[发明专利]一种随流半固态成形方法及其装置

说明书

本发明公开了一种随流半固态成形装置，包括：料筒、压头、流道和温控系统；所述料筒是一个圆桶形的空腔，料筒的一端与模具相连接，所述压头是圆柱体，压头的直径比料筒的内径小0.2～1.0mm，长度50～120mm，压头的一端通过一个连接杆与加压油缸的活塞杆连接，压头的另一端伸入料筒内，能够在料筒内运动自如，所述流道的一端与料筒连通，并与料筒的轴线形成20～90°的夹角，流道的另一端与模具腔连通，所述温控系统包括：加热元件及其温度调控仪表，控温精度为±1℃，加热元件与流道的形状相适应，绕在流道和料筒的外部。

技术领域

本发明涉及金属材料半固态加工领域，尤其涉及半固态挤压铸造技术领域，具体为一种随流半固态成形方法及其装置。

背景技术

现有技术中，半固态加工技术都是首先利用专门的设备进行半固态熔体或坯料的制备，然后将半固态熔体浇注或转移到压射筒内，利用压铸机、模锻机或轧机等压制成型，或者将事先制好的半固态坯料加热到固液共存的熔融态后放入模具内，利用压铸机、模锻机或轧机等压制成型。前者称为半固态流变成形，后者称为半固态触变成形。在半固态流变成形过程中，半固态熔体的制备和浇注过程都会受到大气的污染，包括氧化、卷气等，导致半固态流变成形零件内的氧化夹杂和气孔缺陷在所难免，零件的质量和性能难以稳定。

发明内容

为了解决现有半固态成形技术中半固态熔体的制备与成形分步进行，带来了氧化卷气以及生产效率低、成本高的问题，提出了一种随流半固态成形方法及其装置。

本发明提供了一种半固态流变成型的新方法，称为随流半固态成形，这种方法将在合金熔体流入模腔的过程实时制成半固态熔体，将半固态熔体的制备、浇注和成形无缝衔接，集成在一步中完成，省去了半固态熔体的浇注和转移步骤，有效解决了现有半固态加工存在氧化夹杂和气孔缺陷、质量和性能稳定性较差、成本高的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种随流半固态成形装置，包括：料筒1、压头3、流道7和温控系统10；

所述料筒1是一个圆桶形的空腔，料筒1的一端与模具相连接，

所述压头3是圆柱体，压头3的直径比料筒1的内径小0.2～1.0mm，长度为50～120mm，压头3的一端通过一个连接杆与加压油缸4的活塞杆连接，压头3的另一端伸入料筒1内，能够在料筒1内运动自如，

所述流道7的一端与料筒1连通，并与料筒1的轴线形成20～90°的夹角，流道7的另一端与模具腔5连通，

所述温控系统10包括：加热元件9及其温度调控仪表，控温精度为±1℃，加热元件9与流道7的形状相适应，绕在流道7和料筒1的外部。

在上述方案的基础上，所述料筒1由保温材料制成，料筒1的温度为T_L～T_S+20℃，其中T_L为合金液相线温度，T_S为合金固相线温度；保温材料为泡沫氧化铝、硅藻土或铝矾土等。

在上述方案的基础上，所述流道7采用模具钢、陶瓷或石墨等材料制成，流道7的表面粗糙度为6.3-25μm，流道7的形状为管状、盘状或锥形，流道7的横截面厚度为10～100mm；流道7的温度在合金的固相线与液相线温度之间。

在上述方案的基础上，所述流道7采用模具钢制成，表面涂有形核涂料8，所述形核涂料8由粒度100-300目的陶瓷颗粒、粘结剂和悬浮剂组成。

一种随流半固态成形方法，应用上述的随流半固态成形装置，包括如下步骤：

S1调温：调整料筒1和合金液2的温度，使料筒1的温度在T_L～T_S+20℃，将合金液2转入料筒1内，所述合金液2包括：铝合金、镁合金、铜合金或锌合金等，所述合金液2的温度为T_L+0～10℃；