带分流楔的扁管式阻尼冷管制造技术

一种带分流楔的扁管式阻尼冷管。包括有扁形管状阻尼冷管，环绕在扁形管的管壁安装了冷却水管和加热线圈，该阻尼冷管的上方有一盛装金属熔体的较大截面积的容器，阻尼冷管的下方，即出口处设有上部为楔形的楔形杆，楔形杆的轴线平行于扁形管的长边，安装在出口的中间。合金溶体（合金溶体在液相线温度以上几度）通过阻尼冷管，合金熔体在阻尼冷管中的流动速度较快，合金溶体在管壁的冷却下形成许多细小的晶核。晶核形成后，将迅速长大，由于合金熔体的冲击，使长大到一定尺寸的晶粒从管壁上脱离进入合金熔体。当合金熔体通过分流楔时，合金熔体被搅拌，从而获得较均匀的半固态浆料。该阻尼冷管避免了高温熔体与空气接触而氧化，特别适用于镁合金。具有工艺简单、不需要外加动力、冷却强度可控性好的优点。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种带分流楔的扁管式阻尼冷管。
技术介绍
半固态金属加工技术(Semi-Solid Metal Forming or Semi-Solid Metal Process，简称SSM)是金属在凝固过程中，进行强烈搅拌或通过控制凝固条件，破碎所生成的树枝晶或抑制树枝晶的生成，获得具有等轴或近似于等轴、均匀、细小的初生相，初生相均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料。此种浆料在外力的作用下，即使固相率达到60％仍具有较好的流动性。可以利用压铸、挤压、模锻等工艺进行加工成形。半固态加工技术的工艺路线主要有两类一类是将制备的半固态浆料在保持其半固态温度的条件下直接成形，通常被称为流变铸造或流变成形(Rheo-castingor Rheo-moulding)；另一类是将半固态浆料先制备成具有非枝晶组织的坯料。再根据产品尺寸下料，然后将坯料重新加热到半固态温度成形，通常被称为触变成形(Thixo-forming or Thixo-moulding)。对于触变成形，由于具有非枝晶组织的坯料重新加热到半固态时能保持一定的形状，便于输送，易于实现自动化。因此，触变成形工艺路线在工业中较早的得到了应用。对于流变铸造，由于将制备的半固态浆料直接成形，具有高效、节能、短流程的特点，近年来发展很快，这是半固态加工技术进一步推广应用的方向。从1990年召开第一届半固态国际会议，至今已召开了七次专门国际会议。最近三届会议的特点是1998年召开的第五届国际会议有大批工业界人士参加，将半固态加工技术的应用推向一个高潮；2000年召开的第六届半固态国际会议上出现了不少实用技术及方法；而在2002年召开的第七届半固态国际会议上涌现出了大批实用技术及方法，其中绝大部分是有关半固态金属浆料的制备新方法。同时，也将直接流变铸造或流变成形提到一个相当高的位置。目前，工业上应用较为广泛的是触变成形工艺路线。而它存在一些不足，如流程较长。为此，如何进一步简化加工工艺流程和进一步降低加工成本，是促进半固态加工技术广泛的应用的基础。半固态金属浆料的制备是半固态加工技术的核心，因此近些年来，出现了许多制备半固态金属浆料的新工艺、新技术、新装置。在半固态金属浆料的制备方面，有双螺旋搅拌法、冷却斜槽法、控制冷却速度的近液相线铸造法、新MIT法、不同液体混合制备法等，下面主要介绍其中的两种方法(1)冷却斜槽法(Cooling Slope) 冷却斜槽是日本宇部株式会社开发新工艺，已在欧洲申请了专利。其原理为将略高于液相线温度的熔融金属倒在冷却斜槽上，由于斜槽的冷却作用，在斜槽壁上有细小的晶粒形核长大，金属熔体的冲击使晶粒从斜槽壁上脱离进入容器。控制容器温度，即缓慢冷却，冷却到一定的半固态温度后保温，达到要求的固相体积分数，随后可进行流变成形或触变成形。(2)“新MIT工艺”法是由MIT的Flemings等人提出，其工艺过程为用带有冷却作用的搅拌器插入温度在液相线温度以上几度的合金溶体中，进行搅拌。搅拌数秒钟后，熔体温度降低到对应只有几个百分数的固相分数时，把搅拌器取出。合金溶体在液相线温度下，由于搅拌与冷却的共同作用，导致了熔体体积中合金晶粒的过冷形核，而且固相合金晶粒在熔体中分布均匀。再迅速冷却合金熔体，就能获得较理想的半固态浆料。MIT最近的实验研究表明，影响形成非枝晶半固态浆料的重要因素是合金的快速冷却和热传导。在一定的搅拌速度下，能获得半固态组织，进一步提高搅拌速度对产生球形晶粒没有太大影响，而且当搅拌时间为2秒时就能产生非枝晶半固态浆料。