CN108580831B - 一种半固态合金制浆装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种半固态合金制浆装置，包括不动板、偏旋电机、相连接的两台旋转压缩气缸与压紧卡爪、倾转气缸，不动板的正上方设置有浮动板，浮动板中部设置有用于放置钢筒坩埚的电阻加热托盘，偏旋电机包括与浮动板相连接的主动输出偏心轴与三根从动偏心轴，倾转气缸与浮动板铰链连接；使用时，先将钢筒坩埚置于加热的电阻加热托盘内，并通过压紧卡爪压紧，再将浮动板倾斜设置，然后往钢筒坩埚中浇入合金液，再将浮动板恢复到水平位置，然后使浮动板进行偏心旋转，再将浮动板倾斜设置，然后将钢筒坩埚水平夹出并倒出合金浆料。本设计不仅结构简单、维护成本低、制备的合金浆料质量好，而且自动化程度高、操控简单、损耗低、控制精准。
Description
技术领域
本发明涉及半固态金属成形技术领域，尤其涉及一种半固态合金制浆装置及其使用方法，主要适用于简化结构、降低维护成本、提高合金浆料质量。
背景技术
半固态金属成形技术是由美国麻省理工学院（MIT）教授Fleming研究过程中发现的，与传统的金属成形方式相比，半固态成形具有成形温度低、模具寿命长、零件气孔缩松缺陷少、可热处理强化等优点，而制备半固态合金浆料是该成形技术的关键所在。近半个世纪以来，在科研工作者的努力下，开发了多种半固态合金制浆装置及方法，如低速机械搅拌法、双螺杆机械搅拌法、电磁搅拌法和冷却斜槽法等，推动半固态合金制浆技术取得了突破性的进展。低速机械搅拌法是最先采用的制浆技术，但由于搅拌头易损耗且污染合金熔体使该技术的应用受到限制；双螺杆机械搅拌法与电磁搅拌法均得到了较好的应用推广，但设备相对复杂，维护成本较高；冷却斜槽法在日本得以工业化应用，但依旧存在熔体在流经斜槽时易发生氧化、熔体质量难以控制的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的结构复杂、维护成本高、合金浆料质量差的缺陷与问题，提供一种结构简单、维护成本低、合金浆料质量高的半固态合金制浆装置及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种半固态合金制浆装置，该制浆装置包括偏旋振荡系统、装夹系统、倾转系统，所述偏旋振荡系统包括支架、偏旋电机，所述支架的上端安装有不动板，不动板的正上方设置有浮动板，所述浮动板的中部嵌设有陶瓷绝热底座，陶瓷绝热底座的中部设置有电阻加热托盘，电阻加热托盘上设置有钢筒坩埚，所述偏旋电机安装在不动板上，偏旋电机包括主动输出偏心轴与三根从动偏心轴，主动输出偏心轴、三根从动偏心轴布置在不动板的四周，主动输出偏心轴、三根从动偏心轴穿经不动板后与浮动板相连接；
所述装夹系统包括两台旋转压缩气缸与压紧卡爪，所述两台旋转压缩气缸固定在不动板上位于钢筒坩埚两侧的部位，两台旋转压缩气缸穿经不动板后与浮动板相连接，所述压紧卡爪的两端分别与两台旋转压缩气缸的活塞杆相连接；
所述倾转系统包括倾转气缸，所述倾转气缸固定在不动板上，倾转气缸穿经不动板后与浮动板通过铰链连接。
所述制浆装置还包括测温系统，所述测温系统包括接触式热电偶与红外热电偶，所述接触式热电偶固定在陶瓷绝热底座上，接触式热电偶与电阻加热托盘相接触，接触式热电偶用于测定电阻加热托盘温度变化，所述红外热电偶通过热电偶支座固定在浮动板上，红外热电偶用于测定钢筒坩埚外部温度变化。
