[实用新型]一种带有气体保护的过流冷却法制备半固态浆料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带有气体保护的过流冷却法制备半固态浆料的装置，属于金属

材料半固态成形技术领域。

背景技术

金属半固态加工就是将凝固过程中的合金进行强力搅拌，使其预先凝固的树枝状初生固相破碎而获得一种由细小、球形、非枝晶初生相与液态金属共同组成的液、固混合浆料，即流变浆料，将这种流变浆料直接进行成型加工的方法称为半固态金属的流变成形；而将这种流变浆料先凝固成铸锭，再根据需要将此金属铸锭分切成一定大小使其重新加热至固液相温度区间而进行的成型加工称为触变成形，流变成形和触变成型是半固态加工技术的两条主要路线。半固态金属流变成型的关键技术为如何快速获得理想的等轴非枝晶半固态浆料，浆料质量的好坏对后续工序以及铸件质量的影响很大。

倾斜式剪切冷却技术曾作为制备细晶材料的一种工艺手段被讨论过，并称之为被动凝固。作为一种新的半固态成形技术，倾斜式剪切冷却技术首先由日本提出用来制备铝合金与镁合金半固态浆料。其原理如下：将略高于液相线温度的熔融金属倒在倾斜的冷却板上,通过冷却板的激冷作用,在凝固过程初期,冷却板壁上有细小的晶粒形核并长大,由于合金流体的冲击和物体的自重作用使晶粒从冷却板壁上脱落并翻转,以达到搅拌效果，即过流冷却法。近年来，国内东北大学的管仁国等人在此基础上开发了新型倾斜板技术来制备铝硅合金半固态浆料；南昌大学郭洪民、杨湘杰等人又自主开发了倾斜管制浆工艺来制备A356合金半固态浆料。国外也有伊朗，加拿大等国家学者采用此方法来制备合金半固态浆料。但通过这些方法制备出来的合金浆料组织中基本上都存在着气孔、夹渣等缺陷，部分合金材料还易被氧化，严重影响最终成形产品的质量及机械性能，这是由于采用过流冷却法制备合金半固态浆料过程中设备处于大气气氛下，空气中的氧气、氮气等会被卷入合金熔体中，导致浆料中出现缺陷。

因此，设计一种气体保护装置，使合金熔体在流经冷却体时处于保护气氛下，隔绝氧气，对于合金半固态浆料的质量提升及后续产品的性能提高有重要意义。

发明内容

本实用新型针对过流冷却法制备合金半固态浆料的过程中倾斜冷却体角度不易调整，合金熔体容易卷气、被氧化而导致浆料组织中出现缺陷的技术难点，提出了一种带有气体保护的过流冷却法制备半固态浆料的装置。

本实用新型的技术方案是：装置结构包括密封的伸缩式箱体3、可调整角度的过流件5和装有保护气体的气瓶12，可调整角度的过流件5置于伸缩式箱体内部3，装有保护气体的气瓶12通过底端的通气孔8（且连接气管11）为伸缩式箱体3内部提供保护气体。

所述箱体3由两段箱体套在一起组成，通过定位销7定位控制箱体3的大小。如图1和2所示。

所述过流件5至少为一个，过流件5的一端通过支撑杆4铰接在箱体3内部、另一端置于固定在箱体3内部的弧形导槽6上。

所述过流件5的倾角为15°～75°。

所述过流件5内部有控温装置，例如可以通入冷却或加热介质。

所述箱体3的上端和下端均有可开启的密封口，分别用于浇注合金液和收集半固态浆料。如图1所示，箱体3上过流件5的上端有进料口密封盖2，箱体的过流件5下端的箱体3底部有出料口密封盖Ⅰ9和出料口密封盖Ⅱ10，当只有一个过流件时，箱体可以缩小，使用一个出料口密封盖Ⅰ9，当有两个过流件时，使用一个出料口密封盖Ⅱ10。

所述箱体3的上部为整块密封连接的上部盖板1，上部盖板1的一端与箱体3铰链连接。方便放置及更换冷却体，且便于每次使用完成后清理冷却体上的合金凝壳层及废料。

为提高本装置气密性，装置中密封盖、支撑杆孔、导槽、通气孔等位置均使用气体密封胶进行密封，且实验前应使用压力表进行气密性检验。

本实用新型的有益效果是：

（1）本装置为单、双冷却体两用式设计。其中箱体为两段式推拉机构，需要单冷却体工作时可将箱体向上推进至预定位置，使用锁定销固定后即可进行实验；需要双冷却体工作时可将箱体向下拉出至预定位置，使用定位销固定后即可进行实验。两种工作方式切换迅速简便；

（2）整个上部盖板为侧开式设计，方便放置及更换冷却体，且便于每次使用完成后清理冷却体上的合金凝壳层及废料。

（3）解决了过流冷却法制备合金半固态浆料的过程中倾斜冷却体角度不易调整，合金熔体容易卷气、被氧化而导致浆料组织中出现缺陷的技术难点。

附图说明

图1是本发明双过流体装置的结构示意图；

图2是本发明单过流体装置的结构示意图。

图中：1-上部盖板，2-进料口密封盖，3-箱体，4-支撑杆，5-过流件，6-弧