CN105537552A - 一种生产半固态浆体的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种生产半固态浆体的方法，包括如下动作：A、将熔融金属或合金装入一容器中；B、将固态金属或合金体固定在一搅拌体上；C、让固态金属或合金体通过搅拌体与熔融金属或合金接触；D、在其冷却时通过搅拌体搅拌所述的熔融金属或合金以生成金属半固态浆体，固态金属或合金体是通过压铸方法制作生产；一种生产半固态浆体的装置，包括容器和搅拌体，容器内设有熔融金属或合金，搅拌体一端设有固态金属或合金体，固态金属或合金体通过搅拌体和熔融金属或合金相互配合，本发明的目的是提供一种生产半固态浆体的方法及装置，通过搅拌的方法来获的半固态浆体，这类设备结构简单、操作容易，生产成本极低，适宜推广。

Description

一种生产半固态浆体的方法及装置

技术领域

本发明属于半固态成型领域，具体涉及一种生产半固态浆体的方法及装置。

背景技术

众所周知，由半固态材料制造的部件与根据传统工艺生产的对应部件相比具有许多优点，“半固态”指包括特定重量百分比的固体颗粒的熔体，其中该固体颗粒有熔体的冷却形成。这种材料的铸造所产生的铸件的优点是具有较少的缺陷、更加的机械性能等。

基于半固态材料的金属部件的生产通常包括在容器中加热金属或合金，以使其呈液态，随后对熔融材料进行冷却，直到其达到半固态状态，一旦达到半固态状态，该材料典型地可在一模具或用于成品或半成品制造的连续铸造的装备中铸造。

随着其固化，许多金属和合金易于形成所谓的枝晶结构。然而，由于这种结构具有对半固态材料的触变性能的不利影响，应当尽可能避免形成这种结果。根据最接近的现有技术、例如美国专利6645323所公开的内容，这种在冷却和固化时的枝晶结构的形成可通过搅动熔体的方式来避免。

根据美国专利6645323，在控制条件下并由旋转机械装置搅动的同时，液态熔融金属被很快地冷却，以形成期望的触变性浆料。引起搅动的其他方式、例如利用电磁搅拌器也是可行的。该搅动延续到当在熔体中形成预定的少量固体物材料时的特定点。然后，在无搅动的情况继续冷却。当在浆料中获得给定量的固态金属时，其被用于铸造操作。

然而，根据该现有技术的工艺需要熔体的外部冷却，其通过在容器外提供的冷却装置或熔体内提供的冷却装置、例如在搅拌器中进行，因此，现有技术需要冷却控制，包括温度控制在内，以控制所获得固体材料的百分率。使得这些现有技术的方法相对缓慢并且成本高。

现有技术还教导添加固态金属或合金，以作为促进成核的孕育剂或作为合金添加剂。

WO2004027101公开了一种方法，该方法通过将过共晶合金和固态/半固态亚共晶合金混合来精炼过共晶合金中的初生硅。该方法提供对过共晶Al-Si中初生Si的形态、尺寸和分布的控制，该过共晶Al-Si通过亚共晶Al-Si液体与过共晶Al-Si液体混合进行铸造，以通过获取初生Si颗粒的形成获取理想的机械性能。根据该现有技术，该方法还要求长时间的过共晶合金-亚共晶合金混合物的冷却控制，以形成半固态合金。该初生Si颗粒的大体均与分布由混合过程中更快的温度下降控制。冷却过程中不建议搅拌熔体。

根据美国专利6880613，描述了一种方法，该方法通过将至少两种亚共晶合金混合于固态/半固态浆料中来精炼至少两种亚共晶合金中的初生铝。该方法提供对亚共晶Al-Si铸造中初生Al的形态、尺寸和分布的控制，该亚共晶Al-Si通过亚共晶Al-Si液体与固态亚共晶Al-Si颗粒混合进行铸造，以获取理想的机械性能。在该现有技术的一个实施例中，小块固态亚共晶Al-Si合金用于与液态亚共晶Al-Si混合，以形成亚共晶Al-Si浆料。初生Al颗粒的大体均匀分布由混合过程中更快的温度下降控制。混合过程中不建议搅拌溶液。

根据专利号为200580046335.6公开的一种《生产液-固金属组合物的方法和装置》，步骤为，首先将熔融的金属或合金装入一容器中，之后将固态金属或合金装入所述容器中，在其冷却时搅拌所述熔融金属或合金，其特征在于，所述固态金属或合金的量被选择，以使得由于所述固态金属或合金与所述熔融金属或合金之间的焓交换将在所述熔体中产生大量的固体颗粒，所添加的固态金属或合金的至少一部分由通过所述熔融金属或合金传递热量融化，由于上述专利未对其中的搅拌体装置进行公开，本发明人员以此为基础文件对搅拌体装置进行公开。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产半固态浆体的方法及装置，通过搅拌的方法来获的半固态浆体，这类设备结构简单、操作容易，而且可以节约能源、使之可以循环利用，生产成本极低，适宜推广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种生产半固态浆体的方法，包括如下动作：

