一種波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，屬于金屬半固態【技術領域】。包括傾斜板、和半固態坯料容器，還包括帶有自轉功能的波浪錐形離心桶，其外壁為下端帶出口的錐形、內壁為波浪形，錐形的上端有向四周伸出的外緣；傾斜板傾斜放置在波浪錐形離心桶上，半固態坯料容器放置在波浪錐形離心桶的下端出口處。其裝置結構簡單、能耗低，能夠得到組織更加均勻、晶粒細小、球化效果良好的半固態漿料。
【專利說明】一種波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，屬于金屬半固態【技術領域】。
【背景技術】
[0002]半固態金屬技術是20世紀70年代提出的一種介于液態、固態成形的技術。它由于具有充型平穩、制件致密性高、對模具的熱沖擊小、力學性能高、成形力低等特點，半固態金屬漿料的制備和成形技術引起了世界各國的廣泛關注。其中，制備出具有均勻、細小的非枝晶組織的半固態金屬漿料，是半固態金屬成形技術中最重要的一個環節，是半固態金屬成形技術的關鍵及基礎。半固態漿料的質量決定了后續加工手段以及最終成形工件的質量。
[0003]國內外對于半固態加工技術的研究工作已經較多，在半固態金屬成形理論、衆料流變行為、成形工藝等方面進行了深入的研究。目前，半固態坯料的制備技術已達20多種，主要分為:液態法、控制凝固法和固態法三種。液態法制備半固態漿料的裝置各具特色，其中傾斜冷卻剪切流變技術根據冷卻體裝置不同，主要有斜管法和傾斜冷卻板法兩種，通常在合金鋼制成的傾斜冷卻板表面涂覆一層涂料，以防止半固態漿料粘附在冷卻板表面。在制備半固態漿料時，熔融的漿料經過傾斜冷卻板時，由于傾斜冷卻板的激冷作用，在冷卻板的表面大量形核。并受到后續熔融合金的沖擊和重力的作用，經形核長大的晶粒就會從冷卻板上脫落，之后的合金熔體用容器收集，并控制冷卻溫度來細化晶粒，從而獲得較好的半固態組織。
[0004]中國發明專利CN102409188A公開的一種離心激冷制備半固態漿料的方法，主要利用離心和激冷的作用，將熔體在離心力的作用下甩到激冷桶的內壁上而大量形核。但是熔體處于熔融狀態，熔體本身的粘度較高，光靠離心力使枝晶破碎存在困難，且激冷桶的內壁上流體為不連續狀態，難以對形核長大的晶粒沖擊使其游離。實用新型專利CN202343884U公開了一種組合式弧面傾斜板半固態合金漿料制備裝置，主要就是利用傾斜板的激冷作用制備半固態漿料，并且能夠與壓鑄機聯合使用，實現流變壓鑄成型。但是能否制備出均勻、細小、球化效果好的半固態漿料是該裝置關鍵，單憑傾斜板的激冷形核是存在一定難度的。

【發明內容】

[0005]本實用新型提供一種波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，其裝置結構簡單、能耗低，能夠得到組織更加均勻、晶粒細小、球化效果良好的半固態漿料。
[0006]本實用新型波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置結構為:包括傾斜板
1、和半固態坯料容器5，還包括帶有自轉功能的波浪錐形離心桶6，其外壁為下端帶出口的錐形、內壁為波浪形，錐形的上端有向四周伸出的外緣；傾斜板I傾斜放置在波浪錐形離心桶6上，半固態坯料容器5放置在波浪錐形離心桶6的下端出口處。
[0007]所述波浪錐形離心桶6的外緣下表面安裝有齒輪3和輥輪2，輥輪2的下端有圓柱形支架支撐波浪錐形離心桶6。齒輪3連接電機用于帶動波浪錐形離心桶6的轉動，輥輪2保持支撐波浪錐形離心桶6在支架上轉動。
[0008]所述傾斜板I放置在波浪錐形離心桶6上與水平面的角度Y為30?45°。
