[发明专利]永磁搅拌与机械搅拌复合式制备半固态金属的装置及方法

说明书

本发明涉及一种永磁搅拌与机械搅拌复合式制备半固态金属的装置及方法，能够克服永磁搅拌中的趋肤效应、密闭操作避免被氧化、结构简单、操作方便、可大批量生产。该装置包括机架，旋转套筒通过轴承设置在机架上，旋转套筒通过驱动电机驱动；浆料制备容器设置在旋转套筒内，且浆料制备容器与旋转套筒通过滚动轴承连接，实现浆料制备容器在旋转套筒上相对静止；端盖上部与电动吊车相连，机械搅拌装置安装在端盖下部，端盖下部设有保护气释放装置，旋转套筒包括外层结构、中间层结构、内层结构，外层结构和中间层结构之间填充保温材料，永磁搅拌装置固定在中间层结构靠近外层结构的一侧，中间层结构、内层结构之间设有水冷系统。

技术领域

本发明属于半固态金属加工技术领域，涉及一种永磁搅拌与机械搅拌复合式制备半固态金属的装置及方法。

背景技术

半固态成形是利用金属材料从固态向液态，或从液态向固态的转换过程中具有半固态的特性所实现的成形。目前，这项技术已广泛应用于汽车工业领域，在航空、航天以及国防工业领域也正处于应用的起步阶段，具有广阔的前景。

永磁搅拌法是制备半固态金属常用方法，永磁搅拌法是利用感应线圈产生的平行于或者垂直于铸型方向的强磁场对处于液-固相线之间的金属液形成强烈的搅拌作用，产生剧烈的流动，使金属凝固析出的枝晶充分破碎并球化，进行半固态浆料或坯料的制备。在永磁搅拌中因为趋肤效应的存在，磁感应强度沿坩埚直径方向衰减非常严重，在坩埚中心区域的磁感应强度几乎为0，导致坩埚中心存在搅拌盲区而使坯料中心的组织不能完全球化且直径大于150mm的铸坯不宜采用永磁搅拌法生产。此外，市场上常见半固态金属制备装置是非密封，金属液处在空气环境中，金属液在高温状态下很容易被氧化，制备的半固态金属中容易掺杂气泡，严重影响半固态金属性能。并且永磁搅拌受装置的限制，一般单次加工浆料不大于5kg，制备效率低。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种永磁搅拌与机械搅拌复合式制备半固态金属的装置及方法，能够克服永磁搅拌中的趋肤效应、密闭操作避免被氧化、结构简单、操作方便、可大批量生产。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种永磁搅拌与机械搅拌复合式制备半固态金属的装置，其特殊之处在于：

包括机架、浆料制备容器、端盖、旋转套筒、永磁搅拌装置和机械搅拌装置；

所述旋转套筒通过轴承设置在机架上，旋转套筒通过驱动电机驱动；所述浆料制备容器设置在旋转套筒内，且浆料制备容器与旋转套筒通过滚动轴承连接，实现浆料制备容器在旋转套筒上相对静止；

所述端盖上部与电动吊车相连，机械搅拌装置安装在端盖下部，端盖下部设有保护气释放装置，

所述旋转套筒包括外层结构、中间层结构、内层结构，外层结构和中间层结构之间填充保温材料，永磁搅拌装置固定在中间层结构靠近外层结构的一侧，中间层结构、内层结构之间设有水冷系统。

进一步地，上述机械搅拌装置上安装有温度感应器；保护气瓶通过输气管与保护气释放装置连接。

进一步地，上述冷却装置包括水冷管，水冷管缠绕在旋转套筒的内层结构上，水冷管与储水罐相连，水冷管与储水罐之间设有水泵。

进一步地，上述浆料制备容器内壁设有有竖状条板，浆料制备容器的上侧还设置有吊环；所述装置配置有配电箱，通过配电线与装置通电。

进一步地，上述永磁搅拌装置包括多个永磁铁，永磁铁为钕铁硼磁铁。

进一步地，上述保温材料为硅酸铝纤维。

进一步地，上述端盖上设计有把手。

进一步地，上述搅拌装置包括转轴和搅拌桨，搅拌桨可拆卸地连接在转轴上，转轴与端盖连接。

进一步地，上述温度感应器安装在机械搅拌装置的转轴上。