一种制备半固态浆料的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制备半固态浆料的装置，属于材料加工技术领域，包括熔炼炉、石墨柱塞、导流管、进气管、密封盖Ⅰ、上转筒、冷却管、中间绝热筒、带轮、加热装置、下转筒、中心柱、浆料收集漏斗、电动机、传动带、支架、密封盖Ⅱ、出气管、阀门；该装置通过控制熔体的温度、浇注速度、转筒转速以及熔体快速形核的冷却速度来控制形核数量，通过下转筒和中心柱的加热温度来控制半固态浆料的固相率，该装置结构简单，易于加工，成本较低，能连续制备所需固相分数的半固态浆料，具有很好的应用前景。

Device for preparing semi-solid slurry

The invention discloses a device for preparing semi-solid slurry, which belongs to the field of material processing technology, including smelting furnace, graphite plug, guide tube, an air inlet pipe, a sealing cover 1, rotating cylinder, cooling tube, insulation tube, middle pulley, heating device, rotating cylinder, the center column, slurry collection funnel, motor, transmission belt, bracket, sealing cover II, outlet pipe, valve; the device through the control of melt temperature, casting speed, rotor speed and fast speed of the melt cooling core to control the number of nuclei, through solid phase drum and the central column to control the heating temperature of semi-solid slurry rate of the device is simple in structure, easy processing, low cost, continuous production of semi-solid slurry by solid fraction, has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种制备半固态浆料的装置
本专利技术公开了一种制备半固态浆料的装置，属于材料加工

技术介绍
金属半固态浆料是指液态金属母液中均匀地悬浮着近球形固相颗粒的固液混合浆料。利用金属半固态浆料进行的成形工艺叫作半固态成形。半固态成形技术，自上世纪70年代被美国麻省理工学院Flemings教授等人发现以来，得到广泛的关注和深入的研究。半固态成形技术与传统铸造相比，其液相中含有一定体积分数的固相，结晶潜热小，凝固收缩小。所以其成形的零件组织致密，力学性能高，尺寸精度高能实现近终成形，对模具热冲击小，可以提高模具使用寿命。与传统锻造相比，其含有一定量的液相，变形抗力小，成形力低，可降低成形对设备及模具的要求，所以可成形复杂零件。正是由于半固态成形具有以上一系列优点，其研究和应用引起了世界的广泛关注和高度重视。在这项技术中，制备半固态浆料是其成形的基础。因此涌现出了大量半固态浆料的制备方法。目前半固态浆料的制备方法主要有：机械搅拌法、电磁搅拌法、超声波振动法、过流冷却法、转棒诱导形核法、应变诱导熔体激活法、变质处理法等。现有制浆方法中存在着成本高，或者流程长，或者不能连续制备浆料，或者得不到均匀的浆料的问题，这些问题很大程度上是由于没有合适的装置进行制备造成的。例如，倾斜板过流冷却制备半固态浆料，设备成本低，生产方便，但只能获得一种固相率，形状因子都比较好的半固态浆料；双螺旋剪切法设备成本偏高；电磁搅拌法虽然是目前主流制浆方式，但能量利用率偏低，造成生产成本偏高，也不能连续制备半固态浆料。