[0009]所述波浪錐形離心桶6的圓錐角α在20?60°、高度H為500?700mm，轉速v為30?90r/min。(通過控制電機轉速來控制)。
[0010]本裝置用于制備半固態漿料的步驟如下:
[0011](I)采用常規的熔煉技術將合金坯料加熱熔化，控制熔體的溫度在液相線以上30 ?50°C，并保溫 30min ；
[0012](2)控制傾斜板的角度在30?45°，使傾斜板傾斜方向與其靠近的波浪錐形離心桶線速度方向在同一平面內，然后將步驟(I)制備的熔體澆注在傾斜板上，熔體順著傾斜板流到波浪錐形離心桶上，最后流到收集半固態漿料的容器中，得到所制備的組織均勻性好、晶粒細小、球化效果良好的半固態漿料。
[0013]本實用新型的原理是:合金熔體流經傾斜板時，首先是傾斜板對其起到第一次的激冷和剪切作用，合金熔體溫度下降到液固區間，在傾斜板上大量形核并受到后續的合金熔體的沖擊作用而脫落。當合金熔體經傾斜板流入到波浪錐形離心桶時，由于合金熔體入波浪錐形離心桶的方向與桶的轉動方向在同一平面，使熔體在離心力的作用下受到第二次激冷和強力剪切，并且已經形核長大的晶粒在剪切力和熔體的沖擊作用下翻轉或滾動，使初生相的形狀系數較好。此外在波浪錐形離心桶的內壁上涂上一層石墨防止合金熔體粘黏在桶壁上，經過兩次激冷和剪切作用的合金熔體的固相分數比傳統的傾斜板法得到半固態漿料高出很多且固相顆粒的圓整度較好，在之后合金熔體冷卻過程中將大大減少樹枝狀晶粒的形成而獲得理想的半固態漿料。
[0014]由于采用了上述的技術方案，本實用新型有如下優勢:
[0015]1.本裝置采用傾斜冷卻板對合金熔體進行第一次激冷形核并剪切，然后利用波浪錐形離心桶對熔體形成第二次激冷和強力剪切，有利于得到髙固相分數且初生相顆粒圓整的非枝晶半固態漿料。
[0016]2.本裝置通過調節傾斜冷卻板，使傾斜冷卻板傾斜方向應與其靠近波浪錐形離心桶位置的線速度方向在同一的平面內，即使合金熔體流在波浪錐形離心桶上受強力的剪切，比單純的傾斜板的剪切力大大提高。
[0017]3.本裝置適合制備鋁合金、鎂合金、銅合金等多種合金的半固態漿料，并可以實現直接的流變成型。
[0018]4.本裝置通過調節傾斜板的角度以及波浪錐形激冷離心桶的轉速，從而控制第一次激冷和第二次激冷熔體的溫降、離心力大小、剪切力的大小，以獲得不同固相率、晶粒大小、球化效果的半固態漿料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型裝置結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例1傾斜板結構示意圖；
[0021 ] 圖3是本實用新型錐形結構示意圖；
[0022]圖4是本實用新型波浪形內壁結構示意圖。[0023]圖中:1-傾斜板、2-輥輪、3-齒輪、4-支架、5-半固態坯料容器、6-波浪錐形離心桶。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步說明。
[0025]實施方式一:如圖1至4所示，本實施例的波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置的結構為:包括傾斜板1、和半固態坯料容器5，還包括帶有自轉功能的波浪錐形離心桶6，其外壁為下端帶出口的錐形、內壁為波浪形，錐形的上端有向四周伸出的外緣；傾斜板I傾斜放置在波浪錐形離心桶6上，半固態坯料容器5放置在波浪錐形離心桶6的下端出口處。波浪錐形離心桶6的外緣下表面安裝有齒輪3和輥輪2，輥輪2的下端有圓柱形支架支撐波浪錐形離心桶6。齒輪3連接電機用于帶動波浪錐形離心桶6的轉動，輥輪2保持支撐波浪錐形離心桶6在支架上轉動。傾斜板I放置在波浪錐形離心桶6上與水平面的角度Y為30°。如圖2所示，傾斜板I的長度L為300mm，寬度S為50mm，厚度為50mm，傾斜板中間有凹槽。波浪錐形離心桶6的圓錐角α在20°，高度H為700mm，不包括內部波浪形的外壁厚度T為15mm。
