一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头制造技术

一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，涉及一种铸造的搅拌头，一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，其特征在于，所述搅拌头包括阶梯式搅拌轴、上层下推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨、下层上推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨；上层下推式桨叶通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，以上轴肩定位；下层上推式桨叶也通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，并以下轴肩定位；阶梯轴顶部与延长轴底部通过螺纹连接，延长轴上配有齿形叶。该搅拌头布置合理、混合效率高，具备主轴冷却功能，能够降低电机主轴温度，有效的保护电机，配备投料器以及保护气体通道，方便安全投料并可减少熔体表面的氧化几率。

A stirring head for semi solid stirring casting of metals

A stirring head for metal semi-solid stirring casting relates to a casting stirring head and a metal semi-solid stirring casting stirring head. The stirring head is characterized in that the stirring head comprises a stepped stirring shaft, an upper push-down 60 degree blade tilting straight blade stirring paddle and a lower push-up 60 degree blade tilting straight blade stirring paddle. The upper push-down blade is assembled on the stirring shaft by threaded connection, and the upper shoulder is positioned; the lower push-down blade is also assembled on the stirring shaft by threaded connection and positioned on the lower shoulder; the top of the step shaft is connected with the bottom of the extension shaft by threaded connection, and the extension shaft is provided with a toothed blade. . The mixer head has reasonable arrangement, high mixing efficiency, cooling function of the spindle, can reduce the temperature of the spindle, effectively protect the motor, equipped with feeder and protective gas channel, convenient and safe feeding, and can reduce the oxidation probability of the melt surface.

