一种铝/镁合金半固态浆料制备装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝/镁合金半固态浆料制备装置与方法，属于铝/镁合金半固态成形技术领域。
【背景技术】
[0002]半固态成形技术是一种介于固态成形与液态成形之间的金属成形技术。该成形技术具有液态成形流动应力低，成形速度快，可成形复杂形状零部件的优点，又具有固态塑形成形无铸造缺陷，尺寸精度高，性能好的优点，因此受到广泛关注。近几十年来，国内外采用半固态成形技术成功制备了多种高性能复杂零部件产品，但是由于产品成本问题，相关的工业化应用还较少。而半固态浆料的制备技术与方法直接决定了半固态成形产品的质量与成本，因此是半固态成形技术的关键。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的是设计一种制备半固态浆料的装置，采用该装置制备半固态浆料具有质量高，流程短，成本低的特点。该装置适用于铝合金和镁合金的半固态浆料制备。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种铝合金或镁合金半固态浆料制备装置，该装置包括金属熔体的保温与储存装置、金属熔体的处理与运输装置和半固态浆料制备装置，所述的保温与储存装置中设置保温层和加热装置，所述的保温与储存装置和处理与运输装置之间可通过输液管密闭连接或分开，所述的半固态浆料制备装置设置于处理与运输装置内或独立于它的外部。
[0006]保温与储存装置中设有加热装置，加热装置的控温范围在600°C?900°C之间，保证熔体保温与储存装置中的熔体温度保持在液相线以上50?150°C。熔体保温与储存装置还可设置密闭加压装置。密闭后通过气体加压将保温与储存装置中的熔体通过输液管输送至熔体处理与运输装置。
[0007]熔体处理与运输装置既可以与金属熔体保温与储存装置独立分开又可以通过输液管密闭连接。通过熔体处理与运输装置的容器壁材料选择、壁厚选择以及初始温度选择控制熔体冷却速度，结合熔体处理时间控制最终半固态浆料温度。容器初始温度范围为600°C以下，如室温(15°C?25°C)至600°C之间，熔体处理与运输装置的容积范围为10cm3-100000cm3 ;熔体冷却速度范围为 0.1°C /s_10°C /s。
[0008]熔体处理与运输装置的顶部设置密封盖，在熔体充型与熔体处理过程中处于密封状态，熔体处理后顶部密封盖打开，半固态浆料从顶部倒出或压出。熔体处理与运输装置的底部及储存与保温装置的顶部设置密封活塞，在熔体充型与熔体处理过程中通过输液管与熔体储存与保温装置中的熔体密闭连接，熔体处理后与输液管分离，关闭密封活塞。
[0009]所述的半固态浆料制备装置可以是电磁搅拌装置，可以是机械震动装置也可以是超声震动装置等。半固态浆料制备装置与处理与运输装置配合使用，对处理与运输装置中的金属熔体进行接触或非接触的搅拌处理。
[0010]所述的熔体处理与运输装置可为一个或多个，如1-40个，同时与熔体保温与储存装置配合使用。
[0011]本发明的另一目的是提供一种制备半固态浆料的方法，采用上述的装置，制备铝/镁合金半固态浆料。
[0012]一种铝合金或镁合金半固态浆料的制备方法，包括如下步骤:
[0013](I)加热保温与储存装置，对其中的金属熔体进行保温；
[0014](2)将处理与运输装置和保温与储存装置通过输液管进行密闭连接，通过密闭加压装置将保温与储存装置中的熔体通过输液管输送至熔体处理与运输装置；
[0015](3)在金属熔体充满处理与运输装置状态下，安装半固态浆料制备装置，并对金属熔体进行搅拌处理；
[0016](4)停止搅拌，开始保温，关闭处理与运输装置和保温与储存装置上的密闭活塞，将处理与运输装置与保温与储存装置分开；
[0017](5)将处理与运输装置移至成形设备，将处理与运输装置中的制备的半固态浆料压入成形设备，即完成半固态浆料的制备过程。
