半固态制浆装置及制浆设备的制作方法

本实用新型涉及半固态金属加工技术领域，更具体地说，是涉及一种半固态制浆装置及制浆设备。

背景技术：

随着半固态制浆设备的发展，半固态制浆在工业生产中的应用越来越广泛。在金属浆料由熔融状态形成半固态晶体时，会逐渐形成树状结晶，而将树状结晶的流动性较差，会导致浇注的零件表面性能和结构强度较差。半固态制浆设备是通过搅拌半固态浆料使其中的树状结晶打散，使之形成近球状晶粒，增强半固态浆料的流动性和均匀性。这需要搅拌器与树状结晶充分接触，对半固态浆料产生较强的剪切作用。由于搅拌器的剧烈搅拌打散半固态浆料中的树状结晶会导致空气中的水分等进入半固态浆料中，产生氢气气泡和金属氧化物，影响半固态浆料的稳定性，使得半固态浆料浇注的零件结构强度不稳定且表面性能差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种半固态制浆装置，包括但不限于解决现有技术中的搅拌器的剧烈搅拌打散半固态浆料中的树状结晶会导致空气中的水分等进入半固态浆料中，产生氢气气泡和金属氧化物，影响半固态浆料的稳定性，使得半固态浆料浇注的零件结构强度不稳定且表面性能差的技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型实施例提供一种半固态制浆装置，包括用于容纳熔融金属液的汤勺、用于支撑和震荡所述汤勺的震荡平台以及用于向所述汤勺内通入氮气的供气机构，所述震荡平台包括支撑所述汤勺的基座、驱动所述基座震荡的驱动组件以及用于将所述汤勺锁定于所述基座上的固定组件，所述固定组件安装于所述基座上，所述固定组件与所述汤勺可拆卸连接，所述供气机构包括可插入所述汤勺内的导气管以及用于向所述导气管内供气的氮气源。

进一步地，所述基座上设有可拆卸扣于所述基座上的护罩，所述护罩中具有容置所述汤勺的容腔。

进一步地，所述导气管固定于所述护罩内，且所述护罩上设有与所述护罩外部连通的出气管。

进一步地，所述基座上设有用于驱动所述护罩与所述基座盖合与分离的第一驱动件。

进一步地，所述第一驱动件为竖直安装于所述基座上的回转夹紧气缸。

进一步地，所述固定组件包括用于向下压持所述汤勺的压块以及用于驱动所述压块上升和下降的第二驱动件，所述第二驱动件安装于所述基座上。

进一步地，所述基座上设有用于配合定位所述汤勺底部的卡合位。

进一步地，所述护罩内还设有用于检测所述汤勺内浆料温度的温度传感器。

进一步地，所述驱动组件包括震荡电机、用于支撑安装所述震荡电机的安装架、用于驱使所述基座摆动的第一偏心轴以及与所述第一偏心轴配合支撑所述基座的第二偏心轴，所述第一偏心轴与所述震荡电机传动连接，所述第二偏心轴与所述安装架连接。

本实用新型实施例还提供一种制浆设备，包括所述的半固态制浆装置，所述半固态制浆装置还包括用于制备熔融金属液的熔融装置以及用于移动所述汤勺的输送机构。

本实用新型提供的半固态制浆装置和制浆设备采用震荡平台对汤勺进行震荡，同时导气管向汤勺内熔融金属液中通入氮气，一方面氮气能够起到保护汤勺内半固态浆料的作用，防止在汤勺震荡过程中汤勺内半固态浆料被空气中的水分、氧气等氧化，避免生成金属氧化物和氢气；另一方面，氮气能够将半固态浆料中的氢气气泡吹出，降低半固态浆料中的氢气气泡含量，防止半固态浆料中的氢气气泡和金属氧化物影响半固态浆料的稳定性，提高半固态浆料浇注的零件结构强度的稳定性和表面性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的半固态制浆装置的结构示意图；

图2为图1中半固态制浆装置的部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的半固态制浆装置盖合时的结构示意图；

