在线监测半固态压铸浆料固相率的方法技术

本发明专利技术公开了一种在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，涉及合金测试领域。具体的包括：采用非接触式测温装置对浆料的温度进行测定，根据Scheil

【技术实现步骤摘要】
在线监测半固态压铸浆料固相率的方法


[0001]本专利技术涉及合金测试领域，具体涉及一种在线监测半固态压铸浆料固相率的方法。

技术介绍

[0002]金属材料的半固态成形，就是对还处于正在凝固的液态金属施加一定的处理(如改变金属的热状态、提高液态金属的凝固速率、进行强烈的搅拌扰动、加入晶粒细化剂等)，以变动初生固相的形核以及它的生长方式，或是更充分的破坏它的枝晶结构，从而得到一种固液混合浆料，在其金属液的母液体中将会均匀地悬浮有一定量的球状的初生固相(其固相率可达50％左右)，然后将半固态的金属浆料直接成形。在半固态流变压铸工艺中，若要获得合格的半固态成型零件，需要严格精确控制半固态浆料的流变性能。该性能对于浆料的表观粘度、流变性能以及产品孔隙率、产品力学性能、脱模容易度、模具寿命均有决定性的影响。
[0003]然而，目前传统的半固态压铸产品无法得到准确的在线固相率数据。已有方法为离线分析法，即在压铸工艺流水生产线上得到产品，并对产品进行金相检测，根据球状颗粒尺寸、数量、圆整度等数据大致估计浆料在搅拌过程中的固相率。这种离线法存在的问题，除了固相率无法与变化着的浆料温度一一对应，还在于当固相率较小时，固相存在团聚现象，在不同剪切速率下，不同截面上观测到的固相面积分数是不同的，因而无法准确的对浆料固相率进行估测。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，可实时准确地估测浆料的固相率，为实际生产提供数据基础。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种半固态压铸中搅拌时间的确定方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其包括：采用非接触式测温装置对浆料的温度进行测定，根据Scheil
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Gulliver方程计算浆料的固相率。
[0007]作为上述技术方案的改进，采用非接触式测温装置对保温炉中的液态合金的温度、搅拌前汤勺中的液态合金的温度、搅拌后汤勺中的浆料的温度、压铸机熔杯中浆料的温度进行测定。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述浆料采用气冷搅拌装置制备成半固态浆料。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述气冷搅拌装置包括用于盛放浆料的汤勺、机械搅拌棒、冷却介质进入管、冷却介质回液管和冷却介质循环装置，所述冷却介质进入管一端与机械搅拌棒连通，另一端与所述冷却介质循环装置连通，所述冷却介质进入管一端与机械搅拌棒连通，另一端与所述冷却介质循环装置连通。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述非接触测温装置为辐射式测温装置、光谱测温装
置、激光干涉测温装置或微波测温装置。
[0011]作为上述技术方案的改进，所述非接触测温装置为红外测温装置。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述非接触测温装置可移动地与所述冷却介质进入管连接。
[0013]相应的，本专利技术还公开了一种半固态压铸中搅拌时间的确定方法，其包括：
[0014]S1：设置初始搅拌时间；
[0015]S2：依据所述初始搅拌时间对浆料进行搅拌，采用非接触式测温装置测定搅拌后浆料的温度，并根据Scheil
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Gulliver方程计算搅拌后浆料的固相率；
[0016]S3：判断搅拌后浆料的固相率是否满足固相率＞15％；
[0017]若是，则进入步骤S4，若否，则进入步骤S5；
[0018]S4：改变所述初始搅拌时间的数值，作为新的初始搅拌时间，重复执行步骤S2至S3；
[0019]S5：确定所述初始搅拌时间为中间搅拌时间；
[0020]S6：依据所述中间搅拌时间对浆料进行搅拌、铸造；
[0021]S7：对铸造得到合金件进行测试；
[0022]S8：判断测试结果是否满足预定结果；
[0023]若是，执行步骤S9，若否，执行步骤S10；
[0024]S9：确定所述中间搅拌时间为最终搅拌时间；
[0025]S10：改变中间搅拌时间的数值，作为新的中间搅拌时间，重复执行步骤S6至S8。
[0026]作为上述技术方案的改进，步骤S7中，对合金件中晶粒的颗粒圆整度进行测试。
[0027]作为上述技术方案的改进，所述非接触测温装置为红外测温装置。
