制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法及其專用設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法及其專用設備，所述的專用設備包括紊流通道和冷卻水套，所述的紊流通道由澆口杯、紊流葉片和流道構成，所述的澆口杯設置在流道的上方，形成液態(tài)金屬進入流道的進口；所述的紊流葉片附著在流道內(nèi)壁上，所述的冷卻水套包裹在流道外表面；所述的冷卻水套具有供冷卻介質(zhì)流過的通道，所述的冷卻水套的下端形成通道的進口，上端形成通道的出口。本發(fā)明可安裝在成形設備入料口的上方，占用空間很小，可以將制備好的半固態(tài)漿料立即注入成形設備并進行成形，省卻了漿料的輸送過程，使?jié){料的溫度可控。
【專利說明】制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法及其專用設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法及其專用設備。
【背景技術】
[0002]在線快速制備具有球狀初生相的半固態(tài)金屬漿料或坯料是半固態(tài)金屬成形技術的核心內(nèi)容。降低半固態(tài)漿料制備成本、縮短工藝流程、在線高效制備是該技術產(chǎn)業(yè)化研究和關注的焦點。
[0003]目前已有的半固態(tài)金屬漿料制備技術中，管道或通道澆注制漿法因其制備工藝無本質(zhì)區(qū)別、初生晶核的形成機理也基本相似，所以這類制備方法在半固態(tài)金屬漿料制備領域中可以單獨歸為一類。對于管道或通道澆注制漿法，若管道內(nèi)徑過小則容易發(fā)生堵塞，若管道內(nèi)徑過大則出口漿料的溫度在橫斷面上又不均勻，漿料的組織也不理想，因而不利于直接流變成形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有管道或通道澆注制漿法中內(nèi)徑較大時漿料溫度在橫斷面上存在較大溫差的缺點，本發(fā)明提供制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法及其專用設備。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法，其特征在于:所述的方法包括如下步驟:
[0007](I)控制金屬熔煉時的溫度:熔煉時將液態(tài)金屬的過熱度控制在80?100°C范圍內(nèi)，然后對液態(tài)金屬進行精煉，精煉后靜置、扒渣和檢測氫氣的含量，含氫量按有關國家標準或行業(yè)標準控制，最后將液態(tài)金屬的過熱度控制在10?100°C范圍內(nèi)；
[0008](2)制備半固態(tài)漿料:將上述步驟(I)中的液態(tài)金屬澆注到紊流通道的澆口杯內(nèi)，流經(jīng)紊流通道，半固態(tài)漿料制備完畢；
[0009](3)流變成形或制備坯料:上述步驟(2)中制備好的半固態(tài)漿料可直接流入到成形設備內(nèi)進行直接流變成形或制成坯料用于觸變成形。
[0010]進一步，澆注時澆口杯中液態(tài)金屬液面的高度為澆口杯深度的2/3?4/5。
[0011]專用于上述所述的制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法的設備，其特征在于:包括紊流通道和冷卻水套，所述的紊流通道由澆口杯、紊流葉片和流道構成，所述的澆口杯設置在流道的上方，形成液態(tài)金屬進入流道的進口 ；所述的紊流葉片附著在流道內(nèi)壁上，所述的冷卻水套包裹在流道外表面。
[0012]進一步，所述的冷卻水套具有供冷卻介質(zhì)流過的通道，所述的冷卻水套的下端形成通道的進口，上端形成通道的出口。
[0013]進一步，所述的流道直徑為10?100mm。
[0014]進一步，所述的紊流通道采用高純石墨制作，冷卻水套采用鋁合金制作。
[0015]本發(fā)明中液態(tài)金屬的過熱度由通道直徑和通道長度共同確定。液態(tài)金屬的過熱度、通道直徑和通道長度存在適當?shù)钠ヅ潢P系，即直徑越小或長度越短，過熱度就越低，反之，過熱度就越高。過熱度的具體工藝參數(shù)應由對具體設備進行試驗后來確定，確保液態(tài)金屬從通道流出時其溫度在液相線以下。
[0016]本發(fā)明整個紊流通道制作成軸向?qū)﹂_式，以便能夠順利打開通道清理殘留在流道里的余料。
[0017]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0018](I)本設備可安裝在成形設備入料口的上方，占用空間很小，可以將制備好的半固態(tài)漿料立即注入成形設備并進行成形，省卻了漿料的輸送過程，使?jié){料的溫度可控；
[0019](2)在制備漿料時，使用常溫水作為冷卻介質(zhì)對流道部分進行強制冷卻，從而可以保證設備能夠連續(xù)生產(chǎn)。流道壁得到快速冷卻后金屬熔體在流道內(nèi)能夠形成更多的初生晶核，從而提高了金屬熔體內(nèi)部的晶核密度，同時也減小了初生晶粒尺寸，制件的力學性能因此得到提聞;
[0020](3)在流道內(nèi)壁上增加了紊流葉片后，合金熔體能夠充分地與流道壁或紊流葉片接觸，合金熔體撞擊到紊流葉片后，紊流程度更高，因而能夠得到充分混合，熔體溫度更加均勻，也有助于初生相的球化；
