌桿內(nèi)壁之間的間距為2~80mm，導(dǎo)氣管的最底端到攬拌桿底部的距離為10~ 200mm。
[0019] 其中，所述大直徑收集相蝸的內(nèi)徑為150~1000mm;
[0020] 所述大直徑收集相蝸的最頂端至制漿室最底端的距離為-100~300mm。
[0021] 優(yōu)選的，所述結(jié)晶器內(nèi)徑為150~800mm，冷卻裝置為均布于結(jié)晶器出口處四周的 若干冷卻水噴嘴。
[0022] 其中，所述導(dǎo)氣管內(nèi)注入的氣體為空氣，氣體溫度為室溫。
[0023] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了大直徑半固態(tài)合金巧料的連續(xù)快速制備，連續(xù)工作穩(wěn)定可靠， 是一種先進(jìn)的大直徑半固態(tài)合金巧料制備裝置，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 1、半固態(tài)合金巧料制備裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，操作方便，易于和制巧設(shè)備結(jié)合，可快 速連續(xù)生產(chǎn)大直徑半固態(tài)合金巧料，特別適合于工業(yè)化推廣和應(yīng)用。
[0025] 2、可通過調(diào)節(jié)攬拌桿外壁與制漿室內(nèi)壁之間的間距、導(dǎo)氣管內(nèi)的通氣量和攬拌桿 的攬拌速度來使合金烙體得到強(qiáng)烈攬拌和快速冷卻，制備的半固態(tài)漿料直接由制漿室底部 的漿料出口流出，且漿料流出速度可通過軸向移動(dòng)攬拌桿來做到精確控制，半固態(tài)漿料制 備的容積不受制漿室的尺寸限制；相比于現(xiàn)有半固態(tài)漿料制備技術(shù)，效率高；由于持續(xù)攬 拌和通氣，快速制備的半固態(tài)合金漿料具有均勻的溫度場和濃度場，持續(xù)流入大直徑收集 相蝸?zhàn)匀焕鋮s成半固態(tài)巧料。該裝置可改善大直徑巧料成分、組織和性能不均勻的現(xiàn)象，減 小巧料開裂現(xiàn)象，提高巧料表面質(zhì)量、力學(xué)性能和成材率，降低大直徑半固態(tài)巧料的生產(chǎn)成 本。
[0026] 3、導(dǎo)氣管內(nèi)通入的冷卻氣體為空氣，大大降低了制漿成本。
[0027] 4、適用合金范圍廣，適合于儀合金、侶合金、鋒合金及其復(fù)合材料大直徑半固態(tài)巧 料的連續(xù)快速制備。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型中其中一種制備大直徑半固態(tài)合金巧料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為本實(shí)用新型中另一種制備大直徑半固態(tài)合金巧料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 附圖標(biāo)記說明：
[0031] 1、合金烙體；
[00礎(chǔ) 2、倒料相蝸；
[003引3、制漿室；
[0034] 4、攬拌桿；
[0035] 5、導(dǎo)氣管；
[0036] 6、半固態(tài)合金漿料；
[0037] 7、熱電偶；
[0038] 8、大直徑收集相蝸；
[0039] 9、半固態(tài)合金巧料；
[0040] 10、中間包；
[0041] 11、結(jié)晶器；
[004引 12、冷卻裝置；
[004引 13、牽引機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖 及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0045] 如圖1所示，一種制備大直徑半固態(tài)合金巧料的裝置，包括用于承載合金烙體1的 倒料相蝸2、制漿室3、攬拌桿4、導(dǎo)氣管5,所述倒料相蝸2與制漿室3的上端銜接。
[0046] 所述攬拌桿4設(shè)于制漿室3內(nèi)，其外壁與制漿室3內(nèi)壁之間形成環(huán)形的半固態(tài)合 金漿料6的容腔。
[0047] 所述攬拌桿4為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)插設(shè)所述導(dǎo)氣管5。
[0048] 所述制漿室3的底部為漿料出口，漿料出口的下方結(jié)合有用于承載半固態(tài)合金巧 料9的大直徑收集相蝸8。
[0049] 所述制漿室3內(nèi)靠近漿料出口處插設(shè)有熱電偶7,用于監(jiān)測半固態(tài)合金漿料6的溫 度。
[0050] 所述制漿室3的上部為柱形、下部為錐形，上下部連接處的夾角為100~1709 ;審。 漿室3的高度為200~2000mm，所述漿料出口的內(nèi)徑為10~100mm。
[0051] 所述攬拌桿4外壁與制漿室3內(nèi)壁之間的間距為3~200mm，攬拌桿4的最底端至 制漿室3最底端的距離為0~200mm。
[005引所述攬拌桿4的內(nèi)徑為10~100mm，壁厚為1~15mm;攬拌桿4的轉(zhuǎn)速為0~ 2000;r/min。
[0053] 所述導(dǎo)氣管5、攬拌桿4和制漿室3S者的中屯、線重合；導(dǎo)氣管5內(nèi)通入室溫的空 氣，氣體流量為0~2000L/min，導(dǎo)氣管5的內(nèi)徑為5~80mm，導(dǎo)氣管5外壁與攬拌桿4內(nèi) 壁之間的間距為2~80mm，導(dǎo)氣管5的最底端到攬拌桿4底部的距離為10~200mm。
[0054] 所述大直徑收集相蝸8的內(nèi)徑為150~1000mm;大直徑收集相蝸8的最頂端至制 漿室3最底端的距離為-100~300mm。
[00巧]制備半固態(tài)合金巧料的裝置也可W采用如圖2所示結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的上部分與