CN108941482A - 一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺，选用一台超声振动器与热平衡法处理装置相结合，把空心吸热管做为振动源，在吸热管进行吸热的同时施加超声振动，将热平衡法和超声振动复合作用于熔体的凝固过程，通过吸热圆管以及超声波的碎晶作用、声流效应和力学效应，均化浆料的温度场，排除有害气体和杂质，保证了浆料组织的均一性，更有效地改善了合金浆料的金相组织，从而获得了细小的近球晶组织的半固态浆料。合理布置生产流程，实现半固态加工的全自动生产控制，提高加工过程的安全性、稳定性和准确性，充分发挥出半固态成形技术的优点和特点，可加速技术的产业化进程，为实现工业应用奠定良好的基础。

Description

一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺

技术领域

本发明涉及金属半固态制浆技术领域，特别是涉及一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺。

背景技术

从20世纪至今，金属半固态成形技术已逐步产业化，国外欧美、日本等发达国家在此领域的开发研究和工业应用方面处于领先的位置，它将液态金属的易成形性和半固态金属成形的高品质性有效地结合在一起,克服了金属材料在传统单一状态下成形的一系列缺陷，具有诸多优点，半固态浆料或坯料的制备是半固态成形技术的基础和关键，它要求料的组织为均匀细小的球形非枝晶组织，由于半固态成形技术所具有的技术优势和广阔的应用前景而倍受人们的关注，已得到广泛研究和发展，近年来人们不断开发了各种方法制备半固态浆料。

但我国的半固态成形技术与国外相比仍有较大的差距，在工业应用范围的推广以及大批量制件的生产方面并没有取得很大的突破，关键原因则是生产工艺复杂，自动化程度不高，流程布置不是很合理，仍需耗费巨大的劳动力，且生产质量不稳定、生产效率低。半固态制浆加工的生产工艺和流程布置直接决定所产制件的效率和质量，因此合理的制浆工艺设计和流程布置是生产高质量半固态成形件的必须条件。随着我国汽车工业的发展，给予半固态成形技术更高的要求以及快速发展的机遇。发展新型制浆设备，提升生产工艺的自动化程度，以至于加速半固态成形技术的产业化进程，是必然的趋势。

诸多工艺中由于受到容器尺寸的影响，大体积的熔体难以同时进入过冷状态，液态合金各部位存在明显的温度差，以至于不同部位的液态合金冷却速率不一样，导致最终获得的组织形貌不一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺，以解决上述现有技术存在的问题，工艺成本低、流程短、操作简单，并可迅速吸收料筒内心部熔体的过热，提高心部熔体的激冷效果，使其迅速过冷，并将热平衡法处理装置外接超声振动器，首次将超声振动和热平衡法复合作用于铝合金熔体，更进一步改善了浆料的金相组织。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线，包括依次设置的熔炼炉、机械手取注机、半固态浆料制备装置和浆料输送机，所述机械手取注机包括机械手机架和取料勺，所述机械手机架驱动所述取料勺在所述熔炼炉中取料；所述半固态浆料制备装置包括坩埚、超声波换能器和空心吸热管，所述取料勺将金属液送至所述坩埚，安装在所述超声波换能器的底端并伸入所述坩埚中的所述空心吸热管与升降装置连接；所述浆料输送机夹取所述坩埚并输送至压铸机。

优选的，所述熔炼炉为电阻熔炼炉。

优选的，所述升降装置包括升降电机和与所述升降电机连接的升降臂，所述升降臂的另一端带动所述空心吸热管上下运动。

优选的，所述超声换能器连接有超声波控制柜，所述超声波控制柜上设置有操作面板。

优选的，所述浆料输送机与所述机械手取注机的机械手机架部分结构相同，所述浆料输送机中的机械手用于夹取所述坩埚。

本发明一种超声振动热平衡法半固态制浆工艺，应用于权利要求1-5中任一项所述的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，包括以下步骤：

首先将金属铸锭放进熔炼炉内进行熔炼，经除渣、精炼后保温；

然后机械手取料机用取料勺将熔炼炉中的金属液送至热平衡法半固态浆料制备装置的坩埚中；

半固态浆料制备装置开始工作，升降电机通过升降臂带动空心吸热管开始向下移动并伸入到所述坩埚中，同时超声波换能器开始工作；

完成金属液心部超声吸热作用后，升降电机通过升降臂带动空心吸热管返回至初始位置；

当所述坩埚中的金属液达到半固态浆料制备的要求后，浆料输送机的机械手抓起所述坩埚，将浆料送至压铸机，完成一轮金属半固态挤压成型。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，装置位于一条自动生产流水线上，该生产线具有诸多显著的优点：其一，自动化程度高，成功的取代了手工作业的生产方式，取消了以往采用人工取注浆料及运送浆料的方式，避免了操作者劳动强度大、易产生安全事故、人为干预致使工艺不稳定等不利因素，产品质量也得到了保证；其二，提高了工作效率，可连续、高效地进行半固态加工作业，批量生产能力获得提高，可实现金属半固态成形制件的大批量生产；其三，可加速金属半固态加工技术的产业化进程，并为相关行业提供一种新的设计思路。

2、本发明的制浆工艺设计以及流程布局紧凑合理，操作方便，整个生产线上的各设备能协调一致地工作，能连续、稳定、安全、准确地完成金属半固态加工工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为超声振动热平衡法半固态制浆生产线的示意图；

