CN205200471U - 复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置 - Google Patents

Abstract

一种复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置，它有一个制备炉，在制备炉内有一个制浆筒，在制备炉的外侧有一个冷却水箱，在冷却水箱的外侧有一个电磁搅拌器，其特殊之处是，在制备炉的一侧有一个与电磁搅拌器配合使用的机械搅拌装置，所述的机械搅拌装置由同质搅拌杆、夹盘、转动机构、支撑臂、支柱及升降机构构成，所述的支撑臂安装在支柱上，夹盘通过转动轴安装在支撑臂的前端，同质搅拌杆对称安装在夹盘上，并位于制浆筒内，转动轴与转动机构相连接，转动机构由电动机和传动装置构成，所述的升降机构由电动机、升降传动装置及螺杆构成，螺杆通过支承座安装在支柱上，并通过升降传动装置与电动机相连接，支撑臂的后端与螺杆相连接。

Description

复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置

技术领域

本实用新型属于一种半固态金属加工设备，特别涉及一种复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置。

背景技术

半固态金属加工技术是上世纪70年代由美国的Flemings教授发明的，采用半固态金属加工技术能近净成形高质、轻量的零件，而且由于其本身的高效率、低能耗、延长模具使用寿命等独特的优点，使其在经济性方面的优势也越来越明显，获得了国内外的广泛关注和研究。半固态金属加工技术的关键环节是半固态合金浆料的制备。数十年来，国内外相继发明了多种半固态浆料制备技术，如机械搅拌法、电磁搅拌法等。机械搅拌法由于搅拌机构容易污染合金，限制了其生产应用。电磁搅拌法是目前生产半固态金属及合金浆料的主要制备方式，但由于电磁感应趋肤效应的存在，合金浆料受到的搅拌力不均匀，制备的半固态浆料初生相组织偏大、分布不均匀，晶粒形貌不圆整，限制了电磁搅拌技术在工业生产中的广泛应用，国内外尝试通过改进电磁搅拌器的设计、搅拌方式，取得了许多有益的研究成果，但均未改变合金熔体受到的搅拌力不均匀，造成浆料组织的不均匀性，未取得技术上的重大突破。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种剪切搅拌均匀、工艺简单、适用范围宽、生产效率高的复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置。

本实用新型有一个制备炉，在制备炉内有一个制浆筒，在制备炉的外侧有一个冷却水箱，在冷却水箱的外侧有一个电磁搅拌器，其特殊之处是，在制备炉的一侧有一个与电磁搅拌器配合使用的机械搅拌装置，所述的机械搅拌装置由同质搅拌杆、夹盘、转动机构、支撑臂、支柱及升降机构构成，所述的支撑臂安装在支柱上，夹盘通过转动轴安装在支撑臂的前端，同质搅拌杆对称安装在夹盘上，并位于制浆筒内，夹盘、电磁搅拌器、制浆筒轴向中心线与制备炉轴向中心线重合，转动轴与转动机构相连接，转动机构由电动机和传动装置构成，带动转动轴旋转，所述的升降机构由电动机、升降传动装置及螺杆构成，螺杆通过支承座安装在支柱上，并通过升降传动装置与电动机相连接，支撑臂的后端与螺杆相连接，在螺杆的驱动下在支柱上移动。

所述的同质搅拌杆为2根同规格、与待处理合金熔体成分相同的铸造棒材，长度为制浆筒长度的1.2～2倍，直径为制浆筒内径的0.1～0.2倍，且两同质搅拌杆相邻距离为制浆筒内径的0.2～0.3倍。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、本实用新型采用电磁、机械复合搅拌，使合金熔体在电磁搅拌力和机械搅拌力的作用下，实现强烈、均匀的搅拌，从而使强制对流下的合金熔体，在合金熔体温度场、溶质场更加均匀和一定的冷却速度条件下，改变初生相的生长方式，获得细小均匀的球状初晶组织浆料。

