[实用新型]低过热度高效激冷制备半固态金属浆料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低过热度高效激冷制备半固态金属浆料的装置。 

背景技术

在半固态金属（或合金）成型技术中，具有球状初生相的半固态金属浆料或坯料的制备处于最核心的位置。降低浆料的制备成本并缩短其工艺流程是目前乃至今后若干年里半固态金属成型技术的发展方向，而在线快速制备浆料是该技术工程化和产业化关注的焦点。 

目前，现有半固态金属浆料的制备方法（包括制浆的专门装置或设备）主要有以下几种：机械搅拌法、电磁搅拌法、倾斜板法、液相线铸造法、化学晶粒细化法、旋转滚筒法、超声波处理法、喷射沉积法、阻尼管法、蛇形通道法、金属熔体混合法等等。其中，能够或者正在产业化或商业化的半固态金属成型设备却鲜见媒体报道，大多数还处于研发和试制阶段。 

机械搅拌法几乎可以制备所有的半固态金属浆料或坯料，但这种制备方法的主要缺点是：搅拌室和搅拌棒寿命短、金属熔体容易受污染等，所以机械搅拌法也仅仅应用在镁合金的半固态浆料或坯料的制备当中。电磁搅拌法+连续铸造法是目前研究得最成功的一种方法，在实际半固态金属触变成形应用中仍然占据主导地位。这种制备方法的主要缺点是：电磁搅拌中的电磁效率很低，电磁能耗很高，因此半固态金属坯料的制备成本较高，而且还需要专门的电磁搅拌设备。倾 斜板法就是将一定过热度的液态金属浇注到具有一定倾斜角的冷却平板上，在倾斜板的下端放置浆料的收集坩埚，这种方法是利用倾斜板的激冷作用来制备半固态金属浆料，但金属液容易在倾斜板的表面结壳。液相线铸造法就是使金属温度在液相线附近进行浇注，利用瞬间大量异质形核来制备半固态浆料，该方法对其它控制形核法的发明具有重要启发意义。化学晶粒细化法，由于形核剂的加入通常都是以杂质的形式存在，因而改变了金属的性质，并且增加了工艺操作程序以及提高了生产成本等，因此该技术的应用也将受到限制。旋转滚筒法同时具有机械搅拌和滚筒内壁激冷的效果，半固态浆料质量优良，但鲜见生产应用的媒体报道。超声波处理法，其基本原理是利用超声波扰动金属的凝固过程，细化金属晶粒，获得球状初生晶的半固态金属浆料。喷射沉积法，该方法是采用高压惰性气体将金属熔体流雾化成大量的细小溶滴，这些小溶滴在高速气流的作用下定向飞行一段距离并迅速冷却，在其未完全凝固前撞击到基板上，由于撞击产生的剪切力足以打碎溶滴内部形成的枝晶，致使凝固后的材料具有细小晶粒，与其它几种方法相比，喷射沉积法成本较高，只适用于制备特殊要求的大尺寸坯料。阻尼管法和蛇形通道法都是利用管道内壁的激冷作用来制备半固态浆料，但用于生产还鲜见媒体报道。总之，这些方法中除了机械搅拌法、电磁搅拌法和倾斜板法比较成熟外，其它方法或生产成本较高、或本身仍需产业化论证，同时也鲜见专业化的设备报道。 

发明内容

为了克服现有半固态金属浆料制备方法中存在的生产成本高、缺少产业化论证且工艺流程太长等的缺点，本实用新型提供一种能够在线快速定量制备中等或低固相分数的低过热度高效激冷制备半固态金属浆料的装置。 

本实用新型采用的技术方案是： 

低过热度高效激冷制备半固态金属浆料的装置，包括与制备坩埚配合的定量取汤机，制备坩埚内设有测量金属液的温度的温度传感器，其特征在于：还包括浆料制备系统、倾倒系统和控制系统，所述控制系统控制所述浆料制备系统与所述倾倒系统； 

所述浆料制备系统包括第一支撑架和设在所述第一支撑架上的升降机构、旋转机构和激冷系统；所述的激冷系统包括带盲孔的空心棒，空心棒内通入用于输送冷媒的气管；所述的空心棒连接所述的旋转机构和升降机构； 

所述倾倒系统连接所述的制备坩埚，以倾倒所述的制备坩埚内的金属液； 

所述的温度传感器向所述的控制系统输出金属液的温度值，所述的升降机构、旋转机构、气管的开关、倾倒系统均连接所述的控制系统；当所述的空心棒下降进入金属液时，控制系统开启所述的气管的开关，向空心棒内通入冷媒，同时控制系统启动旋转机构，令空心棒旋转，防止激冷晶在空心棒表面停留结壳；当金属液温度达到预定值时，所述的控制系统向旋转机构和升降机构发出指令，空心棒自动停止旋转且上移至初始位置，同时控制系统向倾倒系统发出倾倒制备坩 埚的指令。 

进一步，所述控制系统包括控制柜和设在所述控制柜内的温度显示器、交流变压器、变频器、电磁控制阀、接触器、PLC控制器和开关；所述温度显示器、交流变压器、变频器、电磁控制阀、接触器和开关均与所述PLC控制器电连接；所述温度显示器显示温度传感器感应到的温度；所述变频器调节所述空心棒的转速；所述电磁控制阀分别用于控制所述升降机构和所述推出机构的运动；所述开关包括浆料制备系统的开关、气管的开关和倾倒开关。