其中，1熔炼炉；2取料勺；3机械手机架；4超声波换能器；5空心吸热管；6坩埚；7升降电机；8升降臂；9超声波控制柜；10浆料输送机。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺，以解决上述现有技术存在的问题，工艺成本低、流程短、操作简单，并可迅速吸收料筒内心部熔体的过热，提高心部熔体的激冷效果，使其迅速过冷，并将热平衡法处理装置外接超声振动器，首次将超声振动和热平衡法复合作用于铝合金熔体，更进一步改善了浆料的金相组织。

本发明提供的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，包括依次设置的熔炼炉、机械手取注机、半固态浆料制备装置和浆料输送机，机械手取注机包括机械手机架和取料勺，机械手机架驱动取料勺在熔炼炉中取料；半固态浆料制备装置包括坩埚、超声波换能器和空心吸热管，取料勺将金属液送至坩埚，安装在超声波换能器的底端并伸入坩埚中的空心吸热管与升降装置连接；浆料输送机夹取坩埚并输送至压铸机。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，其中，图1为超声振动热平衡法半固态制浆生产线的示意图。

如图1所示，本发明提供一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线，依次由熔炼炉1、机械手取注机、超声热平衡法半固态浆料制备装置、机械手浆料输送机10组成。

熔炼炉1为熔炼炉，用于对金属铸锭的熔炼。

机械手取注机主要由机械手机架3和取料勺2两部分构成，负责把熔炼炉1中的金属液送至超声热平衡法半固态浆料制备装置的坩埚6中。

超声热平衡法半固态浆料制备装置主要由超声波换能器4、升降电机7、升降臂8、超声波控制柜9、下部安装的空心吸热管5及坩埚6组成，升降电机7可通过升降臂8带动空心吸热管5做上下运动，使空心吸热管5进入到金属液中进行超声振动的同时吸收心部热量。可以通过超声波控制柜来对超声波换能器进行功率调节，适用于不同金属液。

浆料输送机10为机械手，用于把坩埚6中浆料送至挤压成形设备中。

本发明超声热平衡法半固态挤压加工自动生产线的工作过程为：首先将金属铸锭放进熔炼炉1内进行熔炼，经除渣、精炼后保温，然后机械手取注机用取料勺2把熔炼炉1中的金属液送至超声热平衡法半固态浆料制备装置的坩埚6中，超声热平衡法半固态浆料制备装置开始工作，升降电机7可通过升降臂8带动空心吸热管5开始向下移动，同时打开超声波换能器4，进行超声振动，空心吸热管5进入到坩埚6中，完成金属液心部超声振动吸热作用后升降电机7通过升降臂8带动空心吸热管5返回至初始位置。当坩埚6中的金属液达到半固态浆料制备的要求后，浆料输送机10的机械手抓起坩埚6将浆料送至挤压设备上，完成一轮金属半固态挤压成形。本发明可以自动、连续不间断、高效的进行半固态加工作业。

本发明中的超声振动热平衡法半固态制浆生产线及制浆工艺，选用一台功率1.8KW、振动频率20KHZ的超声振动器与热平衡法处理装置相结合，把空心吸热管5做为振动源，在吸热管进行吸热的同时施加超声振动，将热平衡法和超声振动复合作用于熔体的凝固过程，通过吸热圆管以及超声波的碎晶作用、声流效应和力学效应，均化浆料的温度场，排除有害气体和杂质，保证了浆料组织的均一性，更有效地改善了合金浆料的金相组织，从而获得了细小的近球晶组织的半固态浆料。合理布置生产流程，实现半固态加工的全自动生产控制，提高加工过程的安全性、稳定性和准确性，充分发挥出半固态成形技术的优点和特点，可加速技术的产业化进程，为实现工业应用奠定良好的基础。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种超声振动热平衡法半固态制浆生产线，其特征在于：包括依次设置的熔炼炉、机械手取注机、半固态浆料制备装置和浆料输送机，所述机械手取注机包括机械手机架和取料勺，所述机械手机架驱动所述取料勺在所述熔炼炉中取料；所述半固态浆料制备装置包括坩埚、超声波换能器和空心吸热管，所述取料勺将金属液送至所述坩埚，安装在所述超声波换能器的底端并伸入所述坩埚中的所述空心吸热管与升降装置连接；所述浆料输送机夹取所述坩埚并输送至压铸机。

2.根据权利要求1所述的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，其特征在于：所述熔炼炉为电阻熔炼炉。

3.根据权利要求1所述的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，其特征在于：所述升降装置包括升降电机和与所述升降电机连接的升降臂，所述升降臂的另一端带动所述空心吸热管上下运动。

4.根据权利要求1所述的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，其特征在于：所述超声换能器连接有超声波控制柜，所述超声波控制柜上设置有操作面板。

5.根据权利要求1所述的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，其特征在于：所述浆料输送机与所述机械手取注机的机械手机架部分结构相同，所述浆料输送机中的机械手用于夹取所述坩埚。

6.一种超声振动热平衡法半固态制浆工艺，应用于权利要求1-5中任一项所述的超声振动热平衡法半固态制浆生产线，其特征在于：包括以下步骤：

首先将金属铸锭放进熔炼炉内进行熔炼，经除渣、精炼后保温；

然后机械手取料机用取料勺将熔炼炉中的金属液送至热平衡法半固态浆料制备装置的坩埚中；

半固态浆料制备装置开始工作，升降电机通过升降臂带动空心吸热管开始向下移动并伸入到所述坩埚中，同时超声波换能器开始工作；

完成金属液芯部超声吸热作用后，升降电机通过升降臂带动空心吸热管返回至初始位置；

当所述坩埚中的金属液达到半固态浆料制备的要求后，浆料输送机的机械手抓起所述坩埚，将浆料送至压铸机，完成一轮金属半固态挤压成型。