所述制浆装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括控制柜及其上设置的温度显示表、偏旋速度时间控制表、温度控制表、气阀开关、手动∕自动切换开关、浮动板振荡手动运行开关、浮动板振荡自动手动停止开关、浮动板振荡手动∕自动切换开关、电源指示灯、急停开关、时间复位开关、浮动板倾转控制开关、电阻加热托盘加热开关；
所述温度显示表，用于显示接触式热电偶、红外热电偶的测定温度；
所述偏旋速度时间控制表，用于控制浮动板偏心旋转的速度和时间；
所述温度控制表，用于控制对电阻加热托盘的加热温度；
所述气阀开关，用于控制两台旋转压缩气缸、倾转气缸的运动。
所述不动板上设置有凸台，凸台上设置有与浮动板相接触的滚珠。
所述压紧卡爪上位于钢筒坩埚两侧的部位设置有单头螺栓。
所述电阻加热托盘上设置有放置钢筒坩埚的定位法兰。
所述支架的四脚都安装有调节螺栓。
所述不动板上位于不动板与浮动板之间的部位设置有防护罩。
一种半固态合金制浆装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
先将电阻加热托盘加热，再将钢筒坩埚置于电阻加热托盘内，然后通过两台旋转压缩气缸使压紧卡爪将钢筒坩埚压紧在浮动板上，再通过倾转气缸使浮动板倾斜设置，然后往钢筒坩埚中浇入合金液，再通过倾转气缸使浮动板恢复到水平位置，然后通过偏旋电机使浮动板进行偏心旋转，再通过倾转气缸使浮动板倾斜设置，然后将钢筒坩埚水平夹出并将合金浆料倒入压铸机压室内，此时，制浆过程结束。
所述电阻加热托盘、钢筒坩埚的表面喷涂有一层涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种半固态合金制浆装置及其使用方法中制浆装置包括偏旋振荡系统、装夹系统、倾转系统，偏旋振荡系统包括偏旋电机与不动板，不动板的正上方设置有浮动板，浮动板的中部设置有电阻加热托盘，电阻加热托盘用于放置钢筒坩埚，偏旋电机包括与浮动板相连接的主动输出偏心轴、三根从动偏心轴，通过偏旋电机使浮动板偏心旋转，装夹系统包括两台旋转压缩气缸与压紧卡爪，通过压紧卡爪使钢筒坩埚压紧在浮动板上，倾转系统包括与浮动板铰链连接的倾转气缸，通过倾转气缸使浮动板倾斜，上述结构的制浆装置，不仅结构简单、维护成本低，而且制备的合金浆料质量优良。因此，本发明不仅结构简单、维护成本低，而且制备的合金浆料质量好。
2、本发明一种半固态合金制浆装置及其使用方法中制浆装置还包括测温系统，测温系统包括接触式热电偶与红外热电偶，接触式热电偶用于测定电阻加热托盘温度变化，红外热电偶用于测定钢筒坩埚外部温度变化，增设测温系统，以实现对制浆过程的精准控制，从而制备出质量优良的合金浆料。因此，本发明控制精准。
3、本发明一种半固态合金制浆装置及其使用方法中制浆装置还包括电气控制系统，电气控制系统包括控制柜及其上设置的温度显示表、偏旋速度时间控制表、温度控制表、气阀开关、手动∕自动切换开关、浮动板振荡手动运行开关、浮动板振荡自动手动停止开关、浮动板振荡手动∕自动切换开关、电源指示灯、急停开关、时间复位开关、浮动板倾转控制开关、电阻加热托盘加热开关，增设电气控制系统，不仅能实现对制浆过程的精准控制，而且提高了制浆过程的自动化程度、提高了合金浆料的质量。因此，本发明控制精准、自动化程度高、合金浆料质量好。
4、本发明一种半固态合金制浆装置及其使用方法中不动板上设置有凸台，凸台上设置有与浮动板相接触的滚珠，增设凸台与滚珠，不仅能提高浮动板工作的可靠性能，而且能提高浮动板的使用寿命；压紧卡爪上位于钢筒坩埚两侧的部位设置有单头螺栓，以使钢筒坩埚可靠压紧在浮动板上；电阻加热托盘上设置有放置钢筒坩埚的定位法兰，以提高电阻加热托盘与钢筒坩埚的同轴度；支架的四脚都安装有调节螺栓，调节螺栓用于调整制浆装置平衡；不动板上位于不动板与浮动板之间的部位设置有防护罩，增设防护罩，以提高制浆装置的使用寿命与可靠性能。因此，本发明可靠性高、使用寿命长、平衡性好。