图4为图1中护罩、导气管和出气管的结构示意图；

图5为图1中驱动组件的部分结构示意图；

图6为本实用新型提供制浆设备的结构示意图；

图7为图6中输送机构的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1—模具、10—熔融装置、11—熔炉、20—半固态制浆装置、21—汤勺、22—震荡平台、221—基座、2211—卡合位、2212—锁定件、222—护罩、2220—锁定位、2221—连接板、223—驱动组件、2231—震荡电机、2232—第一偏心轴、2233—第二偏心轴、2234—安装架、224—固定组件、2241—第二驱动件、2242—压块、231—导气管、232—出气管、233—供气管、24—第一驱动件、30—输送机构、31—抓手、32—升降臂、33—横梁。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请一并参考图1至图5，下面对本实用新型提供的半固态制浆装置进行说明。本实用新型提供的半固态制浆装置，包括汤勺21、震荡平台22和供气机构，震荡平台22用于支撑和震荡汤勺21，供气机构用于向汤勺21内通入氮气。震荡平台22包括基座221、驱动组件223和固定组件224，基座221用于支撑汤勺21，驱动组件223用于驱动基座221震荡，固定组件224可将汤勺21锁固在基座221上，使得汤勺21随基座221同时震荡。固定组件224安装在基座221上，固定组件224与汤勺21可拆卸连接。供气机构包括导气管231和氮气源，导气管231可插入汤勺21内，氮气源用于向导气管231内供气。采用震荡平台22对汤勺21进行震荡，能够使汤勺21内的熔融金属液在震荡时，产生剪切作用，使得熔融金属液在形成半固态浆料时，形成的近球状结晶能够快速流动，避免生成树状结晶。采用导气管231向熔融金属液中通入氮气，一方面能够起到保护汤勺21内生成的半固态浆料，避免半固态浆料与空气中的氧气或水分子反应生成金属氧化物和氢气，另一方面，能够将半固态浆料中的氢气气泡吹出，降低半固态浆料中的氢气气泡含量，防止半固态浆料中的氢气气泡和金属氧化物影响半固态浆料的稳定性，提高半固态浆料浇注的零件结构强度的稳定性和表面性能。而且，在通入氮气的过程中，通过震荡能将氮气分散在汤勺内的熔融金属液中，使熔融金属液降温生成半固态浆料，由于氮气震荡后分散，能够使得浆料中近球状结晶的行程较为均匀。

进一步地，请一并参阅图1至图4，作为本实用新型提供的半固态制浆装置的一种具体实施方式，基座221上设有护罩222，护罩222与基座221可拆卸连接，护罩222可与基座221配合，扣在基座221上，护罩222中具有容腔，护罩222可将汤勺21罩于容腔内。在震荡平台22震荡时，护罩222罩在汤勺21外，能够防止汤勺21内半固态浆料洒出造成安全事故，起到隔绝和防护的作用。

具体地，护罩222和基座221可以采用合金(如钢、铸铁等)制造，这样能够保障基座221和护罩222具有较高的强度，确保震荡过程中护罩222和基座221的稳定。

更进一步地，基座221上设有锁定件2212，护罩222上设有与锁定件2212配合的锁定位2220，通过锁定件2212能够定位护罩222位置，同时能够将护罩222锁固在基座221上，避免基座221震荡过程中护罩222与基座221之间松动。

具体地，锁定件2212为凸柱，凸柱由基座221表面向上延伸；护罩222外侧设有连接板2221，连接板2221上设有可与凸柱配合的连接孔，该连接孔即为锁定位2220。通过连接板2221和凸柱可实现将护罩222与基座221位置锁定。其中，凸柱上可以设置螺纹或卡销，当护罩222盖合后，通过螺母或卡销将护罩222位置锁定。优选地，凸柱的顶端呈锥形，这样能够在护罩222落下时，起到引导和定位护罩222的作用，确保护罩222与基座221盖合位置。在导气管231固定在护罩222上时，能够保障导气管231与汤勺21位置相对固定，确保每次制浆过程中通入氮气位置不变，保障浆料的稳定性。

更进一步地，护罩222的边缘设有密封结构，用于与基座221表面配合，密封容腔，这样能够确保护罩222锁定时与基座221紧密贴合，避免护罩222与基座221之间产生间隙晃动。同时，有利于将护罩222内的空气完全排除，使汤勺21处于氮气的保护之中。其中，密封结构可以是密封垫等。

进一步地，请一并参阅图1至图4，作为本实用新型提供的半固态制浆装置的一种具体实施方式，导气管231固定于护罩222内，且护罩222上设有与外部连通的出气管232。采用护罩222固定导气管231，能够起到支撑定位导气管231的作用。在护罩222上设置出气管232，通过出气管232可将护罩222内的空气排出，使得导气管231向半固态浆料中注入的氮气能够不断的溢出，从而将半固态浆料中的氢气吹出。

具体的，导气管231呈棒状，导气管231中心设置有管腔，导气管231的底端设置有出气口。这样能够确保导气管231的结构强度，避免导气管231在震荡过程中弯曲变形影响氮气的输出，同时，导气管231的出气口位于底端端面上，可插入半固态浆料的底部，使氮气由半固态浆料的底部向上流动，增强氮气对半固态浆料中氢气的吹出效果，而且出气口开设在导气管底端中心，能够防止汤勺内的半固态浆料进入到导气管231内堵塞导气管231。其中导气管231可以采用耐高温合金管。

