[实用新型]变径分级强冷制备半固态金属浆料或坯料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及变径分级强冷制备半固态金属浆料或坯料的装置，属金属成形技术领域。

背景技术

目前，我国汽车工业正从载重卡车向轻型汽车和轿车发展的战略转移。铸件在汽车工业中占有重要地位，铸件重量约占汽车自重的20％--30％。当前，随着全球性的能源紧张和生态环境的日益恶化，要求汽车的重量轻、油耗省和尾气排放低的呼声越来越高。因此，汽车工业的发展趋势是用轻合金取代传统的黑色金属材料，如钢和铸铁，实现汽车的轻量化和节能化。因此，发达国家汽车工业对铝合金和镁合金等轻金属的需求量越来越大。轿车工业中铝合金铸件在2001年占整个铸件总量的50％左右，甚至出现全铝发动机和全铝车身。现在我国已将汽车工业的发展正式列入国民经济支柱产业，可以相信在不久的将来，我国的汽车用铝合金铸件的需求量将大大增加，而现在使用的铝合金铸件所占份额还不到发达国家的四分之一。我国四大引进轿车车型(桑塔纳、捷达、富康、夏利)的汽缸盖、制动泵和变速箱箱体等铸件是国产化的关键零件。国内生产铝铸件大多采用较复杂的低压铸造工艺，废品率高达25％，这种工艺生产率低。对铝合金铸件在铸型中的凝固特性及其铸造工艺的研究也较薄弱。

半固态金属加工技术是20世纪70年代发展起来的一种金属成形新工艺，它将制备的非枝晶半固态金属坯料，经再次加热到半固态进行挤压或压铸成形。由于半固态金属在成形前已是固液两相共存，易于均质变形，且高粘度的半固态浆料可以在填充时不发生紊流而平稳充型，同时半固态金属坯料的初生相为球状而使变形抗力显著下降，使铸件的加工性能和内在质量都优于常规铸件；该工艺还可以制造近终形制品。

半固态成形的工艺路线有两条：一条是将获得的半固态金属浆料在保持其半固态温度的条件下直接进行半固态成形，通常被称为流变铸造(Rheocasting)另一条是将半固态浆料冷却凝固成坯料后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工，通常被称为触变成形(Thixoforming)。在实际工业生产中，主要采用后一种工艺。最近又研究和开发成功几种直接触变成形(Thixomolding)的新工艺。

实现上述的两种半固态成形方法的首要条件是要获得理想的半固态金属浆料，为此，国内外开展了广泛的研究与竞争，目前已有制浆方法有以下几种：新MIT工艺、冷却斜槽法、双螺旋流变注射成形法、剪切-冷却-轧制法、不同液体混合法、近液相线铸造法、电磁搅拌和应变诱发熔化激活等方法。这些方法虽各具有不同的特点的同时，在工业化生产中，还存在一定困难，如金属液体的氧化(冷却斜槽法、剪切-冷却-轧制法)，工艺控制的难度大、工艺的稳定性差(如近液相线铸造法、不同液体混合法)，设备的投资大、坯料尺寸受限制(如电磁搅拌和应变诱发熔化激活)，同时有些技术还受到技术垄断因素的影响，这些因素导致了半固态浆料或坯料的制备成本较高。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种变径分级强冷制备半固态金属浆料或坯料的装置。

本实用新型采取的技术方案是：它的结构包括中间包、一级水冷套管、连接器、二级水冷套管和铸模，其特征是在一、二级水冷套管内连有直径不同的冷却钢管，一级冷却钢管上端与中间包连接，下端与连接器连接，二级冷却钢管上端与连接器连接，下端连接铸模，一级冷却钢管直径为8～25mm，长度为200～600mm，二级冷却钢管直径为16～35mm，长度为200～600mm。

本实用新型的优点是：(1)装置制作简单；(2)金属液体冷却过程中无二次氧化，保证半固态金属坯料的质量；(3)操作方便；(4)适用范围广。

附图说明

附图为本实用新型的结构示意图；

图中1.中间包2.热电偶3.金属液体4.一级冷却钢管5.一级水冷套管的出水口6.一级水冷套管7.一级水冷套管的进水口8.连接器9.热电偶10.二级冷却钢管11.二级水冷套管的出水口12.二级水冷套管13.二级水冷套管的进水口14.半固态成型坯料15.铸模。

具体实施方式

本实用新型包括中间包、一级水冷套管、连接器、二级水冷套管和铸模。在一、二级水冷套管内连有直径不同的冷却钢管，一级冷却钢管上端与中间包连接，下端与连接器连接，二级冷却钢管上端与连接器连接，下端连接铸模，一级冷却钢管直径为8～25mm，长度为200～600mm，二级冷却钢管直径为16～35mm，长度为200～600mm。在使用时，将熔化后的金属液体注入中间包1内，金属液体2通过一级冷却钢管4冷却后，进入连接器内8，连接器内的金属液体再通过二级冷却钢管10的冷却后进入铸模内，形成半固态成型的浆料或在铸模中形成半固态成型坯料14。