5、本发明一种半固态合金制浆装置及其使用方法中将钢筒坩埚置于加热的电阻加热托盘内，通过压紧卡爪将钢筒坩埚压紧在浮动板上，通过倾转气缸使浮动板倾斜设置，然后往钢筒坩埚中浇入合金液，通过倾转气缸使浮动板恢复到水平位置，通过偏旋电机使浮动板进行偏心旋转，通过倾转气缸使浮动板倾斜设置，然后将钢筒坩埚水平夹出并将合金浆料倒入压铸机压室内，电阻加热托盘、钢筒坩埚的表面喷涂有一层涂料，这样的设计不仅操控简单、损耗低，而且控制精准、制备合金浆料质量优良。因此，本发明不仅操控简单、损耗低、控制精准，而且制备的合金浆料质量优良。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中主动输出偏心轴的装配结构示意图。
图3是图1中主动输出偏心轴的结构示意图。
图中：支架1、偏旋电机2、主动输出偏心轴21、从动偏心轴22、不动板3、凸台31、滚珠32、防护罩33、浮动板4、陶瓷绝热底座5、电阻加热托盘6、钢筒坩埚7、旋转压缩气缸8、压紧卡爪9、单头螺栓91、活塞杆10、倾转气缸11、红外热电偶12、热电偶支座13、控制柜14、温度显示表141、偏旋速度时间控制表142、温度控制表143、气阀开关144、手动∕自动切换开关145、浮动板振荡手动运行开关146、浮动板振荡自动手动停止开关147、浮动板振荡手动∕自动切换开关148、电源指示灯149、急停开关150、时间复位开关151、浮动板倾转控制开关152、电阻加热托盘加热开关153、调节螺栓15。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图3，一种半固态合金制浆装置，该制浆装置包括偏旋振荡系统、装夹系统、倾转系统，所述偏旋振荡系统包括支架1、偏旋电机2，所述支架1的上端安装有不动板3，不动板3的正上方设置有浮动板4，所述浮动板4的中部嵌设有陶瓷绝热底座5，陶瓷绝热底座5的中部设置有电阻加热托盘6，电阻加热托盘6上设置有钢筒坩埚7，所述偏旋电机2安装在不动板3上，偏旋电机2包括主动输出偏心轴21与三根从动偏心轴22，主动输出偏心轴21、三根从动偏心轴22布置在不动板3的四周，主动输出偏心轴21、三根从动偏心轴22穿经不动板3后与浮动板4相连接；
所述装夹系统包括两台旋转压缩气缸8与压紧卡爪9，所述两台旋转压缩气缸8固定在不动板3上位于钢筒坩埚7两侧的部位，两台旋转压缩气缸8穿经不动板3后与浮动板4相连接，所述压紧卡爪9的两端分别与两台旋转压缩气缸8的活塞杆10相连接；
所述倾转系统包括倾转气缸11，所述倾转气缸11固定在不动板3上，倾转气缸11穿经不动板3后与浮动板4通过铰链连接。
所述制浆装置还包括测温系统，所述测温系统包括接触式热电偶与红外热电偶12，所述接触式热电偶固定在陶瓷绝热底座5上，接触式热电偶与电阻加热托盘6相接触，接触式热电偶用于测定电阻加热托盘6温度变化，所述红外热电偶12通过热电偶支座13固定在浮动板4上，红外热电偶12用于测定钢筒坩埚7外部温度变化。
所述制浆装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括控制柜14及其上设置的温度显示表141、偏旋速度时间控制表142、温度控制表143、气阀开关144、手动∕自动切换开关145、浮动板振荡手动运行开关146、浮动板振荡自动手动停止开关147、浮动板振荡手动∕自动切换开关148、电源指示灯149、急停开关150、时间复位开关151、浮动板倾转控制开关152、电阻加热托盘加热开关153；