更进一步地，护罩222外还可设置抽真空机构与出气管232相连，用于将护罩222内的空气抽出。这样在护罩222与基座盖合后，通过密封结构将护罩222与基座221之间密封，采用真空机构将护罩222内容腔中的空气抽出，能够加速容腔内气体的置换过程，同时，可以通过抽真空加快半固态浆料中气泡的溢出，一方面加快半固态浆料中的氢气溢出，另一方面减少半固态浆料中的氮气残留，减少半固态浆料中的气泡含量。其中，抽真空机构可以包括真空泵和与出气管232连通的真空管等。

进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的半固态制浆装置的一种具体实施方式，基座221上设有第一驱动件24，第一驱动件24用于驱动护罩222与基座221盖合和分离。采用第一驱动件24驱动护罩222与基座221打开和关闭，便于对护罩222的控制，能够防止人工打开护罩222被烫伤。同时，第一驱动件24能够确保护罩222紧密盖合在基座221上，防止护罩222的松动。

具体地，第一驱动件24为电机或者气缸。可以采用直线电机或者升降气缸，将第一驱动件24的壳体固定在基座221上，将护罩222安装在输出轴上，这样就能够通过第一驱动件24的升降使得护罩222的升起或落下，实现护罩222与基座221的分离和盖合。

优选地，第一驱动件24为回转夹紧气缸，该回转夹紧气缸竖直安装在基座221上，该回转夹紧气缸的活塞缸与基座221固定，该回转夹紧气缸的活塞杆的端部与护罩222内壁固定。这样使得护罩222在打开和盖合过程中不仅能沿竖直方向升降，还能够沿气缸活塞杆进行旋转。这样使得护罩222打开后能够移动汤勺21，避免护罩222对汤勺21移动产生干扰。具体地，回转夹紧气缸在第一行程内进行直线运动，使得护罩222上升，导气管231上升至汤勺21上方；回转夹紧气缸在第二行程内进行旋转或螺旋运动，使得护罩222偏离汤勺21的上方，这样避免护罩222在打开和盖合过程中导气管231与汤勺21产生干扰，使得汤勺21内的浆料洒出。其中，该回转夹紧气缸可以采用市场上的smc的mk系列回转夹紧气缸，在夹紧行程将护罩222升起或落下，在旋转行程使护罩222转动偏离或正对汤勺21上方位置。

当然，第一驱动件24也可采用直线驱动件，如升降气缸或者直线电机，基座221上可设置驱动第一驱动件24转动的变位机，采用变位机驱动第一驱动件24转动，能够在护罩222上升后自动转动护罩222，便于汤勺21的取放和转移。可将护罩222转动安装在第一驱动件24的输出轴上，这样可以通过转动护罩222，使护罩222转动至汤勺21的侧面，方便转移汤勺21。

进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的半固态制浆装置的一种具体实施方式，固定组件224包括压块2242及第二驱动件2241；压块2242用于向下压住汤勺21，使汤勺21固定在基座221上；第二驱动件2241用于驱动压块2242上升和下降。采用压块2242和第二驱动件2241能够起到固定汤勺21的作用，避免半固态制浆过程中汤勺21晃动。

具体地，第二驱动件2241可为升降气缸或者直线电机，这样可以带动压块2242上升或下降，从而将汤勺21压紧。优选地，第二驱动件2241为回转夹紧气缸。这样在压块2242上升之后能够旋转至远离汤勺21的两侧，避免对移动汤勺21产生干扰。

更具体地，汤勺21的顶部设置有卡位，第二驱动件2241为回转夹紧气缸，第二驱动件2241沿竖直方向固定在基座221上。当第二驱动件2241下压时，压块2242转动至与卡位配合，并向下压紧汤勺21；当第二驱动件2241上升时，压块2242与卡位分离，并旋转至远离汤勺21的一侧。这样能够避免压块2242对汤勺21移动的干扰。当然，第二驱动件2241也可为升降气缸或者直线电机，压块2242与第二驱动件2241的输出轴转动连接，这样能够在输出轴上升后，转动压块2242。

优选地，汤勺21的两侧均设有压块2242和第二驱动件2241，这样能够从两侧同时将汤勺21压紧，使汤勺21受力平衡，防止汤勺21倾斜。更优地，两个压块2242分别压持在汤勺21两侧且正对的位置，这样一方面能够保障汤勺21的稳定性，另一方面，有利于汤勺21的移动，能够减小汤勺21移动过程中第二驱动件2241和压块2242对汤勺21移动产生的干扰。

