[发明专利]一种制备半固态浆料的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半固态压铸生产领域，尤其涉及一种制备半固态浆料的方法及装置。

背景技术

半固态成形技术是21世纪前沿性的金属加工技术，近年来得到快速发展。半固态成形技术打破了传统的枝晶凝固模式，使合金组织均匀，降低了铸件内部缺陷，提高了铸件的综合性能。在半固态流变压铸工艺中，半固态浆料的质量是半固态成形技术的基础和关键因素，直接决定了半固态铸造产品的质量与成本，是半固态铸造的关键。

目前，关于半固态浆料的制备工艺有很多，如机械搅拌法、电磁搅拌法、控制凝固法、应变激活工艺、粉末冶金法等，但是这些方法大多仅适用实验室研究，由于技术受限，不能推广应用到实际压铸生产过程，在实际生产中均存在一定问题，比如制备的半固态浆料固液比难控制，球状晶组织比例小，固体含量不稳定，制备效率低等。

制浆工艺的控制对半固态浆料的质量至关重要，特别是制浆过程中浆料温度以及对枝晶物理作用力的控制。现有的机械搅拌法以及机械搅拌结合介质冷却的制浆方法降温效率低，半固态浆料固体含量低，球状晶圆整度低，半固态浆料的质量较差，导致一般的制浆工艺不能用于连续批量压铸生产。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种制备半固态浆料的方法及装置。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备半固态浆料的方法，包括以下步骤：

1S将第一预定温度的熔融合金放入盛浆容器中，其中所述第一预定温度高于所述合金液相线温度30～120摄氏度；

2S当熔融合金温度降为第二预定温度时，调节机械搅拌杆位置，使机械搅拌杆第二端深入到距离盛浆容器底部5～25毫米处，转动机械搅拌杆，其中机械搅拌杆的搅拌速度为100～900转每分钟，第二预定温度高于合金液相线温度20～60摄氏度；

同时，以第一预定流量将冷却介质通入机械搅拌杆中，其中冷却介质的温度为-10～100摄氏度，第一预定流量为5～25升每分钟；

3S当半固态浆料的温度到达合金液相线温度以下10～90摄氏度时，停止搅拌与冷却，制得半固态浆料。

其中，所述步骤2S包括步骤21S和步骤22S，具体步骤为：

21S当熔融合金温度高于合金液相线温度20～60摄氏度时，机械搅拌杆的搅拌速度为100～400转每分钟，冷却介质的温度为-10～50摄氏度，冷却介质流量为10～25升每分钟；

22S当浆料温度为低于合金液相线温度0～10摄氏度时，机械搅拌杆的搅拌速度为400～900转每分钟，冷却介质的温度为20～80摄氏度，冷却介质流量为5～15升每分钟。

其中，具体包括以下步骤：

1S将第一预定温度的熔融合金放入盛浆容器中，其中所述第一预定温度高于所述合金液相线温度75摄氏度；

21S当熔融合金温度为高于合金液相线温度40摄氏度时，调节机械搅拌杆位置，使机械搅拌杆第二端深入到距离盛浆容器底部15毫米处，转动机械搅拌杆，机械搅拌杆的搅拌速度为250转每分钟，冷却介质的温度为20摄氏度，冷却介质流量为18升每分钟；

22S当浆料温度降为低于合金液相线温度5摄氏度时，机械搅拌杆的搅拌速度为650转每分钟，冷却介质的温度为50摄氏度，冷却介质流量为10升每分钟；

3S当半固态浆料的温度到达合金液相线温度以下50摄氏度时，停止搅拌与冷却，制得半固态浆料。

其中，所述合金包括铝合金、镁合金、铜合金或锌合金。

其中，所述步骤2S中，冷却介质包括水、导热油或液态有机溶剂。

根据本发明的另一个方面，提供一种适用于上述制备半固态浆料方法的装置，所述制备半固态浆料的装置包括盛浆容器、机械搅拌杆、N个搅拌叶片、冷却介质控制装置、冷却介质进入管和冷却介质回液管，N为大于1的整数；其中，所述机械搅拌杆为中空结构，包括第一端和第二端，搅拌状态下所述第二端进入浆料中，所述N个搅拌叶片插入所述机械搅拌杆的中空部分，所述N个搅拌叶片与所述机械搅拌杆第二端的垂直间距h1为35～50毫米；所述冷却介质进入管的第一端和所述冷却介质回液管的第一端分别与所述冷却介质控制装置相连，并且，所述冷却介质进入管的第二端和所述冷却介质回液管的第二端均设置在所述机械搅拌杆内。

其中，所述机械搅拌杆外部包括被覆剂涂层，所述被覆剂涂层材料包括油脂、填料和油。

其中，所述搅拌叶片材质包括表面经过渗氮处理的H13耐热模具钢。