CN111266546A - 半固态合金压铸成型设备及其铸件流变成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半固态合金压铸成型设备包括至少一个加热保温炉、中间包、熔液晶粒控制装置及压铸成型装置，熔液晶粒控制装置包括倾斜可调的晶粒球化板、振动电机、振动板、超声波发生器及支承座，振动板安装于支承座上，晶粒球化板呈浮动地安装于振动板上，多个超声波发生器安装于晶粒球化板的底部，晶粒球化板的上表面至少具有一处向上拱起的弧面，晶粒球化板的顶部设有多个使半固态合金浆料纵向蜿蜒流动的导流体，中间包设于晶粒球化板的上方，压铸成型装置设于晶粒球化板的下方。本发明的半固态合金压铸成型设备能提高半固态合金浆料的晶粒球化率并使成型后的工件晶体结构更细小均匀。另，本发明还公开了一种半固态合金铸件流变成型工艺。

Description

半固态合金压铸成型设备及其铸件流变成型工艺

技术领域

本发明涉及半固态合金成型领域，尤其涉及一种半固态合金压铸成型设备及其铸件流变成型工艺。

背景技术

常规铝镁合金铸造成型已经在工业领域广泛使用，并随着技术的进步，常规铝镁合金的应用范围不断扩大，产品尺寸及产品性能的要求不断升级。但常规的铝镁合金是在高出合金固液相线比较高的环境下，在高速高压下压铸成型的，其在压铸成型过程中，会因填充过程中的卷气和成型冷却过程的体积变化产生铸件内的气孔和缩孔的缺陷。而且成型结晶过程中，晶粒大小及均匀性无法控制，产品的力学性能及气密性差。

因此，亟需要一种提高半固态合金浆料的晶粒球化率并使成型后的工件晶体结构更细小均匀的半固态合金压铸成型设备及其铸件流变成型工艺来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高半固态合金浆料的晶粒球化率并使成型后的工件晶体结构更细小均匀的半固态合金压铸成型设备。

本发明的另一目的在于提供一种提高半固态合金浆料的晶粒球化率并使成型后的工件晶体结构更细小均匀的半固态合金铸件流变成型工艺。

为实现上述目的，本发明的半固态合金压铸成型设备包括至少一个加热保温炉、中间包、熔液晶粒控制装置及压铸成型装置，所述熔液晶粒控制装置包括倾斜可调的晶粒球化板、振动电机、振动板、超声波发生器及支承座，所述振动板安装于所述支承座上，所述晶粒球化板呈浮动地安装于所述振动板上，多个所述超声波发生器安装于所述晶粒球化板的底部，所述晶粒球化板的上表面至少具有一处向上拱起的弧面，所述晶粒球化板的顶部设有多个使半固态合金浆料纵向蜿蜒流动的导流体，所述中间包设于所述晶粒球化板进液端的上方，所述压铸成型装置设于所述晶粒球化板出液端的下方。

较佳地，所述晶粒球化板的上表面为一波浪形曲面或一弧形面。

较佳地，所述导流体为一多段弯折的片状件，所述导流体安装于所述晶粒球化板并沿所述晶粒球化板从上至下延伸布置，两所述导流体之间形成一导流槽。

较佳地，所述导流体为一凸起结构，所述晶粒球化板的上表面设有多行的所述导流体，每一行的两所述导流体之间呈间隔布置，相邻两行中的每一导流体之间呈交叉错位布置。

较佳地，所述晶粒球化板内设有一温控通道。

较佳地，所述振动板与所述支承座之间缓冲隔振器。

较佳地，本发明的半固态合金压铸成型设备还包括一与所述中间包配合使用的机械搅拌器。

较佳地，所述加热保温炉内装配有测温控温器。

较佳地，所述压铸成型装置包括压射组件、锁模组件及安装于所述压射组件与所述锁模组件之间的半固态成型模具，所述半固态成型模具位于所述晶粒球化板出液端的下方。

为了实现上述的另一目的，本发明的半固态合金铸件流变成型工艺包括以下步骤：

第一步：将特定的合金铸锭放到加热保温炉内，将合金铸锭加热到液相线以上以使合金铸锭熔化，利用测温控温器对熔化后的合金浆料进行温度监控；

第二步：加热保温炉内的合金浆料控温到液相线以上1-200℃的范围内，将加热保温炉内的原料转移到中间包制备出半固态合金浆料；

第三步：将半固态合金浆料从中间包浇注到晶粒球化板，振动电机驱动振动板的振动而带动晶粒球化板的大幅振动，超声波发生器将高频低幅振动传动给半固态合金浆料，半固态合金浆料在晶粒球化板上做起伏蜿蜒的流动，将半固态合金浆料内形成的晶粒或晶枝进行细化和球形化；