进一步地，请一并参阅图2，基座221上设有与汤勺21底部配合的卡合位2211。采用卡合位2211能够起到定位汤勺21的作用，确保汤勺21的放置位置，这样在护罩222每次落下时，导气管231都能够准确插入汤勺21内。采用压块2242、第二驱动件2241与卡合位2211配合能够起到固定汤勺21的作用，避免半固态制浆过程中汤勺21晃动。

具体地，汤勺21底部设有凹槽，卡合位2211为凸设于基座221上的凸台，凸台形状与凹槽形状匹配，凸台高度小于等于凹槽深度。在放置汤勺21时，将凹槽与凸台对接，这样就可以定位汤勺21位置，同时，能够避免压块2242下压汤勺21时，汤勺21底部与凸台顶部受力，在震荡时汤勺21受力破损。此外，凸台与凹槽底部之间具有间隙，能够减小汤勺21内壁与基座221之间的热交换，避免由于汤勺21内壁降温过快导致形成树状结晶。

进一步地，供气机构还包括连接导气管231和氮气源的供气管233，供气管上还设有调节阀，调节阀用于调节气体流量，可以根据半固态制浆的工艺要求，调节气体流量，进而控制半固态浆料的制浆速度和半固态浆料的质量。

具体地，氮气源可以是储存有氮气的气瓶等，可以设置减压阀控制气瓶输出氮气的压力，设置流量调节阀控制氮气输送流速，在供气管233上设置流量计，用来与流量调节阀配合，实现半固态制浆过程中对氮气的量化。这样能更具不同的浆料需求调整通入氮气的参数，确保制得的半固态浆料的稳定。

具体的，护罩222内壁上固定有气管座，导气管231固定在气管坐上，供气管233的一端与气管座固定且与导气管231连通。采用气管座一方面起到支撑导气管231和供气管233的作用，防止震荡过程中导气管231和供气管233松脱；另一方面气管座还能起到一定的散热作用，避免导气管231温度过高在震荡过程中疲劳受损。

进一步地，护罩222内还设有温度传感器，用于检测所述汤勺21内浆料温度。通过温度传感器检测汤勺21内半固态浆料的温度，可以根据汤勺21内半固态浆料的温度来调节通入氮气的速度，控制半固态制浆过程。其中，温度传感器可以是热电偶等，热电偶安装在护罩222顶部，且热电偶朝向汤勺21设置，这样能够保障半固态浆料温度的检测精度。

进一步地，请一并参阅图5，作为本实用新型提供的半固态制浆装置的一种具体实施方式，驱动组件223包括震荡电机2231、安装架2234、第一偏心轴2232和第二偏心轴2233，震荡电机2231安装在安装架2234上；振荡电机通过第一偏心轴2232与基座221连接，用于驱使基座221震荡摆动；第二偏心轴2233的一端与安装架2234连接，另一端与基座221连接，用于配合第一偏心轴2232支撑基座221，保障基座221在震荡过程中的平稳。在第一偏心轴2232带动基座221震荡时，第二偏心轴2233随着基座221同时做偏心摆动，从而起到支撑和定位基座221的作用。其中，第一偏心轴2232和第二偏心轴2233类似于曲轴结构。

具体地，第一偏心轴2232外套设有第一轴套，第一偏心轴2232与第一轴套活动连接，第一轴套与安装架固定，第一轴套起到支撑第一偏心轴2232的作用，从而使得第一偏心轴能够在第一轴套内平稳的转动。第二偏心轴外套设有第二偏心轴外，第二偏心轴与第二轴套活动连接，第二轴套固定在安装架上，第二轴套起到支撑第二偏心轴2231的作用，从而使得第二偏心轴能够平稳的转动。第一轴套与第二轴套平行设置，第一偏心轴与第二偏心轴平行设置，这样能够保障基座相对于安装架震荡时较为平稳，防止基座在竖向移动，造成汤勺内的半固态浆料跳动。

具体地，震荡电机2231为变频电机，这样可以通过控制振荡电机2231的转动频率，调节汤勺21的震荡频率，实现对汤勺21震荡频率的量化控制，确保制浆过程中半固态浆料震荡的频率稳定可控。

请一并参阅图1至图7，本实用新型还提供一种制浆设备，包括上述的半固态制浆装置，上述的制浆设备还包括熔融装置10和输送机构30，熔融装置10用于制备熔融金属液，输送机构用于移动汤勺21。采用熔融装置10制备熔融金属液，采用输送机构30移动汤勺21，从而能够将汤勺放置在基座上，通过震荡并通入氮气来制得半固态浆料，减少半固态浆料中的氢气气泡含量，提高半固态浆料的稳定性，使得半固态浆料生产的零件结构强度更加稳定、表面性能更好。

