本发明专利技术涉及一种金属成形技术中金属半固态浆料制备方法和装置，属于金属加工工艺领域。其目的在于提供一种可以降低原材料成本，提高成品率及产品质量的镁合金半固态注射成形方法和装置。注射成形的方法包括金属粉末进行混合；气体保护；定量供给；在集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置内将金属粉末转变为固液混合状态；半固态注射成形。注射成形装置由金属粉末混合装置和注射机两部分组成，金属粉末混合装置由金属粉末搅拌容器和金属粉末存储容器组成；注射机包括一集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置，它由套筒和内部的螺旋输送杆组成，套筒的外围装有可对套筒的不同部位进行温度控制的冷却器和加热器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属成形技术中金属半固态浆料制备方法及成形的装置，属于金属加工工艺领域。
技术介绍
目前，金属半固态加工技术的生产过程采取的工艺路线是，以电磁搅拌连续铸造等方法制备金属半固态坯料，根据零件要求将坯料定尺切割成锭料，把锭料放入二次加热设备进行二次加热部分重熔，待锭料恢复到半固态状态时，将其放入压铸机的压室中进行半固态压铸成形。该工艺的加工流程较长，工艺较复杂，需要二次加热，且工艺过程难以有效控制，成本较高，在一定程度上限制了该工艺技术的大范围应用。与之相反，由于工艺过程的稳定性以及可控性，镁合金注射成形的应用前景良好。注射成形是一种新的金属成形技术，其工艺过程是先将合金原料转化成一种在连续液相金属中弥散着球形或类球形金属颗粒的半固态浆料，然后再将此浆料注射到模具内成形。与传统的高压压铸工艺相比，经注射成形的零件具有如下的优点1)无气孔，因为半固态浆料具有非牛顿粘性(即粘性与切变速率成反比)；2)收缩率小，因为浆料中含有固相成分，因此充模温度较低。由于半固态浆料的腐蚀性要比液态金属小，注射成形还可以增加诸如模具、螺旋输送杆和套筒等工具部件的使用寿命。一般来说，注射成形要比传统压铸技术更适用于制造具有更高强度、更好韧性和更高尺寸精度的优质模铸件。近年来，注射成形已经在多种工业部门中获得日益广泛的应用，特别是用来制造各类镁合金制品。事实上，美国金属协会已于最近将注射成形技术列为制造镁合金制品的技术标准之一在本专利技术之前，注射成形是借助于一种在美国专利号5040589中所描述的与普通尼龙注塑机结构相类似的设备来完成的。在此工艺过程中，屑状原料被投放到内部安装有旋转螺旋输送杆的外热式套筒中并在那里被加热到其固相线和液相线之间的某一温度。处于半熔融状态的原料在被旋转螺旋输送杆搅拌推进的同时也被转化为含有退化树枝晶粒的半固态浆料并被收集在注射喷嘴和螺旋输送杆顶端之间的空间内。当收集的浆料足够多时，螺旋输送杆被快速推进并将浆料射注进一模腔内。尽管现有的注射成形方法和设备已被成功地使用着，但还具有下述的不足和缺陷(1)半固态浆料是直接由枝晶屑料生成的(也称“一步”法，参见美国专利号4694882)。但是在搅拌不足，屑料中的枝晶太过完整，或浆料中的固相成分太高的情况下，枝晶可能会退化的不充分。这会导致在铸件中，特别是在薄壁件中，生成缩孔缺陷以及尺寸稳定性差；(2)枝晶屑料由专用设备加工，存在着成本高，尺寸稳定性差，且充填密度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有镁合金半固态注射成形方法及设备存在的上述不足和缺陷，提供一种可以降低原材料成本，提高成品率及产品质量的镁合金半固态注射成形方法和装置。本专利技术的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下一种镁合金半固态注射成形的方法，具体步骤是第一步 在金属粉末混合装置中对金属粉末进行混合，并通入保护气体对该粉末混合装置中的金属粉末进行保护，将混合均匀的金属粉末送入注射机加料斗中；第二步 料斗中的金属粉末经定量供给装置定量送入金属套筒中；第三步 在集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置内，采用螺旋输送杆对金属套筒中的金属粉末施以剪切力，在此剪切过程中通过温度调整，将金属粉末转变为固液混合状态；第四步 利用注射机将上述的半固态浆料射出至一模具内成形，形成半固态注射成形产品。所说的金属粉末由气体雾化方法制备成尺寸为50-700μm；合金粉末可以采用单独制备或采用由几种合金粉末经机械搅拌而成的混合粉末，并可以加入预合金粉增强合金粉末的流动性。所说的半固态浆料的固相体积分数、初生相晶粒的大小及组织结构可由螺旋输送杆转动产生的搅拌剪切强度以及加热器和冷却器共同控制和调整。