一种制备大直径半固态合金坯料的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于半固态合金加工领域，具体设及一种制备大直径半固态合金巧料 的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 自从二十世纪屯十年代美国麻省理工学院M.C.Flemings等研究人员实用新型了 半固态金属成形技术，从此，半固态金属浆料的制备和成形引起了世界各国学者的普遍关 注和研究。半固态金属成形技术分为流变成形和触变成形，其中半固态触变成形技术是一 种继承了铸、锻工艺综合优点的精密、近净成形技术。与传统液态压铸相比，触变成形具有 成形溫度低、产品精度高、模具寿命长、组织优良且力学性能高等优势。与固态锻造相比，触 变成形可W用更小的力、更低的成本成形形状复杂、力学性能相当的零件。
[0003] 半固态触变成形的技术路线为：半固态巧料制备、二次加热至固-液溫度区间、触 变成形。其中半固态合金巧料的制备是半固态触变成形技术最为关键的一步，因为半固态 合金巧料的制备决定和影响着整个成形过程，对成形产品的最终微观组织形貌和力学性能 至关重要。
[0004] 目前，半固态触变成形技术领域内制备半固态合金巧料的主要方法有电磁揽拌 法、机械揽拌法和应变诱导-烙化激活法等。电磁揽拌技术包括交流感应行波电磁场揽拌 制备半固态合金巧料、永久磁铁旋转法揽拌制备半固态合金巧料、无忍感应烙化法揽拌制 备半固态合金巧料等，虽然运些方法具有浆料洁净度高、设备自动化高的优点，但是由于电 磁在合金表面产生集肤效应而使其在制备大直径半固态巧料方面受到限制，一般采用电磁 揽拌方法制备的半固态合金巧料直径小于150mm。传统的机械揽拌法虽然能够制备规格较 大的半固态合金巧料，但是由于合金烙体需要较长时间才能降至半固态溫度区间，造成制 巧速度慢效率低。由于大尺寸半固态巧料塑性变形力大，变形困难，因此应变诱导-烙化 激活法也很难制备出大体积半固态合金巧料。另外，目前W上=种制备半固态合金巧料的 设备往往存在设备复杂、制巧成本较高的问题，运也进一步制约了半固态合金巧料的批量 制备。随着半固态成形技术的广泛应用，大直径半固态合金巧料的需求量越来越大，为了能 够连续快速批量制备出质量优异的大直径半固态合金巧料和实现稳定连续可靠的工业化 生产，各国学者、研究人员W及工业界仍在不断努力和探索，试图实用新型出新的大直径半 固态合金巧料的制备技术。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于解决了现有半固态巧料制备装置存在的结构复杂、连续工 作可靠性差、巧料制备尺寸小、难W工业化推广的问题，提供了制备半固态合金巧料的装置 和方法，通过大直径收集相蜗与连铸设备的结合实现大直径半固态合金巧料的生产。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种制备大直径半固态合金巧料 的装置，包括用于承载合金烙体的倒料相蜗、制浆室、揽拌杆、导气管，所述倒料相蜗与制浆 室的上端衔接；
[0007] 所述揽拌杆设于制浆室内，其外壁与制浆室内壁之间形成半固态合金浆料的容 腔；
[0008] 所述揽拌杆为中空结构，其内插设导气管；
[0009] 所述制浆室的底部为浆料出口，浆料出口的下方结合有用于承载半固态合金巧料 的大直径收集相蜗。
[0010] 上述的制备大直径半固态合金巧料的装置也可W采用下述结构：所述制浆室的浆 料出口的下方还可W结合有连铸机，所述连铸机包括与浆料出口结合的中间包W及依次设 于中间包下方的结晶器、冷却装置和牵引机构。
[0011] 其中，所述制浆室内靠近浆料出口处插设有热电偶，用于监测半固态合金浆料的 溫度。
[0012] 其中，所述制浆室的上部为柱形、下部为锥形，上下部连接处的夹角为100~ 170。；
[0013] 所述制浆室的高度为200~2000mm，所述浆料出口的内径为10~100mm;
[0014] 所述揽拌杆外壁与制浆室内壁之间的间距为3~200mm，揽拌杆的最底端至制浆 室最底端的距离为0~200mm。
[0015] 其中，所述揽拌杆的内径为10~100mm，壁厚为1~15mm;
[0016] 所述揽拌杆的转速为0~2000;r/min。
[0017] 其中，所述导气管、揽拌杆和制浆室=者的中屯、线重合；