进一步地，熔融装置10包括熔炉11以及控温加热机构，控温加热机构用于控制熔炉11的加热温度。控温加热机构包括第一温度传感器和加热组件，用于检测熔炉11内温度。当熔炉11加入固态金属后，启动加热组件，对固态金属进行加热，控温加热机构根据熔融金属液的温度控制加热组件对熔炉11进行加热。

进一步地，熔融装置10还包括供料机构，供料机构用于向熔炉11内输送固态金属原料，控温加热机构将加入熔炉11中的固态金属原料加热熔化。采用供料机构，能够实现自动加料，避免减小熔炉11高温对人工的威胁。

具体地，供料机构可以是链板机或传送带等。

进一步地，熔炉11上设置有液位检测传感器，用于检测熔炉11内熔融金属液的液位，当检测到熔炉11中熔融金属液的液位低于设定值时，控制供料机构向熔炉11内加料；当检测到熔炉11中液位达到设定值时，停止向熔炉11中投料。其中，液位检测传感器可以为超声波传感器。

进一步地，请一并参阅图7，输送机构30包括与汤勺21可拆卸连接的抓手31。采用可拆卸连接的抓手31，能够固定汤勺21，通过汤勺21在熔炉11中盛放熔融金属液。同时，能够在将汤勺21放置在基座221上后，与汤勺21分离，便于护罩222将汤勺21密封。

更进一步地，输送机构30还包括与抓手31连接的升降臂32、供升降臂32活动连接的横梁33、驱使升降臂32上升和下降的第四驱动件以及驱使升降臂32水平移动的第五驱动件。采用升降臂32和横梁33，便于控制汤勺21的移动位置，可使汤勺21在同一竖直平面内运行。具体地，熔炉11和基座221位于横梁33下侧。

具体地，输送机构还包括连接座，连接座与横梁33和升降臂32活动连接，第四驱动件和第五驱动件安装在连接座上。横梁33上设置有第一导轨，连接座的一侧与第一导轨滑动配合，用于支撑连接座移动；升降臂上设有第二导轨，连接座的另一侧与第二导轨滑动配合，用于支撑升降臂升降。优选地，连接座上设有与第一导轨配合的第一滚轮组和与第二导轨配合的第二滚轮组。可选地，第四驱动件和第五驱动件为电机，横梁33上还设有第三导轨，第四驱动件与第三导轨传动连接，用于驱使连接座沿横梁33移动；升降臂上设置有第四导轨，第五驱动件与第四导轨传动连接，驱动升降臂沿连接座上升和下降。当然地，也可采用其他结构实现输送机构30输送汤勺21的功能。

更进一步地，熔融装置10位于输送机构30的一端，模具1浇注装置位于输送机构30的另一端，真空搅拌装置20位于熔融装置10和模具浇注装置之间。即：熔炉11位于横梁33的一端，模具1位于横梁33的另一端，基座221位于模具1与熔炉11之间。这样能够使汤勺21沿零件生产顺序方向进行移动。优选地，输送机构30上设有两个升降臂32，各升降臂32的底部均设有抓手31。这样能够使得一个升降臂32将汤勺移动至熔炉11盛放熔融金属液，另一个汤勺21将半固态浆料移动至模具1进行浇注。这样有利于提高生产效率。

本实用新型提供的制浆设备的半固态制浆步骤：

步骤一、先将固态金属输送至熔炉11中。

步骤二、熔炉11的加热组件根据第一温度传感器检测的温度，对熔炉11内的固态金属进行加热，使其熔化成熔融金属液。

步骤三、输送机构30抓取汤勺21，将汤勺21移动至熔炉11，盛放熔融金属液。

步骤四、输送机构30再将汤勺26移动至基座221上，释放汤勺21。

步骤五、夹持机构25将汤勺26固定在基座221上，第二驱动件27驱动护罩222盖合在基座221上，盖合盛放熔融金属液的汤勺21。

步骤六、氮气源通过导气管231向汤勺21内的半固态浆料中通入氮气，驱动组件驱动基座震荡。

步骤七、第二温度传感器检测到汤勺21内半固态浆料的温度达到设定温度后，氮气源停止向半固态浆料中输送氮气，驱动组件停止震荡。

步骤八、开启护罩。

步骤九、输送机构30的抓手31固定汤勺21，将半固态浆料移动至模具1，进行浇注。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。