CN200995267Y - 镁半固态浆料制造设备 - Google Patents

Abstract

一种镁半固态浆料制造设备包括有计量腔和搅动腔，在计量腔与搅动腔之间由连接闸阀连接。在计量腔内部设有由可编程控制器控制的活塞，在搅动腔内部设有可恒定旋转的金属栅格混合器，用于避免树枝状微结构的形成。所述计量腔的温度维持在液相线温度以上，以便防止在熔融镁合金内部固态颗粒结构的形成。搅动腔内的温度保持在固相线和液相线温度之间，在熔融镁合金内部获得期望的固态部分。该设备可以与传统冷腔模铸机结合使用，以便执行流变模铸过程。即可将炉中准备的熔融态的镁合金将转化为具有细密和均匀球状微结构的半固态浆料，而该半固态浆料用作传统冷腔模铸的原料，能够产生高强度、良好表面质量、良好尺寸精度和低气孔率的镁组件。

Description

镁半固态浆料制造设备

技术领域

本实用新型涉及一种镁半固态浆料制造设备。

发明背景

镁合金由于具有高的强度重量比、振动吸收性、良好导热性等等性能，而被广泛应用于许多不同工业中，并带来机械性能的显著提高。然而，诸如热室和冷室压铸之类的加工技术会产生高的气孔率、低的尺寸精度、差的表面光洁度而限制了镁合金的应用。包括来自Thixomat公司的触融成型、来自SodickPlustech有限责任公司的镁注射成型以及触融成形(美国专利No.6089846，中国专利申请No.200410000987.3)在内的第一代半固态镁加工技术已被公开，但这三种半固态加工技术都是通过加热固态镁合金原料为半固态的触融加工方法，其中触变状态的镁合金是在相当少湍流和更高粘性的情况下注射入金属模具/铸模，尽管能获得的产品具有强度高、表面质量和气孔率得到改进的优点，但是依旧具有许多限制和不足，例如，需要频繁修补、需要具有严密尺寸公差的特别加工原料、需要具有特定内部颗粒结构的特别加工原料等等。而用于加工特定内部颗粒结构的特别加工原料具有结构复杂，成本高的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能提供符合上述要求加工原料的镁半固态浆料制造设备。

本实用新型中的镁半固态浆料制造设备包括有计量腔、搅动腔和可编程控制器，

所述计量腔在其顶部设有进口通道，在该进口通道中设有进口阀，所述计量腔在其外壁上设置有由所述可编程控制器控制的加热元件和热电偶，所述计量腔内部的温度控制在维持熔融镁合金呈液态的液相线以上的温度，在所述计量腔内部设有由所述可编程控制器控制的活塞；

所述搅动腔在其外壁上设置有由所述可编程控制器控制的加热元件和热电隅，所述搅动腔内部的温度控制在维持熔融镁合金呈半固态(即固相线和液相线之间)的温度，所述搅动腔的内部设置有一可使所述半固态镁浆料为细密和均匀的球状微结构浆料的金属栅格混合器，该金属栅格混合器由所述可编程控制器控制，所述搅动腔在其底部设有一排放通道，在该排放通道处设有一排放闸阀；

在所述计量腔与所述搅动腔之间通过一连接闸阀连接。

所述金属栅格混合器由多块不同方向的板形成，并且在不同位置板的倾斜角度不同。

本实用新型中的镁半固态浆料制造设备首先控制熔融镁合金的温度处于液相线温度即100％液态而没有固态部分以上的数值。此后，温度再进一步减小并且控制在固相线和液相线之间的温度，使得部分固态镁合金出现，再通过恒定旋转的金属栅格混合器提供的搅动过程，使部分的固态镁合金产生细密和均匀的球状微结构，从而能够产生高强度、良好表面质量、良好尺寸精度和低气孔率的镁组件。

附图说明

图1是本实用新型中镁半固态浆料制造设备的结构示意图；

图2A-图2D是本实用新型中镁半固态浆料制造设备的动作示意图；

图3是本实用新型中金属栅格混合器的结构示意图，在该图中示出不同阶段组成混合器的板的结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型中的具体实例作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型中的镁半固态浆料制造设备包括两个腔：计量腔1和搅动腔2，在计量腔1与搅动腔2之间通过设有闸阀3的通道15连结，利用闸阀3的往复运动可以关闭或打开设在计量腔1与搅动腔2之间的通道15。

计量腔1的外壁设有由可编程控制器进行精度控制的加热元件4，同时通过安装在计量腔1处热电偶5来监测计量腔1内部的温度，并将所测量的数值传送到可编程控制器，再由可编控制器控制加热元件4，使计量腔1内部的温度控制在镁合金呈液态的液相线以上的温度。在计量腔1的顶部装配有进口通道6，在该进口通道6中安装有进口闸阀7，利用进口闸阀7的启动，能够允许熔融的镁合金通过进口通道6流入计量腔1内。在计量腔1内部设有活塞8，当向前驱动该活塞8时可以把预冷的熔融镁合金送入搅动腔2内，而在向后抽动时可以使熔融镁合金进入计量腔1内。活塞8的行程由可编程控制器精确控制。由于可编程控制器为现有技术，且对本技术领域的技术人员来说，是很容易实现的，因此对可编程控制器的结构与原理不再详细说明。

