[发明专利]一种分流汇合浇道制备半固态浆料和流变成形设备

说明书

技术领域

本发明属于半固态金属加工技术领域,特别提供了一种分流汇合浇道制备半固态浆料和流变成形的设备。

背景技术

自从20世纪70年代初期，美国麻省理工学院M C Flemings等研究人员创立了金属半固态成形的概念，半固态金属浆料的制备和成形技术作为一种新型的技术引起了世界各国的广泛关注。据文献“Behavior of metal alloys in the semisolid state”(M C Flemings, Metall Trans, 1991,22A:957-981)、“一种悬挂锥筒式半固态金属浆料制备及输送装置”（康永林，中国专利，200810114097.3，2008）和《金属材料半固态加工理论与技术》（编著：康永林，毛卫民，胡壮麒，科学出版社，2004）报道，获得半固态金属浆料的方法很多，如机械搅拌法、电磁搅拌法、应变引起的熔体激活法、晶粒细化和重熔法、紊流效应法、单螺旋搅拌法、双螺旋搅拌法、低过热度倾斜板浇铸法、熔体混合法、气泡搅拌法等。同样，上述文献也提出了许多半固态金属浆料的流变成形方法，如传统机械搅拌式流变成形、压射室制备浆料式流变成形、单螺旋机械搅拌流变成形、双螺旋机械搅拌式流变成形、低过热度倾斜板浇注式流变成形、CRP（Continuous Rheoconversion process）式流变成形、SEED（Swirled Enthalpy Equilibation Device）式流变成形等。但为了降低半固态金属浆料的制备与成形成本，世界各国的学者、专家和工业界仍在不断努力，试图提出新的半固态金属浆料或坯料的制备技术。

文献“semi-solid processing of engineering alloys by a twin-screw rheomolding process.”(S Ji, Z Fan and M J Bevis, Mater Sci & Eng, 2001, 299A: 210-217)提出： 双螺旋机械搅拌流变射铸的设备主要包括液态镁合金供料机构、双螺旋机械搅拌机构、压射机构和中央控制机构。在双螺旋机械搅拌流变射铸的设备中，一般不特别设置用于镁铝等轻合金熔体浇注的分流汇合通道，即不利用分流汇合通道来达到冷却和搅拌合金熔体促进形核，只需将过热合金熔体平稳导入双螺旋机械搅拌桶中即可。供料机构能够保证向双螺旋机械搅拌机构提供温度合适和数量合适的液态镁合金；液态镁合金一旦进入搅拌系统，一般被双螺旋搅拌桶强烈的剪切，一边被快速冷却到预期的固相分数；当半固态镁合金浆料到达输送阀时，初生固相已经转变为球状颗粒，并均匀分布在低熔点的液相中；当输送阀打开时，半固态镁合金浆料进入压室，被压入模具型腔，并在模具中完全凝固，最终形成机械零件。但这种双螺旋机械搅拌流变射铸设备仅适合于镁合金的半固态流变成形。

文献“The Continuous Rheoconversion Process (CRP): A Novel SSM Approach.”(Pan Q Y, Findon M, Apelian D, Proceedings of the 8th International Conference on Semi-Solid Processing of Alloys and Composites, Limassol, Cyprus, 2004, 106-118. )中提出了一种连续制备半固态浆料装置，利用两个预热的通道将位于两个容器中的低过热度合金（相同成分或者不同成分）液导入反应器，在反应器内部产生两股合金熔体的强烈紊流、碰撞、混合，同时合金熔体向反应器传热并逐渐凝固，最终制备出颗粒圆整均匀的半固态金属浆料。在该半固态浆料设备中，不特别设置用于镁铝等轻合金熔体浇注的分流汇合通道，即不利用分流汇合通道来达到冷却和搅拌合金熔体促进形核。该装置的缺点是反应器结构较复杂，通道和反应器容易粘挂浆料，需要及时清理，清理难度较大。

中国专利200810107252.9提出了一种半固态合金浆料的制备与成形的方法，将高过热度合金熔体浇入一个可绕中心轴线回转式摆动的冷却通道，流入浆料收集器中，获得含有大量自由晶的低固相率的半固态浆料，然后将半固态浆料转移至压铸机的压射室或挤压铸造机的压射室，使半固态浆料在压力下成形。在该半固态浆料设备中，不特别设置用于镁铝等轻合金熔体浇注的分流汇合通道，即不利用分流汇合通道来达到冷却和搅拌合金熔体促进形核，只需将过热金属液体浇入回转式摆动的冷却通道内即可。