一种半固态金属浆料的制备和流变成型的设备，属于半固态金属浆料的制备技术领域。由升降机构、过热金属液熔炼炉、浇口杯、斜直复合管通道及低导热衬里、冷却器和加热器、制备坩埚、温度控制器及冷却元件和加热元件、制备坩埚的支撑和推出机构、压铸机及压室、动型、定型和压射冲头、挤压铸造机及压室、压射冲头、右型和左型、锻造机及下模和上模、连铸结晶器、二冷水喷嘴、牵引器、引锭杆组成。优点在于：设备构造简单，投资少、生产成本低，非常适合半固态金属浆料或坯料的制备与成型生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半固态金属浆料的制备
，特别提供了一种半固态金属 浆料的制备和流变成型的设备。技术背景自从七十年代初期美国麻省理工学院(MIT)专利技术了半固态金属成形技术 以来，半固态金属浆料的制备与成型技术引起各国的广泛关注和研究。据文献 Behavior of metal alloys in the semisolid state (M C Flemings, Metall Trans, 1991，22A:957-981 )、 Method and apparatus for shaping semisolid metals (A Mitsuru , S Hiroto, H Yasunori， et al， EP Patent, 0745694A1,1996)、 A novel technique to produce metal slurries for semi-solid metal processing (J Wannasin， R A Martinez, M C Flemings, [in] iVoc o/&e 9& /A Co/ o/SeAwz'-So/zW /Voce肌V g o/^4//o>\y Com/ ow'to, Busan Korea, 2006， p.366隱369)、 Rheocasting processes for semi-solid casting of aluminum alloys (S P Midson， Die Casting Engineer,2006,50(l):48-51)、半固态金属及合金浆料或坯料的制备 方法(毛卫民，中国专利，200410009296.X, 2004)和《金属材料半固态加 工理论与技术》(编著康永林，毛卫民，胡壮麒，科学出版社，2004)报道， 获得半固态金属浆料的方法很多，如机械搅拌法、电磁搅拌法、应变引起的熔 体激活法(strain induced melt activation)、晶粒细化和重熔法、紊流效应法、 单螺旋搅拌法、双螺旋搅拌法、低过热度倾斜板浇注法、低过热度浇注和弱电 磁搅拌法、低过热度浇注和弱机械搅拌法、熔体混合法、控制浇注高度法、气 泡搅拌法等。同样，上述文献也提出了许多半固态金属浆料的流变成型方法， 如传统机械搅拌式流变成型、压射室制备浆料式流变成型、单螺旋机械搅拌式 流变成型、双螺旋机械搅拌式流变成型、低过热度倾斜板浇注式流变成型、低 过热度浇注和弱机械搅拌式流变成型、低过热度浇注和弱电磁搅拌式流变成 型、SLC式(Sub-Liquidus Casting)流变成型、CRP式(Continuous Rheocon version Process)流变成型、SEED式(Swirled Enthalpy Equilibation Device)流变成型、 CSIR式(The Council for Science and industrial Research)流变成型。但为了降低 半固态金属浆料的制备与成型成本，世界各国的学者、专家和工业界仍在不断 努力，试图提出新的半固态金属浆料或坯料的制备技术。在电磁搅拌制备半固态金属浆料方法中，美国4229210号和4434837号专 利要求必须对金属熔体进行强烈的电磁搅拌，即电磁搅拌的功率很大，搅拌 所产生的剪切速率一般在500~1500S—\在这样的剪切速率下，被搅拌金属液 的旋转速度很高， 一般都超过500转/分钟，这时才能获得细小和球状初晶的 半固态金属浆料或坯料，因而坯料的制备成本较高。如果剪切速率小于500S—'， 初晶的形态变差，多为蔷薇状初晶，而且半固态金属浆料或坯料表面的枝晶层较厚，这种半固态金属坯料不适于半固态触变成形。在电磁搅拌制备半固态 金属浆料的设备中， 一般不特别设置用于金属液浇注的斜直复合管通道，即不利用 斜直复合管通道来冷却金属液和促进形核，只需将过热金属液平稳地浇入连铸机的 热顶承接口或结晶器即可。为了进行强烈的电磁搅拌，电磁搅拌设备庞大，投资很 高，而且电磁搅拌功率大、效率低、耗能大，因此半固态金属浆料或坯料的制备成 本较高。文献Semi-solid processing of engineering alloys by a twin-screw rheomolding process. (S Ji, Z Fan and M J Bevis，Mater Sci & Eng, 2001, 299A: 210-217)提出双螺旋机械搅拌流变射铸的设备主要包括液态镁合金供料机 构、双螺旋机械搅拌机构、压射机构和中央控制机构。在双螺旋机械搅拌流变 射铸的设备中， 一般不特别设置用于镁合金液浇注的斜直复合管通道，即不利用 斜直复合管通道来冷却镁合金液体和促进形核，只需将过热镁合金液平稳地导入双 螺旋机械搅拌桶中即可。