制造半固态金属泥浆的装置的制作方法

专利名称：制造半固态金属泥浆的装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种制造半固态金属泥浆的装置，且较特别的是，有关于一种制造包含细小且均匀球粒的固态及液态混合的半固态金属泥浆的装置。
背景技术：
半固态金属泥浆(Semi-solid metallic slurries)是以又称为流变铸造(rheocasting)/触融成形(thixoforming)的触融成形方式，以固态及液态混合的状态所成形的半成品的一种金属材料。半固态金属泥浆包括以适当比率在半固态温度范围内，在液态悬浮的固体球粒(spherical solidparticles)，由于其触变(thixotropic)特性，可因一小外力而变形，且由于其高度流动性(fluidity)，所以可像液体一样容易铸造(cast)。流变铸造是一种通过铸造(casting)或锻造(forging)，以一预定粘度(viscosity)，从金属泥浆制造钢坏(billets)或成品(final products)的处理程序。触融成形是一种包括再热钢坏(reheating billets)，从流变铸造制造回半熔融(semi-molten)金属泥浆，以及将金属泥浆铸造或锻造，以制造成品的处理程序。
相较于如铸造或锻造的使用熔融金属的一般成形方法，像这样的流变铸造/触融成形具相当优点。因为用在流变铸造/触融成形中的半固态/半熔融金属泥浆，具有较熔融金属还低温之下的流动性，因此可降低模铸(die)铸造温度，借此可延长模铸使用寿命。此外，当经由一个汽缸(cylinder)，将半固态/半熔融金属泥浆压模(extruded)时，比较不会发生紊流(turbulence)的现象，所以在铸造期间会结合较少空气。因此，可避免在成品中产生空穴(air pockets)。此外，使用半固态/半熔融金属泥浆亦可降低凝固(solidification)期间的收缩(shrinkage)，因此可改善工作效率、机械特性、反腐蚀(anti-corrosion)、以及减少产品重量。因此，像这样的半固态/半熔融金属泥浆，可用来当成一种制造汽车、飞机、电器、电子信息通讯仪器领域的新材料。
如上所述，半固态金属泥浆会用在流变铸造与触融成形两种方式。详细地说，将熔融金属以一预定方法凝固所得的半固态泥浆是用在流变铸造，而通过再热固态钢坏所得的半熔融泥浆是用在触融成形。在本发明的规格说明中，“半固态金属泥浆”代表在金属液态温度与固态温度之间的温度范围内的固态与液态混合状态，经由凝固熔融金属，用流变铸造所制成的金属泥浆。
在公知的流变铸造中，当冷却(cooling)时，会在低于液态温度的温度下搅拌熔融金属，借以将树枝状(dendritic)的结构打破形成适用于流变铸造的球粒，例如使用机械搅拌、电磁搅拌、气泡搅拌(gasbubbling)、低频、高频、或电磁波振动、电击激发(electric shockagitation)、等等的方法。
举例而言，美国专利第3,948,650号揭露一种制造液态及固态混合物的方法与装置。在该法中，当冷却并且等待凝固时，会猛烈地搅拌熔融金属。在本专利中所揭露的制造半固态金属泥浆的装置使用一个搅拌器(stirrer)，使具有预定粘度的固态及液态混合物产生流动，借以打破其树枝状结构，或是打破分散在固态及液态混合物中的树枝状结构。在该法中，在冷却期间所成形的树枝状结晶结构会被打破，并且当成其球粒核心(nuclei)使用。然而，因为在冷却初期会产生凝固潜伏热量，所以该方法会引起低冷却率、制造时间增加、混合槽温度分配不均、以及结晶结构不均匀的问题。在半固态金属泥浆制造装置中所施加的机械搅动，本来就会产生混合槽温度分配不均的问题。此外，因为该装置是在一腔室(chamber)中运作，所以很难连续执行后续处理。
