一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，屬于合金熔體淬取和分析領(lǐng)域。該裝置主要由高冷速淬取銅模、溫度采集控制系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)組成，將溫度采集控制系統(tǒng)中的熱電偶安裝在高冷速淬取銅模上，惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)通過管路和液力三通閥與高冷速淬取銅模內(nèi)的腔體連通，溫度采集控制系統(tǒng)與液力三通閥相連接。本實(shí)用新型裝置具有較強(qiáng)的冷卻能力，適于高粘度的半固態(tài)熔體淬取，同時(shí)該實(shí)用新型采取溫度的實(shí)時(shí)跟蹤和控制，與合金熔體淬取組織具有高度的一致性。同時(shí)該裝置還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行組合裝配，針對(duì)熔體不同位置或不同熔體深度同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。
【專利說明】一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，屬于合金熔體淬取和分析領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]合金熔體是鑄造、鍛造和半固態(tài)成形等各種成形方法的基礎(chǔ)，合金熔體的質(zhì)量和凝固過程中的組織演變是成形零件質(zhì)量的決定因素，所以國內(nèi)外對(duì)合金熔體的研究愈加重視，尤其是半固態(tài)的流變成形過程。
[0003]半固態(tài)成形是綜合了鑄造和鍛造工藝的一種新型的成形技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)鋁合金材料高性能、近終型、低成本的有效方法，已經(jīng)在很多小型零部件獲得工業(yè)化應(yīng)用，對(duì)大幅度提高零件成品率、降低生產(chǎn)成本、減重及節(jié)能減排等方面起到了積極的作用。半固態(tài)熔體是一種固液混合的熔體，含有一定的固相分?jǐn)?shù)，熔體粘度較大，固相枝晶或球狀組織間為液相組織，熔體淬取或成形過程中存在固液分離現(xiàn)象。
[0004]目前，合金熔體的淬取方法主要有小尺寸坩堝整體液淬、部分熔體水淬和銅管或銅?？焖俪槿》ǖ?，但是這些方法存在需要一定轉(zhuǎn)移時(shí)間、冷卻速度慢和組織變形等缺點(diǎn)。半固態(tài)流變成形中熔體一般需經(jīng)過外場的電磁或機(jī)械攪拌，這種情況下小尺寸坩堝整體液淬的方法不適合，無法滿足外場的施加。部分熔體水淬需要一定的轉(zhuǎn)移時(shí)間，造成液淬后的組織發(fā)生一定程度的長大，不能與溫度等工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)，也不能表征真實(shí)的熔體狀態(tài)和演化規(guī)律。半固態(tài)熔體存在明顯固液分離現(xiàn)象，尤其是高固相分?jǐn)?shù)熔體，一般的銅管或銅?？焖俪槿》ㄓ捎诶鋮s能力的限制，淬取的熔體較少，高速抽取過程中造成液淬組織產(chǎn)生拉伸等變形，同時(shí)淬取熔體中液相較多，固相較少，后續(xù)分析產(chǎn)生較大困難。半固態(tài)流變?nèi)垠w要求具有成分場和溫度場的均勻，所以需要同時(shí)對(duì)熔體各部分進(jìn)行溫度跟蹤和熔體淬取，而目前的熔體淬取手段都無法滿足。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提出一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，目的是通過本實(shí)用新型裝置，準(zhǔn)確獲得不同部位熔體的實(shí)時(shí)半固態(tài)組織，用于研究半固態(tài)組織的演變過程和形成機(jī)制。
[0006]一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，主要由高冷速淬取銅模、溫度采集控制系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)四部分組成，將溫度采集控制系統(tǒng)中的熱電偶安裝在高冷速淬取銅模上，惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)通過管路和液力三通閥與高冷速淬取銅模內(nèi)的腔體連通，溫度采集控制系統(tǒng)與液力三通閥之間通過線路連接。
[0007]所述的高冷速淬取銅模包括頂部旋緊裝置、鎖緊裝置和耐高溫淬取嘴，通過頂部旋緊裝置和鎖緊裝置將高冷速淬取銅模裝配或打開，耐高溫淬取嘴設(shè)置于銅模的下部。所述的耐高溫淬取嘴的形狀為下寬上窄。
[0008]所述的高冷速淬取銅模還包括液氮冷卻部分，液氮冷卻部分設(shè)置于銅模腔體的周圍，進(jìn)一步增加了淬取銅模的冷卻強(qiáng)度，滿足高粘度、容易固液分離的半固態(tài)熔體淬取。
[0009]所述的惰性氣體供給系統(tǒng)包括惰性氣瓶和流量計(jì)；所述的真空抽取系統(tǒng)包括真空泵和壓力表。
[0010]所述的高冷速淬取銅模為兩個(gè)以上，分別與溫度采集控制系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)組合裝配。針對(duì)熔體不同位置或不同熔體深度同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。