2、生产工艺简单、控制方便，生产效率高。

3、适用范围宽，本实用新型既适合于铝基合金及其复合材料半固态浆料或坯料的制备，同样适合于其它有色金属及其复合材料、以及黑色金属及其复合材料半固态浆料或坯料的制备。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型有一个制备炉4，制备炉4用耐火材料制成，在制备炉4的耐火材料中还有电加热丝3，用于加热；在制备炉4内有一个制浆筒5，在制备炉4的外侧有一个冷却水箱2，制浆筒5和冷却水箱2均用奥氏体不锈钢、钛或铜等非磁性金属材料制作，制备炉4、制浆筒5及冷却水箱2均为圆筒形；在冷却水箱2的外侧有一个电磁搅拌器1，所述的电磁搅拌器1是旋转磁场搅拌器；在制浆筒5内还有一支热电偶6，用来测量制浆筒5内半固态合金浆料的温度；在制备炉4的一侧有一个与电磁搅拌器1配合使用的机械搅拌装置，所述的机械搅拌装置由同质搅拌杆7、夹盘8、转动机构、支撑臂12、支柱14及升降机构构成，所述的支撑臂12安装在支柱14上，夹盘8通过转动轴9安装在支撑臂12的前端，转动轴9可以在支撑臂12上自由转动，所述的同质搅拌杆7为2根同规格、与待处理合金熔体成分相同的铸造棒材，以避免污染所要制备的合金熔体，同质搅拌杆7的长度为制浆筒5长度的1.2～2倍，直径为制浆筒5内径的0.1～0.2倍，且两同质搅拌杆7相邻距离为制浆筒5内径的0.2～0.3倍，同质搅拌杆7对称安装在夹盘8上，并位于制浆筒5内；所述的夹盘8、电磁搅拌器1、制浆筒5轴向中心线与制备炉4轴向中心线重合；转动轴9与转动机构相连接，转动机构由电动机11和传动装置10构成，带动转动轴9旋转，传动装置10采用皮带轮及皮带传动，也可以采用齿轮或其他形式的传动机构传动；所述的夹盘8、电磁搅拌器1、制浆筒5的轴向中心线与制备炉4的轴向中心线重合；所述的升降机构由电动机13、升降传动装置15及螺杆16构成，螺杆16通过支承座17安装在支柱14上，并通过升降传动装置15与电动机13相连接，所述的升降传动装置15采用皮带轮及皮带传动，也可以采用齿轮或其他形式的传动机构传动；支撑臂12的后端与螺杆16相连接，在螺杆16的驱动下在支柱14上移动。

本实用新型的使用方法是：

以制备A356半固态合金浆料为例，先将放有制浆筒5的制备炉4升温至400℃，开启冷却水箱2的冷却水，以保证电磁搅拌器1正常工作，再开启电机13，将安装有同质搅拌杆7的支撑臂12上升至合适位置；将2根同规格、与待处理合金熔体成分相同、长度为制浆筒5高度的1.5倍、直径为制浆筒5内径的0.15倍的洁净、干燥、常温的A356同质搅拌杆7对称安装在夹盘8上，且两同质搅拌杆7相邻距离为制浆筒5内径的0.25倍；然后将制浆筒5体积2/3的、温度为650℃的A356合金熔体浇入制浆筒5内；开启电机13，使搅拌杆7的下端快速下降至距离制浆筒5底部5mm处，立即同时开启电机11和电磁搅拌器1，电磁搅拌器1产生的旋转磁场方向与同质搅拌杆7的旋转方向相反；电磁搅拌器1输入功率为2.5Kw，频率为20Hz，同质搅拌杆7的旋转速度为400r/min；在制备浆料的过程中，周期性地每隔5～15s，同时改变电磁搅拌器1和同质搅拌杆7的搅拌方向；若浸入合金熔体内的同质搅拌杆7全部熔化，而合金熔体未达到需要温度，则开启电机13，使同质搅拌杆7的下端在转动过程中快速下降至距离制浆筒5底部5mm处，并与电磁搅拌器1周期性反向旋转，直至合金熔体温度达到600℃，就得到了A356合金半固态浆料，制备时间为5min；最后，开启电机13，将同质搅拌杆7提升至一定高度，取出制浆筒5，即可直接移入压铸机、挤压机或锻造机中直接成形，也可以冷却，得到半固态A356合金坯料作为触变成形的原料。

Claims (2)

1.一种复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置，它有一个制备炉，在制备炉内有一个制浆筒，在制备炉的外侧有一个冷却水箱，在冷却水箱的外侧有一个电磁搅拌器，其特征在于，在制备炉的一侧有一个与电磁搅拌器配合使用的机械搅拌装置，所述的机械搅拌装置由同质搅拌杆、夹盘、转动机构、支撑臂、支柱及升降机构构成，所述的支撑臂安装在支柱上，夹盘通过转动轴安装在支撑臂的前端，同质搅拌杆对称安装在夹盘上，并位于制浆筒内，夹盘、电磁搅拌器、制浆筒轴向中心线与制备炉轴向中心线重合，转动轴与转动机构相连接，转动机构由电动机和传动装置构成，带动转动轴旋转，所述的升降机构由电动机、升降传动装置及螺杆构成，螺杆通过支承座安装在支柱上，并通过升降传动装置与电动机相连接，支撑臂的后端与螺杆相连接，在螺杆的驱动下在支柱上移动。

2.根据权利要求1所述的复合外场处理快速制备半固态合金流变浆料或坯料的装置，其特征在于，所述的同质搅拌杆为2根同规格、与待处理合金熔体成分相同的铸造棒材，长度为制浆筒长度的1.2～2倍，直径为制浆筒内径的0.1～0.2倍，且两同质搅拌杆相邻距离为制浆筒内径的0.2～0.3倍。