美国专利第4,465,118号揭露一种制造半固态合金泥浆的方法与装置。该装置包括一个绕线电磁场施加器(coiled electromagnetic fieldapplication unit)、一个冷却集合管(cooling manifold)、以及一个朝内部顺序成形的铸模(die)。其中，熔融金属连续倒入容器，而且冷却水会经由冷却集合管流入，借以冷却铸模外墙。当制造半固态合金泥浆时，会经由铸模的上部开口注入熔融金属，并且使用冷却集合管将其冷却，因此可在铸模中产生一个凝固区(solidification zone)。当通过电磁场施加单元施加磁场时，就会冷却并且打破成形在凝固区中的树枝状结晶结构。最后，会从泥浆成形铸块(ingots)，并且接下来经由该装置的下端拉出铸块。该方法与装置的基本技术原理是施加振动(vibration)，借以打破凝固后的树枝状结晶结构。然而，该方法会引起如使处理变得更加复杂与不均匀球粒的各种问题。在该制造装置中，因为熔融金属是连续供应以成长铸块，所以很难控制金属铸块的状态与整个处理程序。此外，在施加电磁场之前，是使用冷水冷却铸模，所以铸模的表面与核心区域之间会存在很大的温度差异。
其它为熟习相关技艺者所熟知的流变铸造/触融成形方法将在以后说明。然而，所有方法都是根据在成形之后打破树枝状结晶结构，以产生球粒核心的技术原理。因此，会产生如上述说明的其它专利中所产生的问题。
美国专利第4,694,881号揭露一种制造触变材料的方法。在该法中，会将一合金加热至合金的所有金属成分都处于液态的温度，而且所产生的熔融金属会被冷却到介于其液态与固态温度之间的温度。接下来，熔融金属会承受一剪力(shearing force)，其力量足以打破在熔融金属冷却期间所成形的树枝状结构，借此生产触变材料。
日本专利申请案早期公开第Hei.11-33692号揭露一种制造用于流变铸造的金属泥浆的方法。在该法中，熔融金属会供应至温度大约为接近其液态温度或高于其液态温度摄氏50度的一容器。接下来，当至少有部分熔融金属达到较其液态温度为低的温度时，也就是至少有部分熔融金属在低于其液态温度的温度下开始冷却时，熔融金属会承受一个如超音波振动的力量。最后，熔融金属会缓慢冷却成包含球粒的金属泥浆。该方法同时使用一种如超音波振动的实际外力，借以打破在冷却初期所长成的树枝状结构。针对该点而言，如果铸造温度高于液态温度，则很难成形球粒结构以及快速冷却熔融金属。再者，该方法也会造成不均匀表面与核心结构。
日本专利申请案早期公开第Hei.10-128516号揭露一种触变金属的铸造方法。该方法包括将熔融金属加载容器，并且使用一个浸入于熔融金属中的振动棒(vibrating bar)振动熔融金属，借以将其振动力直接传送至熔融金属。在成形一个包含核心，处于低于其液态温度的温度范围内的温度的半固态与半液态熔融合金之后，熔融合金会冷却至在其温度下具有预定液态成分的温度，并且接下来保持30秒到60分钟不动，让核心成长，借此产生触变金属。然而，该方法提供大约为100微米(mm)的相当大球粒，并且需要较长处理时间，而且无法成形在较预定尺寸为大的容器中。
美国专利第6,432,160号揭露一种制造触变金属泥浆的方法。该方法包括同时控制冷却与熔融金属搅拌，以成形触变金属泥浆。详细地说，在将熔融金属加载混合容器之后，配置于混合容器附近的一个固定装置(stator assembly)会开始动作，以产生一个足够快速搅拌容器中的熔融金属的一个磁势力(magnetomotive force)。接下来，使用一个配置于混合容器附近，用来精确控制混合容器与熔融金属温度的热铸坑(thermal jacket)装置，快速冷却熔融金属。在冷却期间，熔融金属会以当熔融金属的固态成分很低时，以高搅动率搅动，而在当固态成分增加时，提供较大磁势力的方式连续搅动。