A、将熔融金属或合金装入一容器中；

B、将固态金属或合金体固定在一搅拌体上；

C、让所述的固态金属或合金体通过所述的搅拌体与所述的熔融金属或合金接触；

D、在其冷却时通过所述的搅拌体搅拌所述的熔融金属或合金以生成金属半固态浆体；

所述的固态金属或合金体是通过压铸方法制作生产。

作为本方案的进一步优化，所述的固态金属或合金体是与目标产品在同一副模具里通过压铸方法一起制作生产。

作为本方案的进一步优化，所述的固态金属或合金体是通过压挤的方法固定在所述的搅拌体一端的叶片结构上。

一种生产半固态浆体的装置，包括容器和搅拌体，所述容器内设有熔融金属或合金，所述搅拌体一端设有固态金属或合金体，所述固态金属或合金体通过搅拌体和熔融金属或合金接触搅拌，其特征在于：所述固态金属或合金体的中间设置有一收纳槽，所述收纳槽用于收纳设置在搅拌体一端的叶片结构。

所述收纳槽为圆台形。

所述圆台的中心轴和母线的夹角为角α，所述角α的角度为大于0度小于等于30度。

所述叶片结构的外边与搅拌体的旋转轴之间的夹角为角β，所述角β的角度为大于0度小于等于30度。

所述角α与角β的角度相对应。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设置带有斜度孔状结构的固态金属或合金体，与搅拌体一端带有斜度或与搅拌体的旋转轴成一定角度的叶片结构相互配合，使之对容器内的浆体搅拌更加均匀，搅拌效果更加明显；2.本发明通过在一副模具中同时制作生产目标产品和固态金属或合金体，实现能源的循环利用，生产成本极低，适于推广；3.本发明通过压挤的方法使固态金属或合金体固定在搅拌体一端，使固态金属或合金体有搅拌体固定更加稳定、牢靠，提高搅拌效率。

附图说明

图1为本发明工艺示意图：

图2为本发明搅拌体和固态金属或合金体分解示意图；

图3为本发明搅拌体和固态金属或合金体相互配合图；

图4为本发明固态金属或合金体重复生产利用结构图；

图5为本发明角α结构示意图；

图6为本发明角β结构示意图；

图中：1、熔融金属或合金，2、容器，3、固态金属或合金体，4、搅拌体，5、固体颗粒，6、模具，7、目标产品，8、叶片结构。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

实施例：

如图1所示，一种生产半固态浆体的方法，包括如下动作：

A、将熔融金属或合金1装入一容器中2；

B、将固态金属或合金体3固定在一搅拌体4上；

C、让所述的固态金属或合金体3通过所述的搅拌体4与所述的熔融金属或合金1接触；

D、在其冷却时通过所述的搅拌体4搅拌所述的熔融金属或合金以生成金属半固态浆体；

所述的固态金属或合金体是通过压铸方法制作生产。通过压铸方法制作生产，生产工艺简单，生产效率高。

作为本方案的进一步优化，所述的固态金属或合金体是与目标产品在一副模具6里通过压铸方法一起制作生产。固态金属或合金体与目标产品7在同一副模具中生产，使资源可以循环利用，生产成本极低，适宜推广。

作为本方案的进一步优化，所述的固态金属或合金体3是通过压挤的方法固定在所述的搅拌体4一端的叶片结构上。通过压挤的方法使固态金属或合金体和搅拌体一端的叶片结构固定，固定更加牢靠、稳固。

如图2至图6所示一种生产半固态浆体的装置，包括容器2和搅拌体4，所述容器2内设有熔融金属或合金1，所述搅拌体4一端设有固态金属或合金体，所述固态金属或合金体3通过搅拌体4和熔融金属或合金1相互配合，所述的固态金属或合金体3是带有斜度的孔状结构，即收纳槽，具体为圆台形，圆台的中心轴和母线的夹角为角α，所述角α的角度为大于0度小于等于30度，与所述的搅拌体4一端带有斜度或与搅拌体的旋转轴成一定角度的叶片结构8相互配合，即叶片结构的外边与搅拌体的旋转轴之间的夹角为角β，所述角β的角度为大于0度小于等于30度。本发明固态金属或合金体3是带有斜度的孔状结构与所述的搅拌体4一端设有叶片结构相互配合，虽然看似比较简单，但是是发明人经过多次实验验证的结果，能直接产生较好的有益效果，如固态金属或合金体3通过挤压与搅拌体4上的叶片结构8相互配合，使之固定更加牢靠、稳定，通过搅拌体搅拌使之搅拌更加均匀，搅拌效果更加明显。