【技术实现步骤摘要】
一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头
本专利技术涉及一种铸造的搅拌头，特别是涉及一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头。
技术介绍
搅拌铸造工艺是在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态，从而制成半固态金属液，然后将其压铸成坯料或铸件，搅拌铸造制备的合金一般称为非枝晶组织合金。采用该技术生产的产品具有高质量、高性能和高合金化的特点，与普通液态铸造相比具有许多明显的特点：铸件的凝固收缩减小，铸件尺寸精度高、外观质量好，减少了机械加工量，并且消除了常规铸件中的柱状晶和粗大树枝晶。该技术除了应用于制造军事装备以外，还广泛应用在汽车制造中。通常该工艺采用的传统搅拌设备为下压式单桨搅拌杆与调速电机进行装配后固定于支撑架上，此类设备不利于半固态金属枝晶的破碎以及弥散相的均匀分散，而且由于电机与搅拌杆直接连接，会导致熔体的热量直接传导至电机主轴，从而降低电机寿命。传统搅拌设备进行半固态复合搅拌时，很难使半固态金属液形成完整而复杂的流场，因此需要提高搅拌速度，但搅拌速度的提高会导致带入过多的空气，使铸件内气泡过多，形成明显缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，该搅拌头布置合理、混合效率高，具备主轴冷却功能，能够降低电机主轴温度，有效的保护电机，配备投料器以及保护气体通道，方便安全投料并可减少熔体表面的氧化几率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，所述搅拌头包括阶梯式搅拌轴、上层下推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨、下层上推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨；上层下推式桨叶通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，以上轴肩定位；下层上推式桨叶也通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，并以下轴肩定位；阶梯轴顶部与延长轴底部通过螺纹连接，延长轴上配有齿形叶；延长轴的顶部通过联轴器与电机主轴相连，电机与机壳通过机壳底部的四个螺栓进行连接，机壳端盖的四个螺纹孔装配支架，其底部的四个稳定杆装配泵壳；延长轴的齿形叶与泵壳组成齿轮泵，泵壳的一侧配有一对进出冷却液的管道，泵壳的另一侧配有连接筋板装配投料器，投料器与保护气体管道焊接在一起。所述的一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，所述上桨叶与下桨叶装配到阶梯搅拌轴上。所述的一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，所述整个搅拌头安装到延长轴上。所述的一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，所述搅拌头为空间交错式排列方式。所述的一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，所述延长轴上装配有齿轮叶片与泵壳组成的齿轮泵。本专利技术的优点与效果是：1本专利技术上层下推式搅拌桨在工作时能够在液面附近快速形成合理的涡流，使弥散相更容易进入连续相中，减少了弥散相的氧化与污染；下层上推式搅拌桨能够使下层流速较低的半固态液体形成环流，减小下层流域死区的形成；同时，两桨叶中间形成交汇流，更利于上下两层半固态液体的交换，促进弥散相的分散，从而在整个三层非等速交汇涡流中，能够使弥散相更均匀的分散于连续相中；2本专利技术投料器方便了在搅拌过程中安全的加入弥散相，焊接在投料器上的保护气体管道能够通入惰性保护气体，从而降低熔体表面的氧化率；3本专利技术延长轴冷却泵隔离温度的设计可避免熔体的热量传导至电机主轴，从而保护电机；4本专利技术模块化设计装配与维护简单、方便，该设备易于加工生产，成本低廉。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术延长轴零件图；图3为本专利技术的剖视图；图4为本专利技术Fluent流场模拟速度矢量图；图5为本专利技术Fluent流场模拟速度云图；图6为传统单层下推式直叶桨搅拌杆的实验验证效果图；图7为本专利技术的实验验证效果图。图中部件：1为阶梯式搅拌轴；2为下层上推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨；3为上层下推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨；4为冷却液管道；5为保护气体管道；6为投料器；7为稳定杆；8为机壳；9为泵壳；10为延长轴；11为调速电机。具体实施方式下面结合附图所示实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术搅拌头上层下推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨3通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴1上，以上轴肩定位。下层上推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨2也通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴1上，并以下轴肩定位。阶梯式搅拌轴1顶部与延长轴10底部通过螺纹联接，延长轴10上配有齿形叶。延长轴10的顶部通过联轴器与调速电机11主轴相连，调速电机11与机壳8通过机壳底部的四个螺栓进行连接，机壳端盖的四个螺纹孔用于装配支架，其底部的四个稳定杆7用于装配泵壳9。延长轴10的齿形叶与泵壳9组成齿轮泵，泵壳9的一侧配有一对进出冷却液的冷却管道4，泵壳的另一侧配有连接筋板，用于装配投料器6，投料器6与保护气体管道5焊接在一起。进行半固态搅拌铸造时，依次将上桨叶与下桨叶装配到阶梯搅拌轴上，然后将整个搅拌头均匀的涂上一层钛白粉，待钛白粉干燥后将其安装到延长轴上，进行复合搅拌。随着搅拌的进行，延长轴上的齿轮叶片与泵壳9组成的齿轮泵能够使冷却液从冷却液管道4中流进流出，使熔体传导至电机主轴上的热量明显降低，对电机起到保护作用。搅拌过程中，在达到投料要求时，将弥散相投入至投料器6中，随着机器的轻微震动流淌至熔体表面。将保护气体通道5接通惰性保护气体，在搅拌过程中熔体液面形成惰性气体层，降低了熔体表面与弥散相的氧化率。图4为本专利技术的Fluent流场模拟速度矢量图。因为本搅拌头为空间交错式排列方式，所以在不同界面上的速度与流型均不同，且具有更大的径向流面积，因此可以迅速地破坏径向流，同时本搅拌头搅拌时所产生的轴向流也相互影响，所以搅拌混合效率更高。根据图5本专利技术的Fluent流场模拟速度云图分析出坩埚内整体速度分布均匀，上层涡流速度适中，便于产生合理的涡流并将弥散相带入金属液中。下层涡流速度较大，易于上下涡流的液体交换，更加利于弥散相的均匀分散，较大的下层涡流速度防止了下层流域易出现大面积“死区”现象的发生。图6下压式单桨搅拌杆的实验验证效果图与图7本专利技术的实验验证效果图进行对比可以发现，图6中铝锭碳化硼颗粒分布极为不均匀，并且有大量的碳化硼颗粒没有融入铝液，经氧化过后堆积在铝液表面以及坩埚壁上；图7中铝锭碳化硼颗粒分布更加均匀，外表几乎看不到碳化硼颗粒堆积，基本上都融入到铝液内部，并且整体铝锭的密度分布相对图6所示分布更为均匀。说明本专利技术对半固态铝液的流场产生了明显的影响，对弥散相在半固态铝溶液中的均匀分散起到了重要的作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，其特征在于，所述搅拌头包括阶梯式搅拌轴、上层下推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨、下层上推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨；上层下推式桨叶通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，以上轴肩定位；下层上推式桨叶也通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，并以下轴肩定位；阶梯轴顶部与延长轴底部通过螺纹连接，延长轴上配有齿形叶；延长轴的顶部通过联轴器与电机主轴相连，电机与机壳通过机壳底部的四个螺栓进行连接，机壳端盖的四个螺纹孔装配支架，其底部的四个稳定杆装配泵壳；延长轴的齿形叶与泵壳组成齿轮泵，泵壳的一侧配有一对进出冷却液的管道，泵壳的另一侧配有连接筋板装配投料器，投料器与保护气体管道焊接在一起。

【技术特征摘要】
1.一种用于金属半固态搅拌铸造的搅拌头，其特征在于，所述搅拌头包括阶梯式搅拌轴、上层下推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨、下层上推式60°桨叶倾斜式直叶搅拌桨；上层下推式桨叶通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，以上轴肩定位；下层上推式桨叶也通过螺纹联接的方式装配在阶梯式搅拌轴上，并以下轴肩定位；阶梯轴顶部与延长轴底部通过螺纹连接，延长轴上配有齿形叶；延长轴的顶部通过联轴器与电机主轴相连，电机与机壳通过机壳底部的四个螺栓进行连接，机壳端盖的四个螺纹孔装配支架，其底部的四个稳定杆装配泵壳；延长轴的齿形叶与泵壳组成齿轮泵，泵壳的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪飞，管仁国，白景元，
申请(专利权)人：沈阳大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21