[实用新型]一种基于半固态法锡基合金的熔铸一体化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及半固态法和快速冷却的晶粒细化熔铸技术领域，尤其涉及到半固态锡基合金熔铸一体化生产设备。

背景技术

在Sn中添加Ag、Cu、In、Zn、Bi、Sb等元素形成Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Zn、Sn-Bi系、Sn-Sb系合金，可广泛用于无铅电子产业。传统的注浆铸造工艺难免在铸件上带进气泡，而且难以通过快速冷却方式去抑制粗大相的形成，影响铸态合金的塑性和强度，直接影响下一道拉丝成形工艺。

申请号为201010610527.8的中国发明专利，公开了一种低银无铅焊料合金及其制备方法和装置，其采用快速冷却和振动相结合的制备方法，有效地减少了熔程而使合金迅速凝固的方法，但这种单一机械振动模式难以破碎半固态合金的粗大树枝组织，这对锡基合金机械性能的提高受到了限度。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种锡合金在液固区间内介入超声波和机械复合搅拌熔炼和快速冷凝成形的熔铸一体化设备，利用该设备制造的锡合金晶粒细化，塑性好，强度高。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于半固态法锡基合金的熔铸一体化设备，其特征在于：包括保温加热熔炼成形装置、超声波搅拌系统和机械搅拌系统；

保温加热熔炼成形装置包括坩埚上盖、保温加热座体、坩埚模具、探温器、下托盘和控温仪器，坩埚上盖和下托盘分别设置在保温加热座体的上下方，坩埚模具放置在下托盘上且能随着下托盘的上下移动进入和脱离保温加热座体，探温器设置在坩埚模具内且与控温仪器相连接；

超声波搅拌系统包括调频超声波换能器、变幅杆、工作头和超声波发生器，超声波换能器和变幅杆安装在所述坩埚上盖上，工作头置于所述坩埚模具内且上端安装在变幅杆上；

机械搅拌系统包括支架、搅拌杆、固定在搅拌杆下端的搅拌叶片和驱动搅拌杆转动的驱动装置，搅拌杆设置在所述坩埚模具内且上端穿过所述坩埚上盖与支架相连接。

进一步地，所述保温加热座体包括保温座体和设置保温座体上的感应加热丝。

进一步地，所述调频超声波发生器的超声波可调频率为15-25KHz。

进一步地，所述坩埚上盖和下托盘均采用保温材料制成，所述坩埚模具由奥氏体304不锈钢材料制成。所述搅拌杆由不锈钢材料制成。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型通过可将半固态熔炼技术和快速冷却铸造方法相结合，在锡合金半凝固过程切入机械搅拌和超声振荡，两种搅拌方式共同实施，可消除熔池里的任何死区，使液态金属母液某些初生相均匀悬浮浆料中，具有破碎枝晶、增强元素扩散，降低温度梯度和成分过冷以及清除熔体中的气体，两者结合可实现晶粒在各个方向上均匀长大；可实现水冷或油冷等不同的凝固速率，实现细化晶粒的效果。

（2）将坩埚和模具的功能设计成一体化，生产效率高，设备制作和合金制造成本低，这种技术和装置可实现各种半固态锡合金、铝合金、镁合金制造和批量生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的分解示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型一种基于半固态法锡基合金的熔铸一体化设备，包括超声波搅拌系统1、保温加热熔炼成形装置2和机械搅拌系统3。

上述保温加热熔炼成形装置2包括坩埚上盖21、保温加热座体、坩埚模具24、探温器25、下托盘26和控温仪器27。其中，保温加热座体包括保温座体22和设置保温座体上的感应加热丝23。坩埚上盖21和下托盘26分别设置在保温加热座体的上下方，坩埚模具24放置在下托盘26上且能随着下托盘的上下移动进入和脱离保温加热座体。探温器25设置在坩埚模具24内且与控温仪器27相连接。

上述超声波搅拌系统1包括调频超声波换能器11、变幅杆12、工作头13和超声波发生器14，调频超声波换能器11和变幅杆12安装在坩埚上盖21上，工作头13置于所述坩埚模具24内且上端安装在变幅杆12上。本实施例中，调频超声波发生器的超声波可调频率为15-25KHz。

上述机械搅拌系统3包括支架31、搅拌杆32、固定在搅拌杆下端的搅拌叶片33和驱动搅拌杆转动的驱动装置，搅拌杆32设置在坩埚模具24内且上端穿过坩埚上盖21与支架31相连接。搅拌杆32由不锈钢材料制成。