技术实现思路
本专利技术采用激冷、恒温剪切共同作用来制备半固态浆料，可使浆料的初生相颗粒更细小，分布均匀，并且通过不同温度下的剪切，能获得不同固相率的半固态浆料，本装置结构集成度高，缩短了制浆流程，也在很大程度上节约了制浆成本。本专利技术的目的在于提供一种制备半固态浆料的装置，包括熔炼炉1、石墨柱塞2、导流管3、进气管4、密封盖Ⅰ5、上转筒6、冷却管10、中间绝热筒12、带轮13、加热装置14、下转筒15、中心柱16、浆料收集漏斗17、电动机18、传动带19、支架21、密封盖Ⅱ22、出气管24、阀门25；熔炼炉1设置在支架21顶部，熔炼炉1底部设有导流管3，导流管3入口处设有石墨柱塞2，用于开关导流管3，控制金属熔体流入上转筒6的速度，导流管3另一端伸入上转筒6内部，上转筒6顶部设置密封盖Ⅰ5，密封盖Ⅰ5上面设有进气管4，上转筒6外部设有冷却管10，冷却管10固定在支架21上，上转筒6下端连有中间绝热筒12，中间绝热筒12外部设置带轮13，带轮13通过传动带19与电动机18连接，中间绝热筒12另一端连接下转筒15，下转筒15外部设有加热装置14，下转筒15内部设有中心柱16，下转筒15底部设有浆料收集漏斗17，中心柱16固定在浆料收集漏斗17内壁上，浆料收集漏斗17固定在支架21上，中心柱16和浆料收集漏斗17设有保温装置，浆料收集漏斗17上设有密封盖Ⅱ22，浆料收集漏斗17上部设有出气管24，浆料收集漏斗17底部设有阀门25。所述上转筒6通过轴承Ⅰ7设置在支架21上，下转筒15通过轴承Ⅱ23设置在支架21上。所述冷却管10内壁与上转桶6外壁之间留有间隙，冷却管10与上转筒6之间上下两端设有旋转密封圈8。所述冷却管10下端设有进水管11，上端设有出水管9。所述加热装置14为电加热管，通过电刷20供电。所述中心柱16和浆料收集漏斗17的保温装置分别设置在其内部，保温装置为电加热管，电加热管外部通电实现加热。所述下转筒15和中心柱16所形成的狭缝宽度为3-10mm，通过更换不同直径的中心柱16达到狭缝宽度不同的目的，中心柱16在下转筒15内上下自由移动，调节狭缝的高度，以改变浆料均匀化剪切时间，以保证不同合金皆能充分剪切。所述电动机18为调速电机，通过调节电机转速为500-3000r/min，使转筒的转速为500-3000r/min。所述上转筒6为熔液快速形核区，下转筒15是浆料均匀化剪切区。所述保护气体由进气管4进入，由出气管24排出，在整个半固态浆料制备过程中始终有保护气体保护，避免金属液氧化。本专利技术的使用原理是：合金在熔炼炉1内加热熔化为过热金属熔体，并达到预定温度后，打开石墨柱塞2，熔体经过导流管3浇注到上转筒6内壁上，上转筒6、中间绝热筒12、下转筒15在电动机18的带动下转动，在上转筒6切应力和熔体自身重力的作用下，过热熔体迅速在上转筒6内壁铺展成熔体薄膜，从上转筒6外部的冷却管10的进水管11通入冷却液，使熔体产生整体过冷而快速形核，随后，含有大量初生相晶核的半固态浆料在自身重力作用下经过中间绝热筒12后进入下转筒15和中心柱16所形成的狭缝中，通过下转筒15外部加热装置14和中心柱16内部加热装置将狭缝温度控制在半固态区间所需温度，半固态浆料在下转筒15旋转所产生的切应力作用下，达到组织、温度均匀化，同时切应力也使初生相颗粒在浆料中均匀分布，避免团聚和长大，最后半固态浆料进入浆料收集漏斗17中，浆料收集漏斗17外部设有加热装置，半固态浆料保存待用，整个过程从进气管4通入保护气体，出气管24排出保护气体，始终有保护气体保护，避免金属液氧化。本专利技术的有益效果：（1）本装置使熔体在转筒切应力，离心力和过冷冷却下，迅速大量形核，得到具有细小初生相半固态浆料。（2）本装置在得到具有细小初生相半固态浆料的基础上，再经狭缝等温剪切后，可使初生相进一步圆整化，液固相均匀混合。（3）本装置中的转速大小、冷却速率、保温温度、狭缝尺寸都可以调节，可以根据实验过程中具体的实验条件来选择更加合理的参数；（4）本装置可以通入保护气体，避免制浆过程中高温熔液氧化产生夹杂，能获得较为纯净的半固态合金；（5）本装置结构简单、成本低、效率高、可连续制备半固态浆料，而且可与成形设备相结合，可以直接获得坯料或者零件，降低坯料储存等工艺的成本。