[0018] 所述导气管内气体流量为0~2000L/min，导气管的内径为5~80mm，导气管外 壁与揽拌杆内壁之间的间距为2~80mm，导气管的最底端到揽拌杆底部的距离为10~ 200mm。
[0019] 其中，所述大直径收集相蜗的内径为150~1000mm;
[0020] 所述大直径收集相蜗的最顶端至制浆室最底端的距离为-100~300mm。
[0021] 优选的，所述结晶器内径为150~800mm，冷却装置为均布于结晶器出口处四周的 若干冷却水喷嘴。
[0022] 其中，所述导气管内注入的气体为空气，气体溫度为室溫。
[0023] 本实用新型实现了大直径半固态合金巧料的连续快速制备，连续工作稳定可靠， 是一种先进的大直径半固态合金巧料制备装置，相对于现有技术，具有W下优点：
[0024] 1、半固态合金巧料制备装置结构简单紧凑，操作方便，易于和制巧设备结合，可快 速连续生产大直径半固态合金巧料，特别适合于工业化推广和应用。
[0025] 2、可通过调节揽拌杆外壁与制浆室内壁之间的间距、导气管内的通气量和揽拌杆 的揽拌速度来使合金烙体得到强烈揽拌和快速冷却，制备的半固态浆料直接由制浆室底部 的浆料出口流出，且浆料流出速度可通过轴向移动揽拌杆来做到精确控制，半固态浆料制 备的容积不受制浆室的尺寸限制；相比于现有半固态浆料制备技术，效率高；由于持续揽 拌和通气，快速制备的半固态合金浆料具有均匀的溫度场和浓度场，持续流入大直径收集 相蜗自然冷却成半固态巧料。该装置可改善大直径巧料成分、组织和性能不均匀的现象，减 小巧料开裂现象，提高巧料表面质量、力学性能和成材率，降低大直径半固态巧料的生产成 本。
[0026] 3、导气管内通入的冷却气体为空气，大大降低了制浆成本。
[0027] 4、适用合金范围广，适合于儀合金、侣合金、锋合金及其复合材料大直径半固态巧 料的连续快速制备。
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型中其中一种制备大直径半固态合金巧料的装置的结构示意图；
[0029] 图2为本实用新型中另一种制备大直径半固态合金巧料的装置的结构示意图。
[0030] 附图标记说明：
[0031] 1、合金烙体；
[00础 2、倒料相蜗；
[003引3、制浆室；
[0034] 4、揽拌杆；
[0035] 5、导气管；
[0036] 6、半固态合金浆料；
[0037] 7、热电偶；
[0038] 8、大直径收集相蜗；
[0039] 9、半固态合金巧料；
[0040] 10、中间包；
[0041] 11、结晶器；
[004引 12、冷却装置；
[004引 13、牵引机构。
【具体实施方式】
[0044] 为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 及具体实施例进行详细描述。
[0045] 如图1所示，一种制备大直径半固态合金巧料的装置，包括用于承载合金烙体1的 倒料相蜗2、制浆室3、揽拌杆4、导气管5,所述倒料相蜗2与制浆室3的上端衔接。
[0046] 所述揽拌杆4设于制浆室3内，其外壁与制浆室3内壁之间形成环形的半固态合 金浆料6的容腔。
[0047] 所述揽拌杆4为中空结构，其内插设所述导气管5。
[0048] 所述制浆室3的底部为浆料出口，浆料出口的下方结合有用于承载半固态合金巧 料9的大直径收集相蜗8。
[0049] 所述制浆室3内靠近浆料出口处插设有热电偶7,用于监测半固态合金浆料6的溫 度。
[0050] 所述制浆室3的上部为柱形、下部为锥形，上下部连接处的夹角为100~1709 ;审。 浆室3的高度为200~2000mm，所述浆料出口的内径为10~100mm。
[0051] 所述揽拌杆4外壁与制浆室3内壁之间的间距为3~200mm，揽拌杆4的最底端至 制浆室3最底端的距离为0~200mm。
[005引所述揽拌杆4的内径为10~100mm，壁厚为1~15mm;揽拌杆4的转速为0~ 2000;r/min。
[0053] 所述导气管5、揽拌杆4和制浆室3S者的中屯、线重合；导气管5内通入室溫的空 气，气体流量为0~2000L/min，导气管5的内径为5~80mm，导气管5外壁与揽拌杆4内 壁之间的间距为2~80mm，导气管5的最底端到揽拌杆4底部的距离为10~200mm。
[0054] 所述大直径收集相蜗8的内径为150~1000mm;大直径收集相蜗8的最顶端至制 浆室3最底端的距离为-100~300mm。
[00巧]制备半固态合金巧料的装置也可W采用如图2所示结构，该结构的上部分与