作为优选，所述的固态金属或合金体3带有的孔状斜度与所述的搅拌体4上叶片结构带有的斜度或叶片结构8与搅拌体4的旋转轴成的角度相对应，即角α与角β的角度相对应。可以使固态金属或合金体与搅拌体上的叶片结构配合更加稳固、牢靠。

本发明的角α与角β的角度在此不画出每个度数的结构，本领域技术人员很容易根据本发明设计出相应的方案。

具体工作过程：

如图1所示，本发明首先将熔融金属或合金倒入容器中，之后通过压挤的方法使固态金属或合金体和搅拌体一端的叶片结构固定，随后搅拌体带有叶片结构的一端伸入容器中进行搅拌，由于固态金属或合金体的熔点比搅拌体的熔点低，在不断的搅拌的过程中，固态金属或合金会渐渐的熔化到容器中，容器中也会不断产生固体颗粒5，得到半固态浆体，之后提出搅拌杆，通过喷枪产生的气体对搅拌杆进行清洗，以免搅拌体上沾有熔融的金属或和合金体，在把半固态浆体倒入模具中生产目标产品和固态金属或合金体，实现固态金属或合金体的反复利用，之后在通过搅拌体一端的叶片结构与之相互配合，即重复上述步骤。

如图2至图6所示，本发明的搅拌体和固态金属或合金体是通过挤压的方法和搅拌体一端的叶片结构连接，放入容器中和熔融金属或合金相互配合，之后通过模具同时生产目标产品和固态金属或合金体，实现固态金属或合金体的重复利用，生产成本极低，适宜推广。

本发明的基本教导已加以说明，对具有本领域通常技能的人而言，许多延伸和变化将是显而易知者。由于说明书揭示的本发明可在未脱离本发明精神或大体特征的其它特定形式来实施，且这些特定形式的一些形式已经被指出，所以，说明书揭示的实施例应视为举例说明而非限制。本发明的范围是由所附的申请专利范围界定，而不是由上述说明所界定，对于落入申请专利范围的均等意义与范围的所有改变仍将包含在其范围之内。

综上，本发明达到预期效果。

Claims (8)

1.一种生产半固态浆体的方法，包括如下动作：

A、将熔融金属或合金(1)装入一容器(2)中；

B、将固态金属或合金体(3)固定在一搅拌体(4)上；

C、让所述的固态金属或合金体(3)通过所述的搅拌体(4)与所述的熔融金属或合金(1)接触；

D、在其冷却时通过所述的搅拌体(4)搅拌所述的熔融金属或合金(1)以生成金属半固态浆体；

其特征在于：所述的固态金属或合金体(3)是通过压铸方法制作生产。

2.根据权利要求1所述的一种生产半固态浆体的方法，其特征在于，所述的固态金属或合金体(3)是与目标产品(7)在同一副模具(6)里通过压铸方法一起制作生产。

3.根据权利要求1所述的一种生产半固态浆体的方法，其特征在于，所述的固态金属或合金体(3)是通过压挤的方法固定在所述的搅拌体(4)一端的叶片结构(8)上。

4.一种生产半固态浆体的装置，包括容器(2)和搅拌体(4)，所述容器(2)内设有熔融金属或合金(1)，所述搅拌体(4)一端设有固态金属或合金体(3)，所述固态金属或合金体(3)通过搅拌体(4)和熔融金属或合金(1)接触搅拌，其特征在于：所述固态金属或合金体(3)的中间设置有一收纳槽，所述收纳槽用于收纳设置在搅拌体(4)一端的叶片结构(8)。

5.根据权利要求4所述的一种生产半固态浆体的装置，其特征在于，所述收纳槽为圆台形。

6.根据权利要求5所述的一种生产半固态浆体的装置，其特征在于，所述圆台的中心轴和母线的夹角为角α，所述角α的角度为大于0度小于等于30度。

7.根据权利要求4所述的一种生产半固态浆体的装置，其特征在于，所述叶片结构(8)的外边与搅拌体的旋转轴之间的夹角为角β，所述角β的角度为大于0度小于等于30度。

8.根据权利要求6或7所述的一种生产半固态浆体的装置，其特征在于，所述角α与角β的角度相对应。