第四步：从晶粒球化板的出液端流出的半固态合金浆料液流落至压铸成型装置的压射料杯内，在一定的速度和压力作用下，压射组件将压射料杯内经细化和球化后的半固态合金浆料压射到半固态成型模具内，冷却成型后开模取件。

与现有技术相比，本发明的半固态合金压铸成型设备包括至少一个加热保温炉、中间包、熔液晶粒控制装置及压铸成型装置，熔液晶粒控制装置包括倾斜可调的晶粒球化板、振动电机、振动板、超声波发生器及支承座，振动板安装于支承座上，晶粒球化板呈浮动地安装于振动板上，多个超声波发生器安装于晶粒球化板的底部，晶粒球化板的上表面至少具有一处向上拱起的弧面，晶粒球化板的顶部设有多个使半固态合金浆料纵向蜿蜒流动的导流体，中间包设于晶粒球化板的进液端上方，压铸成型装置设于晶粒球化板的出液端的下方，生产时，振动电机带动振动板振动，经过传导将大幅振动传递给晶粒球化板，同时超声波发生器将高频低幅振动传递给半固态合金浆料，半固态合金浆料在重力作用下从上至下地在晶粒球化板上流动，在重力、导流体的变向和双重振动等作用下，使得半固态合金浆料内的结晶晶粒或晶枝受到剪切力和翻滚的影响，形成细小的球状晶粒，从而得到晶粒细化处理的半固态合金浆料，从而在压铸成型后，产品的物理化学更加优异。

可理解的是，使用本发明的半固体合金铸件流变成型工艺能够提高半固态合金浆料的晶粒球化率，并使成型后的工件晶体结构更细小均匀。

附图说明

图1是本发明半固态合金压铸成型设备的平面结构示意图。

图2是图1的半固态合金压铸成型设备中熔液晶粒控制装置在剖切晶粒球化板后的平面结构示意图。

图3是图2所示的熔液晶粒控制装置中晶粒球化板一实施例的平面结构主视图。

图4是图2所示的熔液晶粒控制装置中晶粒球化板另一实施例的平面结构主视图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的半固态合金压铸成型设备100包括至少一个加热保温炉10、中间包20、熔液晶粒控制装置30及压铸成型装置40，熔液晶粒控制装置30包括倾斜可调的晶粒球化板31、振动电机32、振动板33、超声波发生器34及支承座35，振动板33安装于支承座35上，晶粒球化板31呈浮动地安装于振动板33上，多个超声波发生器34安装于晶粒球化板31的底部，晶粒球化板31的上表面至少具有一处向上拱起的弧面，晶粒球化板31的顶部设有多个使半固态合金浆料纵向蜿蜒流动的导流体36，中间包20设于晶粒球化板31的进液端上方，压铸成型装置40设于晶粒球化板31的出液端的下方，生产时，振动电机32带动振动板33振动，经过传导将大幅振动传递给晶粒球化板31，同时超声波发生器34将高频低幅振动传递给半固态合金浆料，半固态合金浆料在重力作用下从上至下地在晶粒球化板31上流动，在重力、导流体36的变向和双重振动等作用下，使得半固态合金浆料内的结晶晶粒或晶枝受到剪切力和翻滚的影响，形成细小的球状晶粒，从而得到晶粒细化处理的半固态合金浆料，从而在压铸成型后，产品的物理化学更加优异。优选的是，晶粒球化板31通过浮动机构37安装于振动板33上，举例而言，浮动机构37为一弹簧，但不限于此。举例而言，于本发明实施例中，加热保温炉10只设有1个，加工时，首先精确控制加热保温炉10内的温度，然后将加热保温炉10的转移到中间包20后在以下提及到的机械搅拌器50的辅助作用下，形成富有晶粒的半固态合金浆料。当然根据实际需要，加热保温炉10也可设有2个加热保温炉10，2个加热保温炉10内分别盛装有高温低熔质和低温高熔质的金属，两种同时按比例浇注到中间包20混合时，会形成富有晶粒的半固态合金浆料，故不限于此。举例而言，晶粒球化板31与振动板33之间通过一气缸或油缸进行角度调整，晶粒球化板31相对水平方向的倾斜角度为45°为优，晶粒球化板31选用耐高温、高热导率的材料，举例而言，晶粒球化板31选用铍铜材料。优选的是，晶粒球化板31内设有一温控通道(图中未示)，以方便在温控通道中注入高温流体来控制晶粒球化板31的表面温度。更具体地，如下：