附图说明图1是本专利技术制备半固态浆料的装置的结构示意图；图中：1-熔炼炉、2-石墨柱塞、3-导流管、4-进气管、5-密封盖Ⅰ、6-上转筒、7-轴承Ⅰ、8-旋转密封圈、9-出水管、10-冷却管、11-进水管、12-中间绝热筒、13-带轮、14-加热装置、15-下转筒、16-中心柱、17-浆料收集漏斗、18-电动机、19-传动带、20-电刷、21-支架，22-密封盖Ⅱ，23-轴承Ⅱ，24-出气管，25-阀门。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种制备半固态浆料的装置，包括熔炼炉1、石墨柱塞2、导流管3、进气管4、密封盖Ⅰ5、上转筒6、冷却管10、中间绝热筒12、带轮13、加热装置14、下转筒15、中心柱16、浆料收集漏斗17、电动机18、传动带19、支架21、密封盖Ⅱ22、出气管24、阀门25；熔炼炉1设置在支架21顶部，熔炼炉1底部设有导流管3，导流管3入口处设有石墨柱塞2，用于开关导流管3，控制金属熔体流入上转筒6的速度，导流管3另一端伸入上转筒6内部，上转筒6顶部设置密封盖Ⅰ5，密封盖Ⅰ5上面设有进气管4，上转筒6外部设有冷却管10，冷却管10固定在支架21上，上转筒6下端连有中间绝热筒12，上转筒6为熔液快速形核区，下转筒15是浆料均匀化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备半固态浆料的装置，其特征在于，包括熔炼炉（1）、石墨柱塞（2）、导流管（3）、进气管（4）、密封盖Ⅰ（5）、上转筒（6）、冷却管（10）、中间绝热筒（12）、带轮（13）、加热装置（14）、下转筒（15）、中心柱（16）、浆料收集漏斗（17）、电动机（18）、传动带（19）、支架（21）、密封盖Ⅱ（22）、出气管（24）、阀门（25）；熔炼炉（1）设置在支架（21）顶部，熔炼炉（1）底部设有导流管（3），导流管（3）入口处设有石墨柱塞（2），导流管（3）另一端伸入上转筒（6）内部，上转筒（6）顶部设置密封盖Ⅰ（5），密封盖Ⅰ（5）上面设有进气管（4），上转筒（6）外部设有冷却管（10），冷却管（10）固定在支架（21）上，上转筒（6）下端连有中间绝热筒（12），中间绝热筒（12）外部设置带轮（13），带轮（13）通过传动带（19）与电动机（18）连接，中间绝热筒（12）另一端连接下转筒（15），下转筒（15）外部设有加热装置（14），下转筒（15）内部设有中心柱（16），下转筒（15）底部设有浆料收集漏斗（17），中心柱（17）固定在浆料收集漏斗（17）内壁上，浆料收集漏斗（17）固定在支架（21）上，中心柱（16）和浆料收集漏斗（17）设有保温装置，浆料收集漏斗（17）上设有密封盖Ⅱ（22），浆料收集漏斗（17）上部设有出气管（24），浆料收集漏斗（17）底部设有阀门（25）。...

【技术特征摘要】
1.一种制备半固态浆料的装置，其特征在于，包括熔炼炉（1）、石墨柱塞（2）、导流管（3）、进气管（4）、密封盖Ⅰ（5）、上转筒（6）、冷却管（10）、中间绝热筒（12）、带轮（13）、加热装置（14）、下转筒（15）、中心柱（16）、浆料收集漏斗（17）、电动机（18）、传动带（19）、支架（21）、密封盖Ⅱ（22）、出气管（24）、阀门（25）；熔炼炉（1）设置在支架（21）顶部，熔炼炉（1）底部设有导流管（3），导流管（3）入口处设有石墨柱塞（2），导流管（3）另一端伸入上转筒（6）内部，上转筒（6）顶部设置密封盖Ⅰ（5），密封盖Ⅰ（5）上面设有进气管（4），上转筒（6）外部设有冷却管（10），冷却管（10）固定在支架（21）上，上转筒（6）下端连有中间绝热筒（12），中间绝热筒（12）外部设置带轮（13），带轮（13）通过传动带（19）与电动机（18）连接，中间绝热筒（12）另一端连接下转筒（15），下转筒（15）外部设有加热装置（14），下转筒（15）内部设有中心柱（16），下转筒（15）底部设有浆料收集漏斗（17），中心柱（17）固定在浆料收集漏斗（17）内壁上，浆料收集漏斗（17）固定在支架（21）上，中心柱（16）和浆料收集漏斗（17）设有保温装置，浆料收集漏斗（17）上设有密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：李璐，耿保玉，周荣锋，李永坤，肖帆，王坦，蒋业华，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53