[发明专利]一种制备半固态浆料的装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种制备半固态浆料的装置，属于材料加工技术领域。

背景技术

金属半固态浆料是指液态金属母液中均匀地悬浮着近球形固相颗粒的固液混合浆料。利用金属半固态浆料进行的成形工艺叫作半固态成形。半固态成形技术，自上世纪70年代被美国麻省理工学院Flemings教授等人发现以来，得到广泛的关注和深入的研究。半固态成形技术与传统铸造相比，其液相中含有一定体积分数的固相，结晶潜热小，凝固收缩小。所以其成形的零件组织致密，力学性能高，尺寸精度高能实现近终成形，对模具热冲击小，可以提高模具使用寿命。与传统锻造相比，其含有一定量的液相，变形抗力小，成形力低，可降低成形对设备及模具的要求，所以可成形复杂零件。正是由于半固态成形具有以上一系列优点，其研究和应用引起了世界的广泛关注和高度重视。在这项技术中，制备半固态浆料是其成形的基础。因此涌现出了大量半固态浆料的制备方法。

目前半固态浆料的制备方法主要有：机械搅拌法、电磁搅拌法、超声波振动法、过流冷却法、转棒诱导形核法、应变诱导熔体激活法、变质处理法等。现有制浆方法中存在着成本高，或者流程长，或者不能连续制备浆料，或者得不到均匀的浆料的问题，这些问题很大程度上是由于没有合适的装置进行制备造成的。例如，倾斜板过流冷却制备半固态浆料，设备成本低，生产方便，但只能获得一种固相率，形状因子都比较好的半固态浆料；双螺旋剪切法设备成本偏高；电磁搅拌法虽然是目前主流制浆方式，但能量利用率偏低，造成生产成本偏高，也不能连续制备半固态浆料。

发明内容

本发明采用激冷、恒温剪切共同作用来制备半固态浆料，可使浆料的初生相颗粒更细小，分布均匀，并且通过不同温度下的剪切，能获得不同固相率的半固态浆料，本装置结构集成度高，缩短了制浆流程，也在很大程度上节约了制浆成本。

本发明的目的在于提供一种制备半固态浆料的装置，包括熔炼炉1、石墨柱塞2、导流管3、进气管4、密封盖Ⅰ5、上转筒6、冷却管10、中间绝热筒12、带轮13、加热装置14、下转筒15、中心柱16、浆料收集漏斗17、电动机18、传动带19、支架21、密封盖Ⅱ22、出气管24、阀门25；熔炼炉1设置在支架21顶部，熔炼炉1底部设有导流管3，导流管3入口处设有石墨柱塞2，用于开关导流管3，控制金属熔体流入上转筒6的速度，导流管3另一端伸入上转筒6内部，上转筒6顶部设置密封盖Ⅰ5，密封盖Ⅰ5上面设有进气管4，上转筒6外部设有冷却管10，冷却管10固定在支架21上，上转筒6下端连有中间绝热筒12，中间绝热筒12外部设置带轮13，带轮13通过传动带19与电动机18连接，中间绝热筒12另一端连接下转筒15，下转筒15外部设有加热装置14，下转筒15内部设有中心柱16，下转筒15底部设有浆料收集漏斗17，中心柱16固定在浆料收集漏斗17内壁上，浆料收集漏斗17固定在支架21上，中心柱16和浆料收集漏斗17设有保温装置，浆料收集漏斗17上设有密封盖Ⅱ22，浆料收集漏斗17上部设有出气管24，浆料收集漏斗17底部设有阀门25。

所述上转筒6通过轴承Ⅰ7设置在支架21上，下转筒15通过轴承Ⅱ23设置在支架21上。

所述冷却管10内壁与上转桶6外壁之间留有间隙，冷却管10与上转筒6之间上下两端设有旋转密封圈8。

所述冷却管10下端设有进水管11，上端设有出水管9。

所述加热装置14为电加热管，通过电刷20供电。

所述中心柱16和浆料收集漏斗17的保温装置分别设置在其内部，保温装置为电加热管，电加热管外部通电实现加热。

所述下转筒15和中心柱16所形成的狭缝宽度为3-10mm，通过更换不同直径的中心柱16达到狭缝宽度不同的目的，中心柱16在下转筒15内上下自由移动，调节狭缝的高度，以改变浆料均匀化剪切时间，以保证不同合金皆能充分剪切。

所述电动机18为调速电机，通过调节电机转速为500-3000r/min，使转筒的转速为500-3000r/min。

所述上转筒6为熔液快速形核区，下转筒15是浆料均匀化剪切区。

所述保护气体由进气管4进入，由出气管24排出，在整个半固态浆料制备过程中始终有保护气体保护，避免金属液氧化。