大部分上述的制造半固态金属泥浆的公知方法与装置，在冷却处理期间都是用剪力来打破树枝状结构，使其成为球粒结构。因为如振动的外力是在至少有部分熔融金属在低于其液态温度的温度下开始冷却时才施加，而且因为初始凝固层的成形，所以会产生潜伏热量。因此，上述的方法与装置具有如降低冷却率与增加制造时间的许多缺点。此外，因为在容器内墙与中心之间具不均匀温度，所以很难成形精细且均匀的金属球粒。因此，如果不适当控制加载容器的熔融金属温度，该结构性的金属球粒的不均匀现象会更加严重。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用来制造包含精细且均匀球粒的半固态金属泥浆的装置，该装置可改善能源效率与机械特性、降低成本、方便铸造、并且缩短制造时间。
本发明更加提供一种在短时间之内制造高品质半固态金属泥浆的装置，该装置可轻易且方便地应用于后续处理程序。
本发明更加提供一种用来以方便方式制造与卸出(discharging)高品质半固态金属泥浆的装置。
根据本发明一方面，本发明提供一种制造半固态金属泥浆的装置。该装置包括至少一个套筒(sleeve)，该套筒具有两端，而且熔融金属经由其一端，以液态方式加载套筒；一个搅拌器(stirring unit)，将一电磁场施加至套筒中的熔融金属；以及一个闸板(shutter)，将套筒的另一端关闭，以成形一个套筒基座(base)，并且开启套筒基座，借以在制造泥浆之后，将其从套筒卸出。
根据本发明特定实施例，闸板可为固定于套筒另一端的一个制动器(stopper)。闸板亦可为插入套筒另一端，并且可上下移动的一个柱塞(plunger)。该装置可更加包括一个插入套筒一端，用来压制在套筒中的金属泥浆的一个压制器(Pressing unit)。在该装置中，在套筒中的熔融金属被冷却直到熔融金属具有0.1-0.7的固态成分为止。在本例中，该装置可更加包括一个温度控制组件，用来控制冷却期间的熔融金属温度。


图1是当使用根据本发明的装置制造半固态金属泥浆时的温度与时间关系图。
图2是根据本发明一实施例的一种半固态金属泥浆制造装置的结构示意图。
图3是用在根据本发明的一种半固态金属泥浆制造装置的套筒范例的截面图。
图4是从图2的半固态金属泥浆制造装置卸出半固态金属泥浆的示意图。
图5是一个相较于图2所示的装置，根据本发明另一实施例，更加包括一压制器的一种半固态金属泥浆制造装置的结构示意图。
图6是根据本发明另一实施例的一种半固态金属泥浆制造装置的结构示意图。
图7是从图6的半固态金属泥浆制造装置卸出半固态金属泥浆的示意图。
图8是一个相较于图6所示的装置，根据本发明另一实施例，更加包括一压制器的一种半固态金属泥浆制造装置的结构示意图。
1搅拌器2套筒3闸板4加载器5压制器11线圈12框架13空间14基座板15支撑组件20温度控制组件21冷却水管22水罩23电加热线圈31制动器32柱塞51柱塞具体实施方式
以下参考所附绘图，详细说明本发明较佳实施例。
首先，参考图1说明根据本发明的一种制造半固态金属泥浆的方法。
不像前述的公知技艺，使用本发明装置的制造半固态金属泥浆的方法，包括在将熔融金属完全加载套筒之前，通过施加一电磁场，搅拌熔融金属。换言之，电磁搅拌是在将熔融金属加载套筒之前、与其同时、或在加载期间所执行，借以避免树枝状结构成形。搅拌处理亦可不用电磁场，而用超音波取代执行。
首先，在将电磁场施加至被搅拌器所环绕的至少一套筒之后，熔融金属会开始加载套筒。而且所施加的电磁场强度要强到可搅拌熔融金属。
如图1所示，熔融金属会在温度Tp时加载套筒。如上所述，亦可在将熔融金属加载套筒之前，将电磁场施加至套筒。虽然如此，但本发明并不受限于此，本发明亦可在刚将熔融金属加载套筒时执行电磁搅拌。