[0011]半固態(tài)熔體處理過程中，通過頂部旋緊裝置和鎖緊裝置將高冷速淬取銅模裝配完畢，安裝熱電偶，先開啟溫度采集控制系統(tǒng)，將耐高溫淬取嘴插入到采樣部位，然后打開液力三通閥通入惰性氣體，排出銅模內(nèi)的金屬熔體，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，溫度采集控制系統(tǒng)控制液力三通閥，關(guān)閉惰性氣體供給系統(tǒng)，打開真空抽取系統(tǒng)，高冷速銅模與真空系統(tǒng)相通，將金屬熔體抽入高冷速銅模內(nèi)，打開高冷速銅模取出所要求的液淬試樣。
[0012]本實(shí)用新型為了減小傳統(tǒng)銅模抽取法因熔體較少而造成的液淬組織變形，該裝置淬取的合金熔體量較大，淬取熔體量增加后容易造成傳統(tǒng)銅模的冷速降低，所以該裝置增加了淬取銅模的冷卻強(qiáng)度，加入了液氮冷卻部分進(jìn)一步加強(qiáng)冷卻。半固態(tài)熔體容易產(chǎn)生固液分離，所以耐高溫淬取嘴的形狀設(shè)計(jì)成下寬上窄，高粘度熔體可以順利進(jìn)入銅模，避免或減輕固液分離現(xiàn)象。同時(shí)為了保證組織與溫度的一致性和實(shí)時(shí)性，該裝置增加了溫度采集控制系統(tǒng)與液力三通閥，液力三通閥通過溫度采集控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制，保證了淬取精度。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型裝置具有較強(qiáng)的冷卻能力，適于高粘度的半固態(tài)熔體淬取，同時(shí)本實(shí)用新型對(duì)溫度采取實(shí)時(shí)跟蹤和控制，與合金熔體淬取組織具有高度的一致性。同時(shí)該裝置還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行組合裝配，針對(duì)熔體不同位置或不同熔體深度同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是半固態(tài)熔體快速淬取裝置示意圖。
[0015]圖2是實(shí)施例3中半固態(tài)熔體不同位置快速淬取裝置組合示意圖。
[0016]主要附圖標(biāo)記:
[0017]I熱電偶2頂部旋緊裝置
[0018]3鎖緊裝置4銅模
[0019]5液氮冷卻部分6淬取熔體
[0020]7耐高溫淬取嘴8真空泵
[0021]9惰性氣瓶10液力三通閥
[0022]11流量計(jì)12壓力表
[0023]13管路14溫度采集控制系統(tǒng)
具體的實(shí)施方式
[0024]本實(shí)用新型的半固態(tài)熔體快速淬取裝置是在傳統(tǒng)的銅模抽取法基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示，主要由高冷速淬取銅模4、溫度采集控制系統(tǒng)14、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)四部分組成，將溫度采集控制系統(tǒng)14中的熱電偶I安裝在高冷速淬取銅模4上，惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)通過管路13和液力三通閥10與高冷速淬取銅模4內(nèi)的腔體連通，溫度采集控制系統(tǒng)14分別與熱電偶I和液力三通閥10通過線路(電路)相連接，即高冷速淬取銅模4、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)通過液力三通閥10鏈接。
[0025]高冷速淬取銅模4包括頂部旋緊裝置2、鎖緊裝置3和耐高溫淬取嘴7，通過頂部旋緊裝置2和鎖緊裝置3將高冷速淬取銅模4裝配或打開，耐高溫淬取嘴7設(shè)置于銅模的下部，耐高溫淬取嘴7的形狀為下寬上窄。該裝置為了增加淬取銅模的冷卻強(qiáng)度，設(shè)置了液氮冷卻部分5，液氮冷卻部分5設(shè)置于銅模腔體的周圍，進(jìn)一步增加了淬取銅模的冷卻強(qiáng)度，滿足高粘度、容易固液分離的半固態(tài)熔體淬取。
[0026]惰性氣體供給系統(tǒng)包括惰性氣瓶9和流量計(jì)11 ;真空抽取系統(tǒng)包括真空泵8和壓力表12。
[0027]根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，高冷速淬取銅模4可為兩個(gè)以上，分別與溫度采集控制系統(tǒng)14、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)組合裝配，針對(duì)熔體不同位置或不同熔體深度同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。
[0028]實(shí)施例1
[0029]將A356鋁合金在電阻爐中熔化，720_730°C時(shí)對(duì)合金熔體進(jìn)行除氣和精煉，將精煉后的A356合金熔體轉(zhuǎn)移到預(yù)熱400°C的石墨坩堝中，并將石墨坩堝放入電磁攪拌器中，利用電磁攪拌方法制備半固態(tài)漿料。電磁攪拌工藝參數(shù)為攪拌電流10-15A，頻率50Hz。