如图1至图4所示，晶粒球化板31的上表面为一波浪形曲面，以使在晶粒球化板31上流动的半固态合金浆料进行充分的翻滚。当然，根据实际需要，晶粒球化板31的上表面也可设为单一弧面，故不限于此。具体地，于本实施例中，如图3所示，导流体36为一多段弯折的片状件，导流体36安装于晶粒球化板31并沿晶粒球化板31从上至下延伸布置，两导流体36之间形成一导流槽38，故在晶粒球化板31上流动的半固态合金浆料在横向和纵向上实现翻滚流动，有利于半固态合金浆料的晶粒细化。当然，根据实际需要，于其他实施例中，如图4所示，导流体36为一凸起结构，晶粒球化板31的上表面设有多行的导流体36，每一行的两导流体36之间呈间隔布置，相邻两行中的每一导流体36之间呈交叉错位布置，这样的布置有力打散在晶粒球化板31上流动的半固态合金浆料，有利于半固态合金浆料的晶粒球化和细化。为了减少振动板33工作时对支承座35的振动影响，振动板33与支承座35之间缓冲隔振器39，举例而言，缓冲隔振器39可设为软性材质的变形件或气囊等，但不限于此。为方便形成半固态合金浆料，本发明的半固态合金压铸成型设备100还包括一与中间包20配合使用的机械搅拌器50，加热保温炉10内装配有测温控温器60。举例而言，压铸成型装置40包括压射组件41、锁模机构42及安装于压射组件41与锁模组件42之间的半固态成型模具43，半固态成型模具43位于晶粒球化板31出液端的下方，以便于将半固态合金浆料压铸成型。需要说明的是，压铸成型装置40的结构已为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。其中，压铸成型装置40的压射速度分为慢速(压射速度位于0.1m/s至0.5m/s之间)，快速(压射速度位于0.5m/s至8m/s之间)，铸造压力在80MPa到220MPa之间，压铸成型装置40在低速高压的环境下压铸半固态合金浆料，能有效大幅减少了产品的气孔和缩孔等缺陷。优选的是，加热包围炉10、中间包20与熔液晶粒控制装置30中两两之间选用机械手进行熔液的输送，但不限于此。

结合附图1至4，对本发明的半固态合金压铸成型设备100的工作原理进行说明：将特定的合金铸锭放到加热保温炉10内并将铸锭加热到液相线以上将其熔化，利用测温控温器60对熔化后的进行温度监控。加热保温炉10内的控温到液相线1-200℃的范围内，接着将加热保温炉10内的液态原料转移到中间包20内，制备出半固态合金浆料。将半固态合金浆料浇注到晶粒球化板31上，振动电机32驱动振动板33的振动而带动晶粒球化板31的大幅振动，超声波发生器34将高频低幅传递给半固态合金浆料，由于受晶粒球化板31上波浪线曲面和导流体36的影响，半固态合金浆料在晶粒球化板31上做起伏蜿蜒的流动，半固态合金浆料在重力、双重振动和导流等多因素影响的作用下，将半固态合金浆料内形成的晶粒或晶枝进行细化和球形化。从晶粒球化板31的出液端流出的半固态合金浆料流落至压铸成型装置40的压射料杯(图中未示)内，在一定的速度和压力作用下，压射组件41将压射料杯内经细化和球化后的半固态合金浆料压射到半固态成型模具43内，冷却成型后开模取件，得到半固态成型的细化晶粒后的产品，工作原理如上所述。