因为在将熔融金属完全加载套筒之前先执行电磁搅拌，所以在凝固初期，不会在接近低温套筒的内墙部分产生树枝状结构，而且因为整个熔融金属的温度会急速下降至低于其液态温度的温度，所以在整个套筒上会同时产生大量的小核(micronuclei)。
在将熔融金属加载套筒之前，或同一时间，施加电磁场至套筒，可在套筒中心与内墙区产生积极搅拌，并且快速地将热量传送至整个套筒。因此，可避免在冷却初期，于套筒内墙附近成形凝固层。另外，积极搅拌熔融金属亦可加强在高温熔融金属与低温套筒内墙之间的热对流(heat convection)。借此可快速冷却熔融金属。因为电磁搅拌的关系，所以包含在熔融金属中的球粒会在将熔融金属加载套筒时分散开，并且当成核心散布于整个套筒，所以在冷却期间只会产生微小温度差异。然而，在公知技艺中，当熔融金属一接触低温的套筒内墙时，熔融金属温度会马上急速下降，所以在冷却初期，会在接近套筒内墙部分所成形的凝固层中长成树枝状结晶结构。
当说明凝固潜伏热量时，就会更加清楚本发明原理。在冷却初期，在接近套筒内墙部分的熔融金属不会凝固，而且不会产生凝固潜伏热量。因此，冷却所需的熔融金属的散热量，会只等于熔融金属的特定热量，大约只为凝固潜伏热量的1/400。因此，不会成形如当使用公知方法时，在冷却初期常在套筒内墙附近产生的树枝状结构，而且可均匀冷却套筒中的整个熔融金属。从开始加载熔融金属算起，大约只需1到10秒。因此，在套筒中的整个熔融金属会均匀产生并且分配大量的小核。小核的密度增加会缩短小核之间的距离，而且会成形球粒，而不会成形树枝状粒。
即使当电磁场是在将熔融金属加载套筒期间所施加，也能达成相同效果。换言之，即使当电磁搅拌是在将熔融金属加载套筒期间开始执行，也很难在接近套筒内墙的部分成形凝固层。
较偏好可限制熔融金属的加载温度Tp，将其设定在从其液态温度到高于其液态温度摄氏100度(熔化过热(melt superheat)＝摄氏0～100度)的范围之内。根据本发明，因为包含熔融金属的整个套筒是均匀冷却，所以无需将熔融金属冷却到接近其液态温度。因此，可在高于其液态温度摄氏100度的温度下，将熔融金属加载套筒。
另一方面，在公知方法中，是在将熔融金属完全加载套筒之后，以及有部分熔融金属达到低于其液态温度的温度时，才会将电磁场施加至套筒。因此，在冷却初期，因为在接近套筒内墙的部分所成形的凝固层，所以会产生潜伏热量。因为凝固潜伏热量大约为大于熔融金属特定热量的400倍，所以需要相当时间才能将整个熔融金属温度下降到低于其液态温度的温度。因此，在该些公知方法中，一般而言，是在将熔融金属冷却至接近其液态温度的温度，或是高于其液态温度摄氏50度的温度后，才会将熔融金属加载套筒。
根据本发明，可在至少有部分在套筒中的熔融金属达到低于其液态温度T1的温度之后，也就是如图1所示，在完成如大约为0.001的固态成分的晶核形成(nucleation)之后的任一时间点，停止电磁搅拌。举例而言，可在如模铸铸造或热锻造(hot forging)的接下来的塑模(molding)处理之前，在整个熔融金属冷却处理期间，将电磁场施加至套筒中的熔融金属。这是因为一旦小核均匀分配在整个套筒后，即使是在从小核成长结晶球粒期间，金属泥浆的特性也不会被电磁搅拌所影响。因此，可继续保持电磁搅拌，直到熔融金属的固体成分达到至少0.001-0.7为止。然而，以能源效率观点而言，电磁搅拌应持续执行，直到熔融金属的固体成分达到较偏好为0.001-0.4的范围，或是最偏好为0.001-0.1的范围为止。
在完成电磁搅拌之后，金属泥浆会从套筒卸出，以便执行如模铸铸造、热锻造、以及钢坏成形(billet formation)的后续处理。
