[发明专利]用于半固体金属浆料的搅拌装置以及使用此种搅拌装置生产半固体金属浆料的方法和系统

说明书

公开了一种用于搅拌半固体金属浆料的搅拌装置(110)，其中当用于搅拌半固体金属浆料时，搅拌装置(110)绕旋转轴(X‑X)旋转。搅拌装置(110)包括沿旋转轴(X‑X)延伸的细长轴(111)，以及至少两个翼片(112a、112b)，其牢固地布置到细长轴(111)并从细长轴径向向外延伸，其中至少两个翼片(112a、112b)也沿旋转轴(X‑X)具有基本轴向的延伸。因此，在浆料中产生回旋，引起良好均质化的浆料，内部没有大的金属氧化物表面。还公开了一种用于生产浆料的生产方法和系统。

技术领域

本公开总体上涉及用于生产半固体金属浆料的过程。更具体地，本公开涉及用于浆料生产过程的搅拌装置以及包括这种搅拌装置的浆料生产过程。

背景技术

众所周知的是，通过使用半固体形式(也称为液固体形式)的金属进行铸造来生产金属的零件和组件，即，当铸造时包含液态金属和固态金属的混合物的材料。在此种混合物中的固态金属优选为小颗粒的形状。此种材料称为半固体金属浆料。浆料中的金属可以是同一原子序数的纯金属，也可以是不同金属的合金。

当将来自液体金属的铸造零件与半固体金属浆料的铸造零件进行比较时，由半固体金属浆料制成的零件通常具有更少缺陷和更好的机械特性。而且，半固体金属浆料比液体金属容易处理得多。例如，半固体金属浆料的凝固比液体金属的凝固更慢，这使得在凝固过程期间改变由半固体金属浆料制成的零件的形状比更改由液体金属制成的零件的形状更容易。出于同样的原因，在材料凝固之前，需要从液体金属快速进行传统铸造。例如，在压铸中，快速压制会使铸件内部出现气泡，这导致零件质量降低。当使用半固体金属浆料进行压铸时，可更缓慢地进行压铸，从而减少气泡。因此，从半固体金属浆料进行铸造非常适合暴露于高应变并因此需要具有高质量的关键零件。

在欧洲授予的专利EP 1838885 B1中，描述了一种用于生产此种半固体金属浆料的方法和装置。该方法基于将一定量的固体金属添加到一定量的液体金属中的想法。然后，固体金属将至少部分地被液体金属熔化并产生半固体金属浆料。为了在液体材料中获得良好的固体颗粒混合物并抑制浆料中树突网络的生成，搅拌固体和液体材料的混合物直到固体金属熔化成液体金属为止。与较旧的解决方案相比，在该解决方案中，使用外部冷却将液体形状金属冷却直至其变为半固体，该过程使用“内部冷却”，即从固体金属部件冷却。EP1838885 B1进一步建议使用机械搅拌器执行搅拌。在机械搅拌器上焊接固体金属，或者可以经由延伸穿过搅拌器的通道将固体金属通过搅拌器供应到熔体中。此类布置看起来复杂并且肯定不适合大规模生产产品，即不适合需要重新填充浆料的批量生产。

然后，本申请人开发了一种可用于大规模生产半固体浆料的方法，该方法被描述在瑞典专利SE 538596中获得了专利。在该方法中，通过将机械搅拌器插入模具中提供了提供给机械搅拌器的固体金属，模具的内部形状类似于装有固体金属的机械搅拌器的大小。将机械搅拌器插入模具中后，将液体金属倒入模具中。在模具中一段时间后，液体金属已经凝固并紧固到搅拌器上。与EP 1838885中描述的焊接方式相比，这种提供固体金属的方式要容易得多并且更省时。

当处理液体形式的金属时，大多数金属种类、纯金属和合金会暴露于氧气而氧化。例如，当铸造铝产品时，暴露于氧气的液体铝将很快氧化。氧化铝是干燥的。被彼此相对推向的氧化铝的两个表面将不会成为一个单元。换句话说，当金属浆料倒入铸造机中时包括较大的氧化铝表面时，所产生的产品在氧化铝层处可能具有较弱区域。即使通过上述现有技术专利申请中描述的方法生产的产品是高端产品，通过减小从半固体金属浆料产生的金属氧化物(诸如氧化铝)的区域来生产甚至更好的产品将是令人感兴趣的。

发明内容

本发明的目的是解决以上概述的问题和议题中的至少一些。本发明的实施例的目的是提供一种减小从半固体金属浆料生产的产品中的金属氧化物区域的方法。另一目的是提供一种在整个浆料中具有基本上相同的粘度的半固体金属浆料。通过使用如所附独立权利要求所限定的搅拌装置和浆料生产过程，可以实现这些目的和其他目的。