[0026]實施方式二:如圖1、3、4所示，本實施例的波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置的結構為:包括傾斜板1、和半固態坯料容器5，還包括帶有自轉功能的波浪錐形離心桶6，其外壁為下端帶出口的錐形、內壁為波浪形，錐形的上端有向四周伸出的外緣；傾斜板I傾斜放置在波浪錐形離心桶6上，半固態坯料容器5放置在波浪錐形離心桶6的下端出口處。波浪錐形離心桶6的外緣下表面安裝有齒輪3和輥輪2，輥輪2的下端有圓柱形支架支撐波浪錐形離心桶6。齒輪3連接電機用于帶動波浪錐形離心桶6的轉動，輥輪2保持支撐波浪錐形離心桶6在支架上轉動。傾斜板I放置在波浪錐形離心桶6上與水平面的角度Y為45°。如圖2所示，傾斜板I的長度L為200臟，寬度S為50臟，厚度為30mm，傾斜板中間有凹槽。波浪錐形離心桶6的圓錐角α在40°，高度H為600mm，不包括內部波浪形的外壁厚度T為30mm。
[0027]實施方式三:如圖1、3、4所示，本實施例的波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置的結構為:包括傾斜板1、和半固態坯料容器5，還包括帶有自轉功能的波浪錐形離心桶6，其外壁為下端帶出口的錐形、內壁為波浪形，錐形的上端有向四周伸出的外緣；傾斜板I傾斜放置在波浪錐形離心桶6上，半固態坯料容器5放置在波浪錐形離心桶6的下端出口處。波浪錐形離心桶6的外緣下表面安裝有齒輪3和輥輪2，輥輪2的下端有圓柱形支架支撐波浪錐形離心桶6。齒輪3連接電機用于帶動波浪錐形離心桶6的轉動，輥輪2保持支撐波浪錐形離心桶6在支架上轉動。傾斜板I放置在波浪錐形離心桶6上與水平面的角度Y為38°。波浪錐形離心桶6的圓錐角α在60°，高度H為500mm，不包括內部波浪形的外壁厚度T為25mm。
[0028]以上結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，包括傾斜板(I)、和半固態坯料容器(5)，其特征在于:還包括帶有自轉功能的波浪錐形離心桶(6)，其外壁為下端帶出口的錐形、內壁為波浪形，錐形的上端有向四周伸出的外緣；傾斜板(I)傾斜放置在波浪錐形離心桶(6)上，半固態坯料容器(5)放置在波浪錐形離心桶(6)的下端出口處。
2.根據權利要求1所述的波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，其特征在于:所述波浪錐形離心桶(6)的外緣下表面安裝有齒輪(3)和輥輪(2)，輥輪(2)的下端有圓柱形支架支撐波浪錐形離心桶(6 );齒輪(3 )連接電機用于帶動波浪錐形離心桶(6 )的轉動。
3.根據權利要求1所述的波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，其特征在于:所述傾斜板(I)放置在波浪錐形離心桶(6)上與水平面的角度Y為30?45°。
4.根據權利要求1所述的波浪錐形離心剪切激冷制備半固態漿料的裝置，其特征在于:所述波浪錐形離心桶(6)的圓錐角α為20?60°、高度H為500?700mm。
【文檔編號】B22D1/00GK203508951SQ201320476257
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】肖寒, 吳龍彪, 王佳, 盧德宏, 蔣業華, 周榮鋒, 周榮 申請人:昆明理工大學