[0018]步骤(I)中，在处理与运输装置与保温与储存装置密闭连接前，保温与储存装置的温度控制在600°C?900°C之间，其中金属熔体的温度保持在液相线以上50?150°C。
[0019]加热处理与运输装置，使熔体处理与运输装置容器初始温度范围为600°C以下，如室温至600°C之间，熔体处理与运输装置的容积范围为10cm3-100000cm3 ;熔体冷却速度范围为 0.10C /s-10°C /s。
[0020]步骤(3)中，所述的半固态浆料制备装置是电磁搅拌装置、机械震动装置或超声震动装置等，对处理与运输装置中的金属熔体进行接触或非接触的搅拌处理。
[0021]搅拌处理过程中，处理与运输装置中金属熔体冷却速度在0.10C /s?10°C /s范围内可控，保证熔体温度在液相线以上30°C至20%液相对应温度区间；熔体搅拌处理时间为10?500s。通过搅拌，既可以实现对熔体搅拌制备半固态浆料，又可以实现熔体温度的均匀分布。
[0022]熔体处理与运输装置可为一个或多个，如1-40个，同时与熔体保温与储存装置配合使用。
[0023]该装置和方法适用于铝合金和镁合金的半固态浆料制备，制备的半固态浆料固相分数范围为:0%-80%。
[0024]本发明的优点是:
[0025]I)通过输液管将熔体保温与储存装置中的熔体压入熔体处理与运输装置，输液管处于熔体中部，输入熔体处理与运输装置中的熔体纯净少夹杂；
[0026]2)熔体处理过程中，熔体处理与运输装置中的熔体通过输液管中的熔体与外界密闭，不会引入卷气、氧化夹杂等缺陷，熔体质量优异；
[0027]3)熔体冷却速度、半固态浆料固液分数可精确可控；
[0028]4)采用本发明装置和方法制备的半固态浆料具有纯净度高，质量好，流程短，成本低等优点。
【附图说明】
[0029]图1为铝/镁合金半固态浆料制备装置的示意图。
[0030]主要附图标记:
[0031]10保温与储存装置11保温层
[0032]12加热装置13熔体
[0033]20处理与运输装置21 (处理与运输装置)底部
[0034]22 (处理与运输装置)顶部23 (处理与运输装置)容器壁
[0035]30半固态浆料制备装置40输液管
【具体实施方式】
[0036]如图1所示，为本发明装置的结构示意图。本发明的铝合金/镁合金半固态浆料制备装置主要包括金属熔体的保温与储存装置10、金属熔体的处理与运输装置20和半固态浆料制备装置30。保温与储存装置10上设置保温层11和加热装置12，保温与储存装置10和处理与运输装置20之间既可以通过输液管40密闭连接又可以独立分开，半固态浆料制备装置30设置于处理与运输装置20内或独立于它的外部。
[0037]熔炼好的铝/镁合金熔体13浇注入熔体保温与储存装置10中，通过输液管40与熔体处理与运输装置20密闭连接，输液管40处于熔体中部。加热装置12的控温范围在600°C?900°C之间，保证熔体保温与储存装置10中的熔体13温度保持在液相线以上50?150°C。熔体保温与储存装置10还可以设置密闭加压装置。熔体保温与储存装置10密封，加压通入氮气，在气体压力下将熔体13通过输液管40输入熔体处理与运输装置20。
[0038]根据熔体13处理具体要求选择熔体处理与运输装置容器壁23材料、容器壁23厚度以及容器初始温度。容器初始温度可以通过在热处理炉中加热保温获得。容器初始温度范围可为室温_600°C。熔体处理与运输装置20的容积范围为10cm3-100000cm3 ;熔体冷却速度范围为0.10C /s-10oC /S。半固态浆料最终温度可以通过熔体处理时间准确控制。
[0039]熔体处理与运输装置顶部22设置密封盖，在熔体充型与熔体处理过程中处于密封状态，熔体13处理后顶部密封盖打开，半固态浆料从顶部倒出或压出。熔体处理与运输装置底部21设置密封活塞，在熔体13充型与熔体处理过程中通过输液管40与熔体储存与保温装置10中的熔体1