在为了于整个套筒均匀成形晶核形成，而在将熔融金属完全加载套筒之前，施加电磁场后，套筒会被冷却以加速小核成长。冷却处理亦可与将熔融金属加载套筒同时执行。
如上所述，可在整个冷却处理期间，持续施加电磁场。换言之，当电磁场施加至套筒时，亦可执行冷却。因此，可产生可立即用在接下来的陈成形处理中的半固态金属泥浆。
冷却处理亦可持续保持，直到在接下来的成形处理之前，较偏好可持续保持冷却处理，直到熔融金属的固态成份达到0.1-0.7，也就是达到图1的时间t2为止。根据想要的小核分配与想要的球粒尺寸，可以摄氏0.2-5.0度/秒的速度冷却熔融金属，而且较偏好以摄氏0.2-2.0度/秒的速度冷却熔融金属。
包含预定固体量的半固态金属泥浆是经由上述处理所制造，而且可通过快速冷却成形钢坏，经由触融成形、模铸铸造、锻造、或压制，以形成最后成品。
根据本发明上述说明，可在相关短的时间之内，从将熔融金属加载生产金属泥浆的套筒，成形0.1-0.7的固态成份，只要30到60秒，即可制造半固态金属泥浆。另外，所制造出的金属泥浆可塑模(molded)，以成形具有均匀且高密度的球状结晶结构的产品。
上述制造半固态金属泥浆的方法可使用如图2与图3所示，根据本发明一实施例的装置执行。
请参考图2所示，根据本发明一实施例的一个半固态金属泥浆制造装置包括至少一个套筒2，该套筒具有两端，而且熔融金属经由其一端，以液态方式加载套筒；一个搅拌器1，将一电磁场施加至熔融金属；以及至少一个闸板3，将套筒2的另一端关闭，以成形一个套筒2的基座(base)，并且开启套筒2的基座，以将制成的泥浆卸出。
搅拌器1是安装在凹下的基座板(base plate)14上方。基座板14是由一个位于地面上方预定高度的支撑组件(support member)15所支撑。用来施加电磁场的一个线圈(coil)11是安装在基座板14上，并且由一个具有内部空间(inner space)13的框架(frame)12所支撑。线圈11电性连接至一个控制器(未绘示)，并且提供一个朝向空间13的预定强度的电磁场，借以用电磁方式搅动包含于置于空间13中的套筒2的熔融金属。虽然图2中未绘示，搅动单元1可为一个超音波搅拌器。
如图2所示，套筒亦可安置于搅拌器1之内，也就是置于空间13之内。套筒2亦可固定于基座板14上与框架12接触。套筒12可用金属材料或绝缘材料制成。然而，较偏好使用由具有较将加载的熔融金属的熔化点还高的熔化点的材料制成。套筒2的下端是由闸板3关闭或开启，而且套筒2的上端为开启以接收熔融金属。换言之，套筒2可为一种在其底部具有闸板3的容器。然而，对于套筒2结构并无特别限制，只要其底部可由闸板3关闭或开启即可。虽然图2中未绘示，一个热电偶(thermocouple)亦可安装于套筒中，并且连接至一控制器，借以提供温度信息。
如图3所示，根据本发明的装置可更加包括一个安装于套筒2附近的温度控制组件20。该温度控制组件20是由一个冷却器(cooler)和/或一个加热器(heater)所组成。在图3的实施例中，一个水罩(waterjacket)被当成冷却器使用，而一个电加热线圈(electric heating coil)23则被当成加热器使用。水罩22是安装在套筒2附近，并且包含一个冷却水管(cooling water pipe)21。电加热线圈23是安装在水罩22附近。冷却水管21可安装在套筒2中，而且除了电加热线圈23之外的其它加热装置，亦可用来当成加热器使用。温度控制组件20的结构并无特别限制，只要其可调整熔融金属或泥浆的温度即可。包含在套筒2中的熔融金属可用温度控制组件20，以适当速率冷却。由此可知，像这样的套筒2可应用于根据本发明的半固态金属泥浆制造装置的所有接下来的实施例。用来冷却包含在套筒2中的熔融金属的装置并未受限于该温度控制组件20，而且在套筒2中的熔融金属亦可以自然方式冷却。