与现有技术相比，本发明的半固态合金压铸成型设备100包括至少一个加热保温炉10、中间包20、熔液晶粒控制装置30及压铸成型装置40，熔液晶粒控制装置30包括倾斜可调的晶粒球化板31、振动电机32、振动板33、超声波发生器34及支承座35，振动板33安装于支承座35上，晶粒球化板31呈浮动地安装于振动板33上，多个超声波发生器34安装于晶粒球化板31的底部，晶粒球化板31的上表面至少具有一处向上拱起的弧面，晶粒球化板31的顶部设有多个使半固态合金浆料纵向蜿蜒流动的导流体36，中间包20设于晶粒球化板31的进液端上方，压铸成型装置40设于晶粒球化板31的出液端的下方，生产时，振动电机32带动振动板33振动，经过传导将大幅振动传递给晶粒球化板31，同时超声波发生器34将高频低幅振动传递给半固态合金浆料，半固态合金浆料在重力作用下从上至下地在晶粒球化板31上流动，在重力、导流体36的变向和双重振动等作用下，使得半固态合金浆料内的结晶晶粒或晶枝受到剪切力和翻滚的影响，形成细小的球状晶粒，从而得到晶粒细化处理的半固态合金浆料，从而在压铸成型后，产品的物理化学更加优异。

可理解的是，使用本发明的半固体合金铸件流变成型工艺能够提高半固态合金浆料的晶粒球化率，并使成型后的工件晶体结构更细小均匀。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种半固态合金压铸成型设备，包括至少一个加热保温炉、中间包、熔液晶粒控制装置及压铸成型装置，其特征在于，所述熔液晶粒控制装置包括倾斜可调的晶粒球化板、振动电机、振动板、超声波发生器及支承座，所述振动板安装于所述支承座上，所述晶粒球化板呈浮动地安装于所述振动板上，多个所述超声波发生器安装于所述晶粒球化板的底部，所述晶粒球化板的上表面至少具有一处向上拱起的弧面，所述晶粒球化板的顶部设有多个使半固态合金浆料纵向蜿蜒流动的导流体，所述中间包设于所述晶粒球化板进液端的上方，所述压铸成型装置设于所述晶粒球化板出液端的下方。

2.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述晶粒球化板的上表面为一波浪形曲面或一弧形面。

3.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述导流体为一多段弯折的片状件，所述导流体安装于所述晶粒球化板并沿所述晶粒球化板从上至下延伸布置，两所述导流体之间形成一导流槽。

4.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述导流体为一凸起结构，所述晶粒球化板的上表面设有多行的所述导流体，每一行的两所述导流体之间呈间隔布置，相邻两行中的每一导流体之间呈交叉错位布置。

5.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述晶粒球化板内设有一温控通道。

6.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述振动板与所述支承座之间缓冲隔振器。

7.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，还包括一与所述中间包配合使用的机械搅拌器。

8.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述加热保温炉内装配有测温控温器。

9.根据权利要求1所述的半固态合金压铸成型设备，其特征在于，所述压铸成型装置包括压射组件、锁模组件及安装于所述压射组件与所述锁模组件之间的半固态成型模具，所述半固态成型模具位于所述晶粒球化板出液端的下方。

10.一种半固态合金铸件流变成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将特定的合金铸锭放到加热保温炉内，将合金铸锭加热到液相线以上以使合金铸锭熔化，利用测温控温器对熔化后的合金浆料进行温度监控；

第二步：加热保温炉内的合金浆料控温到液相线以上1-200℃的范围内，将加热保温炉内的原料转移到中间包制备出半固态合金浆料；

第三步：将半固态合金浆料从中间包浇注到晶粒球化板，振动电机驱动振动板的振动而带动晶粒球化板的大幅振动，超声波发生器将高频低幅振动传动给半固态合金浆料，半固态合金浆料在晶粒球化板上做起伏蜿蜒的流动，将半固态合金浆料内形成的晶粒或晶枝进行细化和球形化；

第四步：从晶粒球化板的出液端流出的半固态合金浆料液流落至压铸成型装置的压射料杯内，在一定的速度和压力作用下，压射组件将压射料杯内经细化和球化后的半固态合金浆料压射到半固态成型模具内，冷却成型后开模取件。

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