[发明专利]一种制备金属半固态材料的装置和方法

说明书

本发明提供了一种制备金属半固态材料的装置，包括固定装置、转移装置、机械搅拌装置和倾倒装置，固定装置用于安装转移装置、机械搅拌装置和倾倒装置；转移装置用于存放移动金属熔体；机械搅拌装置用于搅拌金属熔体；倾倒装置用于倾倒金属熔体。所述固定装置包括不锈钢底座支架、不锈钢底座顶板与底座底板互相焊接形成一体。本发明利用机械破碎原理利用平衡体将金属熔体的晶核破碎，并且促进异质形核，细化晶粒，并利用转动的平衡体的机械搅动已经温度场的扰动使得金属熔体中晶粒均匀分布，得到纯净、晶粒细小并且分布均匀的金属半固态材料。

技术领域

本发明涉及半固态金属材料加工领域，特别是一种制备金属半固态材料的装置和方法。

背景技术

半固态金属加工是近年来金属加工技术研究的热点。半固态技术有一系列特点，如成形的零件精度高、质量好，能与净近成形或净终成形接轨。和普通的加工方法相比，半固态成形应用范围更广泛，凡具有固液两相区的合金均可实现半固态成形。而且可适用于多种成形工艺，如铸造、挤压、锻压和焊接。半固态充形平稳，无湍流和喷溅，加工温度低，凝固收缩小，因而铸件尺寸精度高，成形件尺寸与成品零件几乎相同，极大地减少了机械加工量，可以做到少或无切屑加工。且凝固时间短，有利于提高生产率。作为21世纪最有前途的轻合金近净成型技术，金属半固态加工技术可分为流变成流变成形与触变成形。但触变成形的成本高，成型复杂零件的工艺难度和控制生产过程的技术难度目前均高于流变成形。现常用的流变成形半固态制浆技术存在枝晶多，气孔多的缺点。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种制备金属半固态材料的装置和方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制备金属半固态材料的装置，包括固定装置、转移装置、机械搅拌装置和倾倒装置，固定装置用于安装转移装置、机械搅拌装置和倾倒装置；转移装置用于存放移动金属熔体；机械搅拌装置用于搅拌金属熔体；倾倒装置用于倾倒金属熔体。

本发明中，所述固定装置包括不锈钢底座支架、不锈钢底座顶板与底座底板互相焊接形成一体。

本发明中，所述转移装置包括第一燕尾滑道、第二燕尾滑道、储料槽、料槽固定座、气缸固定板、第三气缸，储料槽由料槽固定座固定在第一燕尾滑道、第二燕尾滑道上，第三气缸通过气缸固定板固定在不锈钢底座顶板底侧，第三气缸活塞杆连接料槽固定座。

本发明中，所述机械搅拌装置包括固定在不锈钢底座顶板上的第一气缸和第二气缸，第一气缸和第二气缸共同连接到上端的电机固定座，电机固定座上安装第一伺服电机，第一伺服电机转动轴连接旋转底板，旋转底板底侧中部设有温度传感器，旋转底板一侧连接第二伺服电机定架，第二伺服电机定架连接第二伺服电机，第二伺服电机底部转动轴连接平衡体。

本发明中，所述倾倒装置包括卸料平台、限位筋、倾转伸缩杆，卸料平台设置在不锈钢底座顶板侧面，限位筋位于卸料平台背离不锈钢底座顶板一侧，倾转伸缩杆控制卸料平台倾倒。

本发明中还公开了一种制备金属半固态材料的方法，包括下述步骤：

步骤1：熔炼金属并倒入储料槽；

步骤2：启动第三气缸使储料槽平稳地移动至机械搅拌装置下方；

步骤3：启动第一气缸和第二气缸使得平衡体与温度传感器沿气缸驱动杆向下移动，使得温度传感器和平衡体内置于金属熔体中进行半固态处理；

步骤4：启动第一气缸和第二气缸将平衡体与温度传感器移出储料槽；

步骤5：储料槽移动至倾倒装置上，启动倾转伸缩杆，使得金属半固态材料从储料槽中倾倒而出，半固态浆料制备完成。

本发明中，步骤3的半固态处理具体为同时开启第一伺服电机和第二伺服电机，使平衡体自转并且围绕第一伺服电机的轴公转。