[0030]通過頂部旋緊裝置2和鎖緊裝置3將高冷速淬取銅模4裝配完畢，安裝熱電偶1，先開啟溫度采集控制系統(tǒng)14，將耐高溫淬取嘴7插入到A356合金熔體中，然后打開液力三通閥10通入惰性氣體，排出銅模內(nèi)的金屬熔體，當(dāng)溫度達(dá)到600°C時(shí)，合金熔體為半固態(tài)熔體，溫度采集控制系統(tǒng)14控制液力三通閥10，關(guān)閉惰性氣體供給系統(tǒng)，打開真空抽取系統(tǒng)，高冷速銅模與真空系統(tǒng)相通，將A356合金半固態(tài)熔體抽入高冷速銅模4內(nèi)，打開高冷速銅模取出所要求的液淬試樣。
[0031]實(shí)施例2
[0032]將7075鋁合金在電阻爐中熔化，730_740°C時(shí)對(duì)合金熔體進(jìn)行除氣和精煉，將精煉后的7075合金熔體轉(zhuǎn)移到預(yù)熱400°C的石墨坩堝中，并將石墨坩堝放入電磁攪拌器中，利用電磁攪拌方法制備半固態(tài)漿料。電磁攪拌工藝參數(shù)為攪拌電流10-15A，頻率50Hz。
[0033]通過頂部旋緊裝置2和鎖緊裝置3將高冷速淬取銅模4裝配完畢，安裝熱電偶1，先開啟溫度采集控制系統(tǒng)14，將耐高溫淬取嘴7插入到7075合金熔體中，然后打開液力三通閥10通入惰性氣體，排出銅模內(nèi)的金屬熔體，當(dāng)溫度達(dá)到620°C時(shí)，合金熔體為半固態(tài)熔體，溫度采集控制系統(tǒng)14控制液力三通閥10，關(guān)閉惰性氣體供給系統(tǒng)，打開真空抽取系統(tǒng)，高冷速銅模與真空系統(tǒng)相通，將7075合金半固態(tài)熔體抽入高冷速銅模4內(nèi)，打開高冷速銅模取出所要求的液淬試樣。
[0034]實(shí)施例3
[0035]將A356鋁合金在電阻爐中熔化，720_730°C時(shí)對(duì)合金熔體進(jìn)行除氣和精煉，將精煉后的A356合金熔體轉(zhuǎn)移到預(yù)熱400°C的石墨坩堝中，并將石墨坩堝放入電磁攪拌器中，利用電磁攪拌方法制備半固態(tài)漿料。電磁工藝參數(shù)為攪拌電流10-15A，頻率50Hz。
[0036]通過頂部旋緊裝置2和鎖緊裝置3將高冷速淬取銅模4裝配完畢，安裝熱電偶1，將準(zhǔn)備完畢的三組裝置進(jìn)行組合，如圖2所示。先開啟溫度采集控制系統(tǒng)14，將三組耐高溫淬取嘴7分別插入到A356合金熔體的心部、1/2半徑處和邊部位置，然后打開液力三通閥10通入惰性氣體，排出三組銅模內(nèi)的金屬熔體，當(dāng)溫度達(dá)到600°c時(shí)，合金熔體為半固態(tài)熔體，溫度采集控制系統(tǒng)14控制液力三通閥10，關(guān)閉惰性氣體供給系統(tǒng)，打開真空抽取系統(tǒng)，三組高冷速銅模均與真空系統(tǒng)相通，將A356合金半固態(tài)熔體分別抽入高冷速銅模內(nèi)，分別打開高冷速銅模取出不同位置的液淬試樣，同時(shí)完成對(duì)熔體不同位置的實(shí)時(shí)淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。
[0037]本實(shí)用新型裝置具有較強(qiáng)的冷卻能力，適于高粘度的半固態(tài)熔體淬取，同時(shí)該實(shí)用新型對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和控制，與合金熔體淬取組織具有高度的一致性。
【權(quán)利要求】
1.一種半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，其特征在于:主要由高冷速淬取銅模、溫度采集控制系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)組成，溫度采集控制系統(tǒng)中的熱電偶安裝在高冷速淬取銅模上，惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)通過管路和液力三通閥與高冷速淬取銅模內(nèi)的腔體連通，溫度采集控制系統(tǒng)與液力三通閥之間通過線路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，其特征在于:所述的高冷速淬取銅模包括頂部旋緊裝置、鎖緊裝置和耐高溫淬取嘴，通過頂部旋緊裝置和鎖緊裝置將高冷速淬取銅模裝配或打開，耐高溫淬取嘴設(shè)置于銅模的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，其特征在于:所述的耐高溫淬取嘴的形狀為下寬上窄。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，其特征在于:所述的高冷速淬取銅模還包括液氮冷卻部分，液氮冷卻部分設(shè)置于銅模腔體的周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，其特征在于:所述的惰性氣體供給系統(tǒng)包括惰性氣瓶和流量計(jì)；所述的真空抽取系統(tǒng)包括真空泵和壓力表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)熔體快速淬取的裝置，其特征在于:所述的高冷速淬取銅模為兩個(gè)以上，分別與溫度采集控制系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)和真空抽取系統(tǒng)組合裝配。
【文檔編號(hào)】B22D27/04GK203610651SQ201320816257
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】李豹, 徐駿, 張志峰, 梁博, 湯孟歐 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院