所述温度显示表141，用于显示接触式热电偶、红外热电偶12的测定温度；
所述偏旋速度时间控制表142，用于控制浮动板4偏心旋转的速度和时间；
所述温度控制表143，用于控制对电阻加热托盘6的加热温度；
所述气阀开关144，用于控制两台旋转压缩气缸8、倾转气缸11的运动。
所述不动板3上设置有凸台31，凸台31上设置有与浮动板4相接触的滚珠32。
所述压紧卡爪9上位于钢筒坩埚7两侧的部位设置有单头螺栓91。
所述电阻加热托盘6上设置有放置钢筒坩埚7的定位法兰。
所述支架1的四脚都安装有调节螺栓15。
所述不动板3上位于不动板3与浮动板4之间的部位设置有防护罩33。
一种半固态合金制浆装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
先将电阻加热托盘6加热，再将钢筒坩埚7置于电阻加热托盘6内，然后通过两台旋转压缩气缸8使压紧卡爪9将钢筒坩埚7压紧在浮动板4上，再通过倾转气缸11使浮动板4倾斜设置，然后往钢筒坩埚7中浇入合金液，再通过倾转气缸11使浮动板4恢复到水平位置，然后通过偏旋电机2使浮动板4进行偏心旋转，再通过倾转气缸11使浮动板4倾斜设置，然后将钢筒坩埚7水平夹出并将合金浆料倒入压铸机压室内，此时，制浆过程结束。
所述电阻加热托盘6、钢筒坩埚7的表面喷涂有一层涂料。
本发明的原理说明如下：
本设计一种半固态合金制浆装置，该装置操控简单、维护成本低、能实现制浆过程的精确控制并制备出质量优良的合金浆料。偏旋振荡系统由偏旋电机驱动，偏旋电机用螺栓固定于不动板上，其主动输出偏心轴及三根从动偏心轴与浮动板用螺栓固定连接，浮动板中部嵌有陶瓷绝热底座，电阻加热托盘置于陶瓷绝热底座中部，电阻加热托盘上加工有定位法兰用于钢筒坩埚的同轴安放，不动板固定于箱型支架上，支架四脚装有平衡调节螺栓用于调整设备平衡。压紧卡爪固定于旋转压缩气缸活塞杆顶部，卡爪上装配两长短可调节单头螺栓。倾转气缸固定于不动板上，活塞杆与浮动板通过铰链连接，控制浮动板的倾转动作。
手动∕自动切换开关用于制浆装置控制模式的切换，浮动板振荡手动运行开关用于手动控制浮动板的振荡，浮动板振荡自动手动停止开关用于控制浮动板振荡的停止，浮动板振荡手动∕自动切换开关用于浮动板振荡控制模式的切换，电源指示灯用于显示制浆装置是否通电，急停开关用于紧急情况下制浆装置工作的停止，时间复位开关用于装置显示时间的复位，浮动板倾转控制开关用于控制浮动板的倾转动作，电阻加热托盘加热开关用于控制电阻加热托盘的加热。
一种上述半固态合金制浆装置的使用方法，具体分为以下步骤：
第一步：给钢筒坩埚和电阻加热托盘喷涂涂料并烘干预热到一定温度；
第二步：给装置通电，接通气源，打开电阻加热托盘加热开关，设定加热温度将电阻加热托盘预热到一定温度，手动/自动切换开关拨到自动，设定好偏旋时间和偏旋速度；
第三步：将钢筒坩埚取出置于电阻加热托盘定位法兰内，关闭气阀开关使压紧卡爪将钢筒坩埚压紧在浮动板上，启动倾转控制开关，将浮动板倾转到一定角度，往钢筒坩埚中浇入合金液，浇注完毕关闭倾转控制开关使浮动板回归到水平位置，并开始按设定时间和速度进行偏心旋转；
第四步：待浮动板偏旋振荡达到设定时间后启动倾转控制开关，将浮动板倾转到一定角度，将钢筒坩埚水平夹出并倒入压铸机压室内，所述半固态合金制浆装置制浆过程结束。
实施例：
