CN201677026U - 倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，包括其上流淌有金属熔体的倾斜板，其特征在于倾斜板上间隔设有金属熔体流出口，各金属熔体流出口与激冷器相连。在熔炼好的金属液或半固态金属浆料沿倾斜板流淌的过程中，通过倾斜板一侧的各个金属熔体流出口，使对应的金属熔体经流出口进入激冷器，从而获得各个取样位置的试样。本实用新型实现了倾斜法制备半固态金属浆料的实时取样，通过调节倾斜板板面与水平面的夹角、短板数量和长度、底板材质、提拉锥形棒的高度等，使获得的试样满足合适的工艺参数要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种倾斜法制备半固态金属浆料的取样装置，属于金属材料半固态成形技术。
背景技术
在金属凝固过程中，对固液两相共存的温度区间进行剧烈搅拌，或改变金属的热状态，或加入晶粒细化剂，或进行快速凝固，将会得到一种在液态金属母液中均匀悬浮着球状初生固相的固液混合浆料，这种半固态金属浆料具有流变特性，即在外力作用下半固态金属浆料具有很好的流动性，易于通过普通加工方法制成产品，采用这种即非完全液态，又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，称为半固态金属加工技术(Semi-Solid Metalforming，简称SSM)。
半固态金属加工技术是一种高效节能的近终成形新技术，与过热液态金属铸造相比，半固态金属含有一定体积分数的球状初生固相，半固态金属成形零件致密、力学性能高、机械加工量少、模具寿命长；与固态金属锻造相比，半固态金属含有一定体积分数的液相，半固态金属成形零件复杂、易于加工出接近最终形状的的制品(Net-shape)。因此，半固态金属加工工艺的主要优点有：(1)产品晶粒细化，没有粗大的树枝状结晶，可消除内部裂纹、孔隙、成分偏析等铸造缺陷，铸件致密度高，质量均匀；(2)减轻了铸造装置和模具的热负荷，可延长设备寿命和大幅度提高生产率；(3)能直接加工成接近最终形状的制品；(4)与现行工艺相比，半固态加工技术可大幅度缩减制造工序，且生产率高、便于实现自动化等。
由于具有以上优点，半固态金属成形技术的研究及应用引起世界各国的高度重视，采用机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱发熔体激活法、等温热处理法、固液混合铸造法、冷却斜槽法(倾斜板法)等方法，半固态金属成形技术已经被广泛应用于铝基、镁基合金。
倾斜板法制备半固态浆料是将接近液相线以上某一温度的金属液流经金属材料做成的冷却体而被过冷快速形核长大，经过冷却板系列物理冶金作用，获得球状先共晶组织。该方法设备简单，可以解决黑色金属由于熔点高，采用电磁搅拌或机械搅拌法制备半固态浆料时，设备要求非常高且难于满足要求等问题。
金属浆料在倾斜板上的温度、溶质浓度、固相分数等参数的考察是倾斜板冷却体法制备高质量半固态浆料的重要任务，要考察浆料的上述参数，就必须及时取到所需料样，因此取样变得尤为重要。目前采用的取样方法有：在浆料制备过程中将倾斜板放平，之后从留在冷却板上的金属中取样，或者用玻璃吸管直接吸取板上流动的金属熔体，然后放到水中冷却。上述方法在时间上有所迟缓，不能及时取到金属熔体流动过程中的实时样品，给考察带来误差。
发明内容
为克服现有技术中用倾斜法制备半固态浆料时，因其取样时间延迟，不能及时取到金属熔体流动过程中的实时样品，从而难于了解其形成机理等难点，本实用新型提供一种倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置。
解决上述技术问题的技术方案是这样一种倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，包括其上流淌有金属熔体的倾斜板，其特征在于倾斜板上间隔设有金属熔体流出口，各金属熔体流出口与激冷器相连。以便流经各出口的金属熔体自各出口流入对应的取样器中，经冷却液激冷，即可实时获得不同取样位置的试样，从而获得半固态金属浆料在倾斜板任意位置的先共晶相的形态、尺寸和体积分数，再依据相图计算的Scheil定律，计算半固态金属浆料在倾斜板上的温度历史，进而可以计算浆料制备时的热传导过程，为半固态金属后续成形时倾斜板装置的设计、工艺参数的确定提供科学依据。
所述倾斜板由底部的平板及两侧的立板构成断面呈U形的槽体，金属熔体流出口设置在倾斜板的一侧或者两侧的立板上。
所述两两金属熔体流出口间的距离为5～15mm，具体距离视金属熔体成份及物理性质确定。
所述与金属熔体流出口相连的激冷器为其内装有冷却介质的槽体，该槽体位于金属熔体流出口下方，以便金属熔体经流出口直接进入槽体内，并被冷却介质激冷，以保持金属的内部组织。
所述与金属熔体流出口相连的激冷器由导流管或导流槽以及与之相连的其内装有冷却介质的槽体构成，导流管或导流槽的另一端与金属熔体流出口相连，以便金属熔体自流出口经导流管或导流槽进入槽体的冷却介质中被激冷。
所述倾斜板板面与水平面之间构成5～60度的倾斜角度，倾斜板的上端与调温浇注设备相连，下端与成型设备相连，以便通过倾斜角度的调整，控制金属液或半固态金属浆料在倾斜板上的流动速度，从而调节先共晶奥氏体之间、奥氏体与剩余金属液之间的相互冲刷、碰撞程度以及熔体在倾斜板上的停留时间。