搅动腔2的外表面设有由可编控制器进行精度控制的加热元件9，同时设有用于监测温度的热电偶10。在搅动腔2内部设有金属栅格混合器11，如图3所示，该金属栅格混合器11由多块不同方向的板形成，并且在不同位置板的倾斜角度不同。该金属栅格混合器通常可以是用于混合塑性注射熔融物的由金属栅格制成的静态混合器，该静态混合器为现有产品，在此不再详细说明。该金属栅格混合器11由设在搅动腔2外部的致动器(图中未示出)驱动旋转，以便为半固态浆料提供连续的搅动过程。

金属栅格混合器11的旋转速度由可编程控制器精确控制。位于搅动腔2前部位置处设有排放通道12，在该排放通道12处装配有排放闸阀13。该排放闸阀13的启动可允许半固态浆料排放入冷腔模铸机的压射缸。

本实用新型中闸阀3、7、13及活塞8等的运动均由液压、气压或电力驱动，并由可编程控制器精确调节和控制。其中液压、气压或电力驱装置可以是液压缸、液压马达、伺服马达、齿轮电动机等等的典型致动装置。

如图2A至图2D所示，本实用新型中镁半固态浆料制造设备的工作原理与操作过程如下：

当新循环开始时，开启进口闸阀7，调节活塞8向后移动，使熔融镁合金的受控量能够从炉体载入计量腔1内。在装载期望量的熔融镁合金之后，闭合进口闸阀7。利用加热元件4和热电偶5控制在计量腔1内部的温度在镁合金液相线温度以上(例如对镁合金AZ91来说是595℃)。因此，从炉体进入的熔融镁合金在计量腔1内被预冷到该特定温度后准备被送入搅动腔2内。

接着，开启连接闸阀3，打开设在计量腔1与搅动腔2之间的通道15。同时，开启排放闸阀13，驱动活塞8向前移动，把预冷的熔融镁合金送入搅动腔2内。此时原先留在搅动腔2内的球状微结构半固态浆料通过排放通道12排放，被排放的球状微结构半固态浆料的量通过活塞8的向前行程进行控制。

最后，送入搅动腔2内的预冷熔融镁合金将进一步被冷却到固相线温度(例如对于AZ91来说470℃)和液相线温度(例如对于AZ91来说595℃)之间的特定温度范围，得到一定数量的固体颗粒结构。在镁合金浆料内部形成的固态部分的数量取决于搅动腔2的温度。例如，45-50％固态部分对于AZ91来说温度需在570-580℃之间。根据来自热电偶10的反馈信号，由可编程控制器调整加热元件9的功率输出，并因此能够获得期望的和受控的温度。

为了避免在冷却过程中在镁浆料内部形成树枝状微结构，本实用新型中的镁半固态浆料制造设备在搅动腔2内设置有金属栅格混合器11，该金属栅格混合器在可编程控制器的控制下以恒定速度旋转，使得浆料在金属栅格混合器11内部剪切，并在搅动过程中产生均匀和细密的球状微结构。

本实用新型中镁半固态浆料制造设备的搅动腔2的储存容量大于活塞8的最大送料量，以便提供充分的转变阶段，使得在搅动腔2内部几个循环之后预冷熔融镁合金能够完全转化为细密和均匀的球状微结构半固态浆料。

在半固态浆料被排放之后，排放闸阀13和连接闸阀3然后闭合并从而准备下一循环。

本实用新型中的镁半固态浆料制造设备改变了现有直接加热固态镁合金原料为半固态的触融加工方法，从而克服了触融加工方法面对的技术和经济困难，因半固态金属加工的流变方法是由镁浆料固化的镁合金微球体构成，具有均匀微结构、均匀化学组成的特定性能使得最终产品没有气孔并且极大减小诸如热裂纹之类的瑕疵。

综上所述，本实用新型中的镁半固态浆料制造设备具有下述优点：

1、由于金属栅格混合器的旋转速度、活塞的送料速度和行程是可调节的，因此使得浆料制造设备的生产能力能够匹配不同的下游压铸生产量。

2、金属栅格混合器能够由用于混合塑性注射熔融物的由金属栅格制成的标准商业现有静态混合器修改而成，具有结构简单、使用方便的优点。

3、所有加工在闭合系统中执行，能够容易避免镁的氧化。

Claims (2)

1、一种镁半固态浆料制造设备，包括有计量腔、搅动腔和可编程控制器，其特征在于：

所述计量腔在其顶部设有进口通道，在该进口通道中设有进口阀，所述计量腔在其外壁上设置有由所述可编程控制器控制的加热元件和热电偶，所述计量腔内部的温度控制在维持熔融镁合金呈液态的液相线以上的温度，在所述计量腔内部设有由所述可编程控制器控制的活塞；

所述搅动腔在其外壁上设置有由所述可编程控制器控制的加热元件和热电隅，所述搅动腔内部的温度控制在维持熔融镁合金呈半固态的温度，所述搅动腔的内部设置有一可使所述半固态镁浆料为细密和均匀的球状微结构浆料的金属栅格混合器，该金属栅格混合器由所述可编程控制器控制，所述搅动腔在其底部设有一排放通道，在该排放通道处设有一排放闸阀；

在所述计量腔与所述搅动腔之间通过一连接闸阀连接。

2、根据权利要求1中所述的镁半固态浆料制造设备，其特征在于：所述金属栅格混合器由多块不同方向的板形成，并且在不同位置板的倾斜角度不同。

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