供料机构能够保证向双螺旋机械搅拌机构提供温度合 适和数量合适的液态镁合金；液态镁合金一旦进入搅拌系统， 一边被双螺旋 搅拌桶强烈地剪切， 一边被快速冷却到预期的固相分数；当半固态镁合金浆 料到达输送阀时，初生固相已经转变为球状颗粒，并均匀分布在低烙点的液 相中；当输送阀打开时，半固态镁合金浆料进入压室，被压入模具型腔，并 在模具中完全凝固，最终形成机械零件。但这种双螺旋机械搅拌流变射铸设 备仅适合于镁合金的半固态流变成型。文献液相线铸造铝合金2618显微组织(刘丹，崔建忠，夏可农.东北大学 学报.1999,20(2):173-176)提出在非搅拌条件下，仅利用控制浇注温度，也 可以制备半固态金属浆料，这种方法被称为液相线铸造法，但该方法要求金属 液的浇注温度非常接近该金属液的液相线温度，即比该液相线温度高1~5°C， 才能获得半固态金属浆料，这使得大容量金属液温度的控制变得十分困难，金 属液的流动性也变差。如果提高金属液的浇注温度，初晶的球状形态会恶化， 由液相线浇注时的球状转变为蔷薇状或枝晶状，这种半固态金属浆料的触变性 很差，半固态成形时的变形不均匀，易出现液固相偏析，非常不利于金属的半 固态成型。在该制备工艺及设备中， 一般不特别设置用于金属液浇注的斜直复合 管通道，即不利用斜直复合管通道来冷却金属液体和促进形核，只需将过热金属液 体平稳地浇入坩埚或铸模即可。中国专利00109540. 4提出了一种制备半固态金属浆料或坯料的方法，即将 低过度的金属液直接浇入铸模或连铸结晶器中，同时对该过热金属液进行弱搅 拌，就可制备出半固态金属浆料或坯料，而且该半固态金属浆料或坯料纯净， 不会受到制备装置的污染，因此该制备方法的设备投资较低、半固态金属浆料 或坯料的制备成本较低，半固态金属浆料便于各种流变成型，半固态金属坯料 便于各种触变成型。但该方法在制备半固态金属浆料时还需要专门的电磁搅袢设备或机械搅拌设备，整体设备的构成复杂，制备工艺比较麻烦，而且也不特 别设置用于金属液浇注的斜直复合管通道，即不利用斜直复合管通道来冷却金属 液体和促进形核，只需将过热金属液体平稳地浇入制备坩埚即可。欧洲专利EP 0745691A1提出了 New Rheocasting技术，简称NRC。在NRC 技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半固态金属浆料的制备和流变成型设备，其特征在于：由升降机构（２）、过热金属液熔炼炉（３）、浇口杯（５）、斜直复合管通道（６）及低导热衬里（３７）、冷却器（３８）和加热器（３９）、制备坩埚（７）、温度控制器及冷却元件（１０）和加热元件（１１）、制备坩埚（７）的支撑和推出机构（１２）、压铸机及压室（１４）、动型（１６）、定型（１７）和压射冲头（１９）、挤压铸造机及压室（２１）、压射冲头（２２）、右型（２４）和左型（２５）、锻造机及下模（２８）和上模（３０）、连铸结晶器（３２）、二冷水喷嘴（３４）、牵引器（３５）、引锭杆（３６）组成；升降机构（２）与过热金属液熔炼炉（３）衔接，过热金属熔炼炉（３）与浇口杯（５）衔接，浇口杯（５）与斜直复合管通道（６）衔接，斜直复合管通道（６）与制备坩埚（７）衔接，制备坩埚（７）与温度控制器相结合，制备坩埚（７）与压铸机的压室（１４）相结合，压室（１４）与压铸型动型（１６）、定型（１７）和压射冲头（１９）衔接。
【技术特征摘要】
1、一种半固态金属浆料的制备和流变成型设备，其特征在于由升降机构(2)、过热金属液熔炼炉(3)、浇口杯(5)、斜直复合管通道(6)及低导热衬里(37)、冷却器(38)和加热器(39)、制备坩埚(7)、温度控制器及冷却元件(10)和加热元件(11)、制备坩埚(7)的支撑和推出机构(12)、压铸机及压室(14)、动型(16)、定型(17)和压射冲头(19)、挤压铸造机及压室(21)、压射冲头(22)、右型(24)和左型(25)、锻造机及下模(28)和上模(30)、连铸结晶器(32)、二冷水喷嘴(34)、牵引器(35)、引锭杆(36)组成；升降机构(2)与过热金属液熔炼炉(3)衔接，过热金属熔炼炉(3)与浇口杯(5)衔接，浇口杯(5)与斜直复合管通道(6)衔接，斜直复合管通道(6)与制备坩埚(7)衔接，制备坩埚(7)与温度控制器相结合，制备坩埚(7)与压铸机的压室(14)相结合，压室(14)与压铸型动型(16)、定型(17)和压射冲头(19)衔接。2、 按照权利要求1所述的装置，其特征在于制备坩埚(7)与挤压铸 造机的压室(21)相结合，压室(21)与压射冲头(22)、右型(24)和左型(25)衔接；或制备坩埚(7)与锻造机的下模(28)相结合，下模(28)与 上模(30)衔接。3、 按照权利要求1所述的装置，其特征在于斜直复合管通道(6)与 压铸机的压室(14)相结合，压室(14)与压铸型动型(16)、定型(17)和 压射冲头(19);或斜直复合管通道(6)与挤压铸造机的压室(21)相结合， 压室(21)与压射冲头(22)、右型(24)和左型(25)衔接；或斜直复合管 通道(6)与锻造机的下模(28)相结合，下模(28)与上模(30)衔接；...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛卫民，杨小容，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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