一种用于镁合金半固态注射成形方法的装置，包括金属粉末混合装置和注射机两部分组成，其特征在于所说的金属粉末混合装置(4)由金属粉末搅拌容器(21)和其下方的金属粉末存储容器(24)组成；所说的注射机(16)包括一集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置(12)，它由套筒和内部的螺旋输送杆(13)组成，螺旋输送杆(13)由旋转机构(15)驱动，套筒的外围装有可对套筒的不同部位进行温度控制的冷却器(11)和加热器(10)；在注射机加料斗(7)与金属套筒装置(12)之间装有可振动的定量供给装置(8)，金属粉末存储容器(24)内的金属粉末(6)通过气体输送泵(25)注入注射机加料斗(7)内；金属套筒装置(12)套筒的出料口穿过静模板与模具(17)相连。所说的金属粉末搅拌容器(21)上设有金属粉末加入口(20)和通入保护气体(9)的气体保护进口(22)。所说的金属粉末搅拌容器(21)内采用由搅拌电机(19)驱动的叶片式搅拌器(23)。所说的注射机(16)内的螺旋输送杆(13)将金属套筒装置(12)分为三个区域，两端为混合区，中间为螺旋段，区域I设在靠近注射机加料斗(7)的部位，区域III设在靠近模具(17)处的喷嘴段。所说的保护气体(9)可选氮气、氩气或六氟化硫中的任一种气体，或几种构成混合气体。所说的模具(17)装有加热装置，并配有抽真空接口。本专利技术提供的方法和装置，可实现镁合金的半固态成形。这是一种先进的镁合金成形技术，具有如下优点1.采用本专利技术提供的金属粉末混合装置制备镁合金粉末，可免除预先熔炼制备镁合金的过程，并且扩大了粉末原材料的使用范围。2.螺旋输送杆的两端设有混合区，缩短了工艺流程，并能更有效地控制产品质量。3.所制备的半固态浆料的固相体积分数、初生相晶粒的大小及组织结构均可由螺旋输送杆转动产生的搅拌剪切强度以及加热器和冷却器共同控制和调整。4.可近净成形形状复杂的零部件；5.成形制品质量高，无气孔、偏析等缺陷，可以进行热处理；6.装置结构紧凑，易于加工制造，使用和维护方便。附图说明图1是本专利技术各主要组成单元之间运作关系框图。图2是本专利技术所设计的镁合金半固态注射成形装置的简图。图3是本专利技术所设计的金属粉末混合装置的简图。图4是本专利技术成形设备用螺杆的简图。图中1.镁粉存储桶 2.铝粉存储桶 3.其他合金粉末存储桶 4.金属粉末混合装置5.镁合金粉末存储桶 6.金属粉末 7.注射机加料斗 8.定量供给装置 9.保护气体 10.加热器 11.冷却器 12.金属套筒 13.螺旋输送杆 14.螺旋输送杆前端 15.旋转机构16.注射机 17.模具 18.半固态注射成形件 19.搅拌电机 20.金属粉末加入口 21.金属粉末搅拌容器 23.叶片式搅拌器 24.金属粉末存储容器 26.开关具体实施例方式下面结合附图所示实施例对本专利技术的镁合金半固态注射成形方法和装置作进一步的详细说明。本专利技术的镁合金半固态注射成形方法包括以下步骤(1)可以采用单独制备的合金粉末，也可以采用由几种合金粉末经机械搅拌混合而成的粉末，并可加入预合金粉增强合金粉末的流动性；(2)采用金属粉末混合装置，将按照设定比例称取的不同重量的金属粉末由入口加入金属粉末搅拌容器，在其中电机驱动的叶片式搅拌器作用下，对金属粉末进行搅拌和混合，达到预定时间后，金属粉末搅拌容器至金属粉末存储容器之间的开关打开，金属粉末进入金属粉末存储容器，并由气体输送泵送至注射机加料斗。整个金属粉末混合装置的工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镁合金半固态注射成形的方法，其特征在于：第一步在金属粉末混合装置中对金属粉末进行混合，并通入保护气体对该粉末混合装置中的金属粉末进行保护，将混合均匀的金属粉末送入注射机加料斗中；第二步料斗中的金属粉末经定量供给装 置定量送入金属套筒中；第三步在集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置内，采用螺旋输送杆对金属套筒中的金属粉末施以剪切力，在此剪切过程中通过温度调整，将金属粉末转变为固液混合状态；第四步利用注射机将上述的半固态浆料 射出至一模具内成形，形成半固态注射成形产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲斌，崔晓鹏，
申请(专利权)人：曲斌，崔晓鹏，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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