成形套筒2基座的闸板3可为任何可开启或关闭套筒2底部的结构。在根据本发明的半固态金属泥浆制造装置的实施例中，闸板3可用如图2所示的一个制动器31制成。如图2与图4所示，制动器31可由一个驱动装置(未绘示)推动，使其关闭或开启套筒2底部。制动器31可由与套筒2相同的材料制成。此外，制动器31亦可由铰炼门(hinge door)制成。
另外，虽然图中未绘示，闸板3亦可向下开启，以将泥浆从泥浆制造装置中卸出。换言之，当卸出所制成的泥浆时，闸板3会以向下的方向与套筒2分离，借以卸下泥浆。
加载器(loading unit)4是一种将熔融金属加载套筒2的装置。一个电性连接至控制器的一般铸勺(general ladle)，可被用来当成加载器4。另外，一个制取熔融金属的熔炉(furnace)可直接连接至套筒2。此外，任何可用来将熔融金属加载套筒2的装置，皆可用来当成加载器4使用。
在具有上述结构的根据本发明闩锁的半固态金属泥浆制造装置中，如图2所示，在将制动器31固定至套筒2底部之后，会由搅拌器1以固定强度，将具有预定频率的一电磁场施加至套筒2。接下来，在个别电熔炉(electric furnace)中熔化的金属M，会经由加载器4，加载在电磁场笼罩下的套筒2。取代在将熔融金属M加载套筒2之前施加电磁场，如上所述，亦可在将熔融金属M加载套筒2期间或同时施加电磁场。
在将熔融金属加载套筒2之后，在套筒2中的熔融金属会持续以固定速率冷却，直到所产生的半固态金属泥浆S的固态成份达到0.1-0.7的范围为止。如上所述，冷却速率较偏好为摄氏0.2-5.0度/秒，而且较偏好为摄氏0.2-2.0度/秒。可由温度控制组件20执行冷却，或可不用任何冷却装置，或用其它冷却装置执行冷却。此外，更好方式是不用藉助温度控制组件20，而以自然冷却方式冷却包含在套筒2中的熔融金属。
此刻，持续施加电磁场，直到冷却完成为止，也就是所制成的半固态金属泥浆的固体成分达到至少为0.001-0.7的范围为止。以能源效率观点而言，在将熔融金属加载套筒2之后，持续施加电磁场，较偏好直到其固体成分达到至少0.001-0.4，以及更偏好达到0.001-0.1的范围为止。达成该些固体成分所需的时间，可由实验事先决定。如上所述，更好方式是在施加电磁场至套筒2时执行冷却。
在制成泥浆S之后，制动器31会移动，以开启套筒2底部，以使得泥浆S可因为地心引力(gravity)的关系，从套筒2底部卸出。一个外部传送单元(未绘示)可安装在接近套筒2底部的部分，借以将泥浆S传送至一个塑模装置(molding apparatus)，做为接下来的流变铸造之用。虽然图中未绘示，在另一种方式中，一个配备冷却器的套筒可安装于套筒底部2，以立即地将卸出的泥浆S塑模成钢坏。一个用来做为模铸-铸造(die-casting)的铸造模铸(casting die)或其它成形装置，可更加安装于套筒2底部，借以将卸出的泥浆S处理成产品。
除了图2与图4所示，其中所制成的泥浆S是因地心引力的关系，从套筒2卸出的半固态金属泥浆制造装置的实施例之外，亦可用如图5所示的一个压制器(pressing unit)5所提供的力量将泥浆S卸出。
在如图5所示，根据本发明的半固态金属泥浆制造装置的实施例中，连接到一个驱动单元(未绘示)的压制器5，是插入套筒2上部。任何可将套筒2内容，如熔融金属或泥浆，向下推动的压制装置，都可用来当成压制器5。柱塞(plunger)51即为压制装置的其中一范例。当将熔融金属加载套筒2，以及在将熔融金属加载套筒2之后，插入套筒2上部时，柱塞51会与套筒2分离。在制成半固态金属泥浆，而且致动器31从套筒2底部脱离之后，柱塞51会推动半固态金属泥浆，将其从套筒2卸出。