当合金温度低于液相线温度时，搅拌对最终的微观组织没有太大影响。上述两种方法及其设备的主要缺点是，高温熔体在搅拌过程中或在冷却斜槽上流动中易与空气接触，以及冷却强度不易控制从而影响产品的质量；此外，需要外加动力，加大生产成本。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种冷却强度可控性好、不需要外加动力、避免高温熔体与空气接触的带分流楔的扁管式阻尼冷管。该扁管式阻尼冷管能适应各种不同的合金溶体的要求和流量的需要而进行制备半固态合金浆料。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案一种带分流楔的扁管式阻尼冷管，包括有扁形管状阻尼冷管，环绕在扁形管的管壁安装了冷却水管和加热线圈，该阻尼冷管的上方有一盛装金属熔体的较大截面积的容器，阻尼冷管的下方，即出口处设有上部为楔形的楔形杆，楔形杆的轴线平行于扁形管的长边，安装在出口的中间。在本技术中，阻尼冷管是一个扁形管，目的是增加金属熔体与冷管的接触面积，从而增加对流动金属熔体的冷却效果。楔形杆可以形成阻尼作用。本技术的带分流楔的扁管式阻尼冷管在使用过程中，使盛装在阻尼冷管上方容器中的合金溶体(合金溶体在液相线温度以上几度)通过该阻尼冷管，由于阻尼冷管截面面积较小，合金熔体在冷管中的流动速度较快。合金溶体通过阻尼冷管时，合金溶体在管壁的冷却下形成许多细小的晶核。晶核形成后，将迅速长大，由于合金熔体的冲击，使长大到一定尺寸的晶粒从管壁上脱离进入合金熔体。当合金熔体通过在阻尼冷管下方的分流楔时，合金熔体被搅拌，从而获得较均匀的半固态浆料。获得的半固态浆料流入下方的容器。流入下方的容器的半固态浆料，根据需要可以进行保护。半固态浆料可直接进行流变铸造或流变成形，也可制备成坯料。在本技术的带分流楔的扁管式阻尼冷管管壁中，安装有冷却水管和加热线圈。所述的冷却水管和加热线圈呈内外排列，且冷却水管和加热线圈可分两组或三组，每组冷却水管和加热线圈都可以独立控制，以便更好的调节沿扁形管轴线方向的冷却速度或加热能力分布。由于阻尼冷管周围设有冷却系统(即管壁中设有冷却管)，而且冷却水管分两组或三组。因此，可以有效地调节合金熔体的冷却速度，即调节出口处半固态浆料的固相体积分数。同时，可以控制阻尼冷管下方的容器温度，从而一步调节半固态浆料的固相体积分数，获得设定固相体积分数的半固态浆料。当阻尼冷管内管壁由于温度过低，有大量合金凝固在阻尼冷管内管壁时，可以通过加热系统(即管壁中设有加热线圈)来清除凝固在管壁的合金。在本技术的带分流楔的扁管式阻尼冷管中，所述的阻尼冷管的截面为扁长圆形，即其两长边为直边、两短边为圆弧边。扁长圆形截面能增加截面的周长，从而增加了管壁的冷却作用。在本技术的带分流楔的扁管式阻尼冷管中，所述的楔形杆的截面为菱形，两对角线的比值大于4，两对角线的比值优选为4-8，四个角均为圆弧过度。在本技术的带分流楔的扁管式阻尼冷管中，所述的加热线圈环绕在管壁内的里层，冷却管环绕在管壁内的外层。加热线圈的作用一是能精确的调节冷却效果；二是能加热熔化和清理阻尼冷管中的残留合金。在本技术的带分流楔的扁管式阻尼冷管中，该阻尼冷管的上方有一盛装金属熔体的较大截面积的容器，该容器与静置炉相连接，由静置炉或保温炉连续提供金属熔体。容器的截面积与冷管截面积的比值应大于10，容器的截面积与冷管截面积的比值优选为20-50，容器中的合金熔体应保持一定的高度。阻尼冷管中的合金熔体流动速度与容器中合金熔体的高度是密切相关，容器中合金熔体的高度(压头)是阻尼冷管中合金熔体流动的驱动力，因此要求容器中液面高度稳定。具体液面高度与合金和工艺要求有关，需要实验确定。本技术的优点是 1、合金熔体是在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带分流楔的扁管式阻尼冷管，其特征在于：包括有扁形管状阻尼冷管，环绕在扁形管的管壁安装了冷却水管和加热线圈，该阻尼冷管的上方有一盛装金属熔体的较大截面积的容器，阻尼冷管的下方，即出口处设有上部为楔形的楔形杆，楔形杆的轴线平行于扁形管的长边，安装在出口的中间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢水生，贺金宇，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]