所述倾斜板下端口底线与水平面之间构成5～10°的倾斜角度，通过该倾斜角度的调整，控制浆料从流出口流出的速度及流量。
所述倾斜板底部设有油缸或气缸等动力升降器，或者螺杆、丝杆等机械升降器，以便调节倾斜板与水平面之间的倾斜角度。
所述调温浇注设备为现有技术中倾斜板法制备半固态浆料的常规设备，成型设备也为现有技术的常规设备。
所述倾斜板底部的平板材质为灰铸铁、20钢、45钢、不锈钢、石墨或陶瓷，且在其表面涂有石墨涂料。
所述倾斜板底部的平板底部可以安装加热或冷却装置，实现对倾斜板的温度控制。
本实用新型具有下列优点和效果：采用上述方案，可从倾斜板不同位置同时获得半固态金属浆料的实时试样，针对各试样的先共晶相形态、尺寸和体积分数，按照相图计算的Scheil定律，得出半固态金属浆料在倾斜板上的温度历史，进而可以计算浆料制备时的热传导过程，为半固态金属后续成形时倾斜板装置的设计、工艺参数的确定提供科学依据。另外，通过调节倾斜板板面与水平面的夹角，来调节金属液或半固态金属浆料在倾斜板上的流动速度，从而调节先共晶奥氏体之间、奥氏体与剩余金属液之间的相互冲刷、碰撞程度以及熔体在倾斜板上的停留时间，再通过调整倾斜板下端口底线与水平面之间的倾斜角度，来控制浆料从流出口流出的速度及流量；通过各流出口的设置，来研究倾斜板不同长度对组织细化球化的影响；通过更换不同材质、形状的倾斜板底板，来研究倾斜板材质、凹槽半径对组织细化球化的影响；通过对倾斜板的加热或冷却来控制其热传导过程，研究倾斜板温度对组织细化球化的影响。通过综合调节上述参数来控制其物理冶金过程的发生，以获得具有合适的固相分数、球状先共晶奥氏体。
附图说明
图1为本实用新型之结构示意图；
图2为图1中倾斜板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述，但本实用新型之内容并不局限于此。
本实用新型提供的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，包括其上流淌有金属熔体4的倾斜板，倾斜板由底部的平板1及两侧的立板2构成断面呈U形的槽体，槽体由45钢制成，在其内表面涂有石墨涂料，在左侧的立板2上按10mm的间隔设有金属熔体流出口3，各金属熔体流出口3下方分别设有其内装有冷却用的NaCl盐水的槽体8，以便流经各出口3的金属熔体4自流出口3直接进入对应的槽体8中，经NaCl盐水激冷，即可实时获得对应取样位置的试样；所述倾斜板1板面与水平面之间构成30度的倾斜角度10，并通过油缸13进行调节，所述倾斜板1下端口底线12与水平面之间构成5°的倾斜角度11，并通过油缸14进行调节，倾斜板1的下端与常规的成型设备9相连，上端与调温浇注设备7的浇注口相连，调温浇注设备7为现有技术中倾斜板法制备半固态浆料的常规设备，包括炉体7，设于炉体7内的坩埚6，设于炉体上方的活塞杆5，如图1、图2。
工作时：将熔炼好的金属液倒入坩埚5内，经过调温控制金属液至到液相线以上的5～10℃，提拉活塞杆5，金属液4自浇注口流到表面涂有好石墨涂料的倾斜板1上，并沿倾斜板1流淌，经各流出口3进入各对应的槽体8内，被NaCl盐水激冷后，即获得各个取样口位置的试样。
Claims (8)
1.一种倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，包括其上流淌有金属熔体的倾斜板，其特征在于倾斜板上间隔设有金属熔体流出口，各金属熔体流出口与激冷器相连。
2.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述倾斜板由底部的平板及两侧的立板构成断面呈U形的槽体，金属熔体流出口设置在倾斜板的一侧或者两侧的立板上。
3.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述两两金属熔体流出口间的距离为5～15mm。
4.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述与金属熔体流出口相连的激冷器为其内装有冷却介质的槽体，该槽体位于金属熔体流出口下方。
5.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述与金属熔体流出口相连的激冷器由导流管或导流槽以及与之相连的其内装有冷却介质的槽体构成，导流管或导流槽的另一端与金属熔体流出口相连。
6.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述倾斜板板面与水平面之间构成5～60度的倾斜角度，倾斜板的上端与调温浇注设备相连，下端与成型设备相连。
7.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述倾斜板下端口底线与水平面之间构成5～10°的倾斜角度。
8.根据权利要求1所述的倾斜板法制备半固态金属浆料时的取样装置，其特征在于所述倾斜板底部设有油缸或气缸动力升降器，或者螺杆、丝杆机械升降器。
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| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101222 Termination date: 20140513 |