图6到图8绘示根据本发明的其它半固态金属泥浆制造装置的实施例。其中，一个柱塞32插入套筒2下部，当成一个闸板3使用。较特别的是在将熔融金属M加载套筒2之后，通过操作一个分离的驱动单元(未绘示)，将柱塞32插入套筒2下部。如第7图所示，在制成泥浆S之后，柱塞32会向下移动与套筒2分离，借以将泥浆S从套筒2卸出。在本发明另一实施例中，例如机械臂装置(roboticapparatus)的一传送单元(未绘示)，可用来稳定地传送由柱塞32所支撑的卸出泥浆S，做为后续处理之用。
另外，如图5所示的柱塞51的压制器5，可如图8所示，插入到套筒2上部，将套筒2中的泥浆S向下压制。
根据如上所述的本发明的任何一种半固态金属泥浆制造装置，都可连续制造大量的半固态金属泥浆，并且当提供至后续处理时亦可提供更多便利，借此提升整个处理效率。另外，亦可经由套筒底部，轻易地将制成泥浆从装置卸出。
根据本发明的半固态金属泥浆制造装置是与各种做为流变铸造的金属与合金兼容，例如铝(aluminum)、镁(magnesium)、锌(zinc)、铜(copper)、铁(iron)、与其合金。由根据本发明的装置所制成的半固态金属泥浆，包含平均直径为10-60微米的均匀分配的球体微粒(spherical microparticles)。
如上所述，包含均匀微小球粒且具改良机械特性的金属泥浆，可由根据本发明的装置制造。根据本发明，可在短时间内，经由在熔融金属液态温度之上的温度启动电磁搅拌，成形均匀球粒，借此可在套筒中产生更多小核。
当使用根据本发明的半固态金属泥浆制造装置时，可简化整个泥浆制程，并且可大量缩短电磁搅拌与塑模(铸造)时间，借此可减少用于搅拌的能源与成本。根据本发明的半固态金属泥浆制造装置方便执行后续处理，并且增加模铸产品良率(yield)。
根据本发明的半固态金属泥浆制造装置，可使用一种简单结构将制成泥浆卸出，因此可快速且方便地制造大量半固态金属泥浆。
权利要求
1.一种用来制造半固态金属泥浆的装置，其特征是，该装置包括至少一各具有两端的套筒，处于液态状态的个一熔融金属会经由其中一端，加载该套筒；一搅拌器，其将一电磁场施加至在该套筒中的该熔融金属；以及一闸板，其关闭该套筒的该另一端，以成形该套筒的一基座，并且开启该套筒的该基座，以将一制成的泥浆，从该套筒中卸出。
2.如权利要求1所述的制造半固态金属泥浆的装置，其特征是，该闸板是固定于该套筒的该另一端的一制动器。
3.如权利要求1所述的制造半固态金属泥浆的装置，其特征是，该闸板是插入到该套筒的该另一端，并且可上下移动的一柱塞。
4.如权利要求1所述的制造半固态金属泥浆的装置，其特征是，更加包括一压制器，插入至该套筒的该一端，其将在该套筒的该泥浆向下压制。
5.如权利要求1到4其中任一所述的制造半固态金属泥浆的装置，其特征是，在该套筒中的该熔融金属会持续冷却，直到该熔融金属具有0.1-0.7的一固态成分为止。
6.如权利要求5所述的制造半固态金属泥浆的装置，其特征是，更加包括一温度控制组件，用来控制在冷却期间的该熔融金属的温度。
全文摘要
本发明提供制造半固态金属泥浆的装置，特别是一种可用来制造包含细小且均匀球粒，可快速且方便地应用于后续处理的高品质半固态金属泥浆的装置，借以改善能源效率与机械特性、降低成本、方便铸造、缩短制造时间，以及容易卸出。该装置包括至少一个各具有两端的套筒，处于液态状态的熔融金属会经由其中一端加载套筒；一个搅拌器，用来将一电磁场施加至套筒中的熔融金属；以及一个闸板，用来关闭套筒的另一端，以成形一个套筒基座，并且开启套筒基座，以将制成泥浆从套筒中卸出。
文档编号B22D27/02GK1575886SQ20031012156
公开日2005年2月9日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年7月15日
发明者洪俊杓 申请人:洪俊杓, 株式会社韩国纳诺卡