[发明专利]一种合金半固态旋压增材制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金半固态旋压增材制造装置，属于材料加工技术领域。

背景技术

金属半固态成形技术在上世纪70年代由美国麻省理工学院学者提出之后，在国内外学者的研究之下得到迅速发展。半固态加工是利用金属从液态向固态转变或从固态向液态转变（即固液共存）过程中所具有的特性进行成形的方法。这一成形加工方法综合了凝固加工和塑性加工的长处，即加工温度低变形抗力小，可一次大变形量加工成形形状复杂和性能质量要求较高的零件。但半固态成形技术对工艺及其模具设计要求较高，当零件结构较复杂时，成形件缺陷较多，工艺周期长。

为了解决上述问题，本发明提供了一种合金半固态旋压增材制备装置，该方法将制浆过程与成型过程连接起来，制造速度快，节省材料，成型件结构致密，成本低，能够大幅缩短制造时间，显著提高制造效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金半固态旋压增材制备装置，该装置将制浆过程与成型过程组合在一起，省去浆料转移，克服半固态铸造技术工艺繁琐，费时较长的缺点，无需或者只需简单模具，操作过程简单方便；所述合金半固态旋压增材制备装置，包括控制器1、伺服电机2、同步齿形皮带轮Ⅰ3、皮带4、制浆装置5、进料口6、成形装置8，其中制浆装置5包括进水口9、出水口10、传动轴13、键14、同步齿形皮带轮Ⅱ15、轴承Ⅰ16、冷却水管17、轴承Ⅱ18、旋压管20、承压筒21、陶瓷加热圈22、出料口转换器23；控制器1与伺服电机2连接，伺服电机2与同步齿形皮带轮Ⅰ3连接，同步齿形皮带轮Ⅰ3通过皮带4与同步齿形皮带轮Ⅱ15连接，同步齿形皮带轮Ⅱ15通过键14与传动轴13连接；传动轴13上依次设有轴承Ⅰ16、轴承Ⅱ18，传动轴13与旋压管20连接；旋压管20位于承压筒21的内部，承压筒21的外面设有陶瓷加热圈22，在旋压管20旋转过程中对金属液进行保温防止其在旋压管20激冷作用下凝固，承压筒21的筒底中心为出料口，出料口外卡有转换器23，转换器23的正下方设有成形装置8；旋压管20的外壁上半部分光滑，下半部分设有旋向向下的螺纹，进料口6与承压筒21的上端正对；传动轴13与旋压管20的内部中空并设有冷却水管17，冷却水管17分别与进水口9、出水口10连通，冷却循环水由进水口流入水管，由出水口流出；控制器1分别和陶瓷加热圈22、成形装置8、伺服电机2连接。

优选的，本发明所述伺服电机2、制浆装置5、进料口6均固定在支架7上。

优选的，本发明所述成形装置8包括液压工作台、液压柱、底座组成，液压工作台可实现前后、左右、上下三个方向自由度的运动，成形装置8与控制器1连接；这些信号通过传感器采集输入控制器1连接进行控制。

优选的，本发明所述旋压管与承压筒之间间隙距离不大于0.5cm。

优选的，本发明所述传动轴13与旋压管20通过销钉19连接。

优选的，本发明所述冷却水导流块11通过橡胶水封12与传动轴13连接，防止冷却循环水流出。

优选的，本发明所述转换器23可更换为不同截面的转换器23；可以通过更换转换器来改变出料口内径，还可以根据需要成形零件特点，选择带有不同出料结构的转换器。

承压筒底21垂直方向斜度为30°，呈漏斗形，筒底中心为出料口。

旋压管20外壁光滑部分给金属液激冷作用使其强制形核，获得细小颗粒状初生相均匀分布的半固态浆料。旋压管20外壁螺纹部分为旋向向下的螺纹，在旋转时给浆料向下的旋压动力及出料口转换器23给浆料横向挤压力，两种力叠加能够提高堆积浆料的致密性，降低孔隙率。

旋压管20材料为不锈钢或与金属熔体有较好润湿性的材料。

伺服电机2、成形装置8、陶瓷加热圈22由控制器1控制。

本发明所述装置的工作过程：伺服电机2由控制器1控制转速，同步齿形皮带轮3与伺服电机2转速相同；金属液由进料口6倒入制浆装置5，旋压管20的光滑部分给金属液一个激冷作用使其强制形核，获得由细小颗粒状初生相均匀分布的半固态浆料，制备成功的半固态浆料通过旋压管20螺纹向下旋压将浆料挤至出料口，出料口通过更换不同截面的出料口转换器23圆形、方形等，改变出料口结构，控制挤出浆料的截面大小与形状，半固态浆料并由出料口挤出后在成形装置8进行增材制造；成形装置8由液压工作台、液压柱、底座组成，液压工作台可实现前后、左右、上下三个方向的自由度运动，这些信号通过传感器采集输入计算机进行控制，此控制过程为常规控制过程。

本发明的优势：