参见图1至图3，一种半固态合金制浆装置，包括偏旋振荡系统、装夹系统、倾转系统、测温系统、电气控制系统。
所述偏旋振荡系统包括支架1、偏旋电机2，所述支架1的上端安装有不动板3，不动板3的正上方设置有浮动板4，所述浮动板4的中部嵌设有陶瓷绝热底座5，陶瓷绝热底座5的中部设置有电阻加热托盘6，电阻加热托盘6上设置有放置钢筒坩埚7的定位法兰，所述偏旋电机2安装在不动板3上，偏旋电机2包括主动输出偏心轴21与三根从动偏心轴22，主动输出偏心轴21、三根从动偏心轴22布置在不动板3的四周，主动输出偏心轴21、三根从动偏心轴22穿经不动板3后与浮动板4相连接；所述不动板3上设置有凸台31，凸台31上设置有与浮动板4相接触的滚珠32；所述支架1的四脚都安装有调节螺栓15。
所述装夹系统包括两台旋转压缩气缸8与压紧卡爪9，所述两台旋转压缩气缸8固定在不动板3上位于钢筒坩埚7两侧的部位，两台旋转压缩气缸8穿经不动板3后与浮动板4相连接，所述压紧卡爪9的两端分别与两台旋转压缩气缸8的活塞杆10相连接；所述压紧卡爪9上位于钢筒坩埚7两侧的部位设置有单头螺栓91。
所述倾转系统包括倾转气缸11，所述倾转气缸11固定在不动板3上，倾转气缸11穿经不动板3后与浮动板4通过铰链连接；所述不动板3上位于不动板3与浮动板4之间的部位设置有防护罩33。
所述测温系统包括接触式热电偶与红外热电偶12，所述接触式热电偶固定在陶瓷绝热底座5上，接触式热电偶与电阻加热托盘6相接触，接触式热电偶用于测定电阻加热托盘6温度变化，所述红外热电偶12通过热电偶支座13固定在浮动板4上，红外热电偶12用于测定钢筒坩埚7外部温度变化。
所述电气控制系统包括控制柜14及其上设置的温度显示表141、偏旋速度时间控制表142、温度控制表143、气阀开关144、手动∕自动切换开关145、浮动板振荡手动运行开关146、浮动板振荡自动手动停止开关147、浮动板振荡手动∕自动切换开关148、电源指示灯149、急停开关150、时间复位开关151、浮动板倾转控制开关152、电阻加热托盘加热开关153；
所述温度显示表141，用于显示接触式热电偶、红外热电偶12的测定温度；
所述偏旋速度时间控制表142，用于控制浮动板4偏心旋转的速度和时间；
所述温度控制表143，用于控制对电阻加热托盘6的加热温度；
所述气阀开关144，用于控制两台旋转压缩气缸8、倾转气缸11的运动。
按上述方案，一种半固态合金制浆装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
先将电阻加热托盘6加热，再将钢筒坩埚7置于电阻加热托盘6内，然后通过两台旋转压缩气缸8使压紧卡爪9将钢筒坩埚7压紧在浮动板4上，再通过倾转气缸11使浮动板4倾斜设置，然后往钢筒坩埚7中浇入合金液，再通过倾转气缸11使浮动板4恢复到水平位置，然后通过偏旋电机2使浮动板4进行偏心旋转，再通过倾转气缸11使浮动板4倾斜设置，然后将钢筒坩埚7水平夹出并将合金浆料倒入压铸机压室内，此时，制浆过程结束。使用前，将所述电阻加热托盘6、钢筒坩埚7的表面喷涂一层涂料。
Claims (4)
1.一种半固态合金制浆装置的使用方法，其特征在于，