[0028]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0029]1.本专利技术的专利技术人通过大量的验证实验证明：采用Scheil
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Gulliver方程可准确地根据温度预测浆料的固相率。因此，通过对于各阶段浆料温度的实时测量，即可实时获知该时刻浆料的固相率。从而为半固态流变压铸工艺的控制及参数优化提供良好的数据基础。
[0030]2.本方法采用非接触式红外测温装置，改善了热电偶测温的不足之处，接触式热电偶需要热量传导感应，反应时间较慢，测温存在滞后效应及平均效应。且热电偶保护管易被铝液腐蚀导致短路，使用成本高。本方法可以实时监控合金液的温度，将半固态浆料的温度精确控制在3度的偏差范围。
[0031]3.本专利技术通过对保温炉中的铝液温度、搅拌前后浆料温度、压铸机熔杯处浆料温度的测量，可实现对于半压铸工艺的良好控制。进一步的，通过对搅拌前后浆料温度以及对产品的金相检测，确定了最佳的搅拌时间。
附图说明
[0032]图1是Scheil
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Gulliver方程得到的AlSi8合金固相率随温度变化曲线；
[0033]图2是Scheil
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Gulliver方程得到的AlSi8合金中各相合金固相率随温度变化曲线；
[0034]图3是AlSi8合金加热到613.7℃的共聚焦激光显微镜照片；
[0035]图4是本专利技术一实施例中气冷搅拌装置的结构示意图；
[0036]图5是本专利技术搅拌时间试验中搅拌10s后所得合金金相组织图；
[0037]图6是本专利技术搅拌时间试验中搅拌15s后所得合金金相组织图；
[0038]图7是本专利技术搅拌时间试验中搅拌20s后所得合金金相组织图；
[0039]图8是本专利技术搅拌时间试验中搅拌25s后所得合金金相组织图。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例方式对本专利技术作进一步地详细描述。
[0041]本专利技术公开了一种在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其包括：采用非接触式测温装置对浆料的温度进行测定，根据Scheil
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Gulliver方程计算浆料的固相率。
[0042]其中，非接触测温装置为辐射式测温装置、光谱测温装置、激光干涉测温装置或微波测温装置，但不限于此。优选的为辐射式测温装置，更优选的为红外测温装置。这种测温装置不存在滞后效应和平均效应，可实施监控浆料的温度，将半固态浆料的温度测量误差控制在3℃以内。
[0043]其中，采用非接触式测温装置对保温炉中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其特征在于，包括：采用非接触式测温装置对浆料的温度进行测定，根据Scheil
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Gulliver方程计算浆料的固相率。2.如权利要求1所述的在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其特征在于，采用非接触式测温装置对保温炉中的液态合金的温度、搅拌前汤勺中的液态合金的温度、搅拌后汤勺中的浆料的温度、压铸机熔杯中浆料的温度进行测定。3.如权利要求1所述的在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其特征在于，所述浆料采用气冷搅拌装置制备成半固态浆料。4.如权利要求3所述的在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其特征在于，所述气冷搅拌装置包括用于盛放浆料的汤勺、机械搅拌棒、冷却介质进入管、冷却介质回液管和冷却介质循环装置，所述冷却介质进入管一端与机械搅拌棒连通，另一端与所述冷却介质循环装置连通，所述冷却介质进入管一端与机械搅拌棒连通，另一端与所述冷却介质循环装置连通。5.如权利要求1所述的在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其特征在于，所述非接触测温装置为辐射式测温装置、光谱测温装置、激光干涉测温装置或微波测温装置。6.如权利要求1或5所述的在线监测半固态压铸浆料固相率的方法，其特征在于，所述非接触测温装置为红外测温装置。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹，王继成，冯力，邓蒨瑜，黄子强，王俊江，张思东，
申请(专利权)人：珠海市润星泰电器有限公司，
类型：发明
国别省市：