[0021](4)流道直徑可以在10?IOOmm之間選取，適合于半固態(tài)漿料不同制備量的要求；
[0022](5)無需對成形設備進行改造，具有投資少、生產(chǎn)效率高、容易實現(xiàn)自動化或人機
一體化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明紊流通道結構示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明紊流葉片俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0025]參照圖1至圖2，制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法，所述的方法包括如下步驟:
[0026](I)控制金屬熔煉時的溫度:熔煉時將液態(tài)金屬的過熱度控制在80?100°C范圍內(nèi)，然后對液態(tài)金屬進行精煉，精煉后靜置、扒渣和檢測氫氣的含量，含氫量按有關國家標準或行業(yè)標準控制，最后將液態(tài)金屬的過熱度控制在10?100°C范圍內(nèi)；
[0027](2)制備半固態(tài)漿料:將上述步驟(I)中的液態(tài)金屬澆注到紊流通道的澆口杯I內(nèi)，流經(jīng)紊流通道，半固態(tài)漿料制備完畢；
[0028](3)流變成形或制備坯料:上述步驟(2)中制備好的半固態(tài)漿料可直接流入到成形設備內(nèi)進行直接流變成形或制成坯料用于觸變成形。
[0029]進一步，澆注時澆口杯I中液態(tài)金屬液面的高度為澆口杯深度的2/3?4/5。
[0030]專用于上述所述的制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法的設備，包括紊流通道和冷卻水套4，所述的紊流通道由澆口杯1、紊流葉片2和流道3構成，所述的澆口杯I設置在流道3的上方，形成液態(tài)金屬進入流道3的進口 ；所述的紊流葉片2附著在流道3內(nèi)壁上，所述的冷卻水套4包裹在流道3外表面。[0031]進一步，所述的冷卻水套4具有供冷卻介質(zhì)5流過的通道，所述的冷卻水套的下端形成通道的進口 6，上端形成通道的出口 7。
[0032]進一步，所述的流道直徑為10?100mm。
[0033]進一步，所述的紊流通道采用高純石墨制作，冷卻水套采用鋁合金制作。
[0034]紊流通道用高純石墨制作，其長度和直徑根據(jù)生產(chǎn)需要來確定。相鄰紊流葉片2之間的垂直距離為流道長度的1/3為宜，紊流葉片2之間(在俯視圖看)需留有一定間隙，間隙大小一般不超過流道內(nèi)徑的1/10。如圖2所示，三個紊流葉片呈120°角均勻分布。
[0035]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法，其特征在于:所述的方法包括如下步驟: (1)控制金屬熔煉時的溫度:熔煉時將液態(tài)金屬的過熱度控制在80?100°C范圍內(nèi)，然后對液態(tài)金屬進行精煉，精煉后靜置、扒渣和檢測氫氣的含量，含氫量按有關國家標準或行業(yè)標準控制，最后將液態(tài)金屬的過熱度控制在10?100°C范圍內(nèi)； (2)制備半固態(tài)漿料:將上述步驟(I)中的液態(tài)金屬澆注到紊流通道的澆口杯內(nèi)，流經(jīng)紊流通道，半固態(tài)漿料制備完畢； (3)流變成形或制備坯料:上述步驟(2)中制備好的半固態(tài)漿料可直接流入到成形設備內(nèi)進行直接流變成形或制成坯料用于觸變成形。
2.如權利要求1所述的制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法，其特征在于:澆注時澆口杯中液態(tài)金屬液面的高度為澆口杯深度的2/3?4/5。
3.專用于如權利要求1或2之一所述的制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法的設備，其特征在于:包括紊流通道和冷卻水套，所述的紊流通道由澆口杯、紊流葉片和流道構成，所述的澆口杯設置在流道的上方，形成液態(tài)金屬進入流道的進口 ；所述的紊流葉片附著在流道內(nèi)壁上，所述的冷卻水套包裹在流道外表面。
4.如權利要求3所述的專用于制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法的設備，其特征在于:所述的冷卻水套具有供冷卻介質(zhì)流過的通道，所述的冷卻水套的下端形成通道的進口，上端形成通道的出口。
5.如權利要求4所述的制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法，其特征在于:所述的流道直徑為10?100mm。
6.如權利要求5所述的專用于制備半固態(tài)金屬漿料的紊流通道澆注方法的設備，其特征在于:所述的紊流通道采用高純石墨制作，冷卻水套采用鋁合金制作。
【文檔編號】B22D35/04GK103962539SQ201410119237
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權日:2014年3月27日
【發(fā)明者】陳正周, 羅軍宇, 羅旭剛 申請人:慈溪阿爾特新材料有限公司