所述制浆装置包括偏旋振荡系统、装夹系统、倾转系统，所述偏旋振荡系统包括支架（1）、偏旋电机（2），所述支架（1）的上端安装有不动板（3），不动板（3）的正上方设置有浮动板（4），所述浮动板（4）的中部嵌设有陶瓷绝热底座（5），陶瓷绝热底座（5）的中部设置有电阻加热托盘（6），电阻加热托盘（6）上设置有钢筒坩埚（7），所述偏旋电机（2）安装在不动板（3）上，偏旋电机（2）包括主动输出偏心轴（21）与三根从动偏心轴（22），主动输出偏心轴（21）、三根从动偏心轴（22）布置在不动板（3）的四周，主动输出偏心轴（21）、三根从动偏心轴（22）穿经不动板（3）后与浮动板（4）相连接；所述装夹系统包括两台旋转压缩气缸（8）与压紧卡爪（9），所述两台旋转压缩气缸（8）安装在不动板（3）上位于钢筒坩埚（7）两侧的部位，两台旋转压缩气缸（8）穿经不动板（3）后与浮动板（4）相连接，所述压紧卡爪（9）的两端分别与两台旋转压缩气缸（8）的活塞杆（10）相连接；所述倾转系统包括倾转气缸（11），所述倾转气缸（11）固定在不动板（3）上，倾转气缸（11）穿经不动板（3）后与浮动板（4）通过铰链连接；所述不动板（3）上设置有凸台（31），凸台（31）上设置有与浮动板（4）相接触的滚珠（32）；所述压紧卡爪（9）上位于钢筒坩埚（7）两侧的部位设置有单头螺栓（91）；所述电阻加热托盘（6）上设置有放置钢筒坩埚（7）的定位法兰；所述支架（1）的四脚都安装有调节螺栓（15）；所述不动板（3）上位于不动板（3）与浮动板（4）之间的部位设置有防护罩（33）；
所述使用方法包括以下步骤：先将电阻加热托盘（6）加热，再将钢筒坩埚（7）置于电阻加热托盘（6）内，然后通过两台旋转压缩气缸（8）使压紧卡爪（9）将钢筒坩埚（7）压紧在浮动板（4）上，再通过倾转气缸（11）使浮动板（4）倾斜设置，然后往钢筒坩埚（7）中浇入合金液，再通过倾转气缸（11）使浮动板（4）恢复到水平位置，然后通过偏旋电机（2）使浮动板（4）进行偏心旋转，再通过倾转气缸（11）使浮动板（4）倾斜设置，然后将钢筒坩埚（7）水平夹出并将合金浆料倒入压铸机压室内，此时，制浆过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种半固态合金制浆装置的使用方法，其特征在于：所述制浆装置还包括测温系统，所述测温系统包括接触式热电偶与红外热电偶（12），所述接触式热电偶固定在陶瓷绝热底座（5）上，接触式热电偶与电阻加热托盘（6）相接触，接触式热电偶用于测定电阻加热托盘（6）温度变化，所述红外热电偶（12）通过热电偶支座（13）固定在浮动板（4）上，红外热电偶（12）用于测定钢筒坩埚（7）外部温度变化。
3.根据权利要求2所述的一种半固态合金制浆装置的使用方法，其特征在于：所述制浆装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括控制柜（14）及其上设置的温度显示表（141）、偏旋速度时间控制表（142）、温度控制表（143）、气阀开关（144）、手动∕自动切换开关（145）、浮动板振荡手动运行开关（146）、浮动板振荡自动手动停止开关（147）、浮动板振荡手动∕自动切换开关（148）、电源指示灯（149）、急停开关（150）、时间复位开关（151）、浮动板倾转控制开关（152）、电阻加热托盘加热开关（153）；
所述温度显示表（141），用于显示接触式热电偶、红外热电偶（12）的测定温度；
所述偏旋速度时间控制表（142），用于控制浮动板（4）偏心旋转的速度和时间；
所述温度控制表（143），用于控制对电阻加热托盘（6）的加热温度；
所述气阀开关（144），用于控制两台旋转压缩气缸（8）、倾转气缸（11）的运动。
4.根据权利要求1所述的一种半固态合金制浆装置的使用方法，其特征在于：所述电阻加热托盘（6）、钢筒坩埚（7）的表面喷涂有一层涂料。
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