專利名稱：一種制備半固態(tài)合金流變漿料或坯料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半固態(tài)金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備半固態(tài)合金流變漿料或坯料的裝 置和方法。特別提供了一種可用來制備大規(guī)格半固態(tài)合金流變漿料或坯料的裝置和方法。
背景技術(shù)：
自從二十世紀(jì)七十年代美國麻省理工學(xué)院的Flemings教授發(fā)明了半固態(tài)金屬成形技 術(shù)以來，半固態(tài)金屬漿料的制備和成形技術(shù)作為一種新型的技術(shù)立即引起了世界各國的廣 泛關(guān)注，紛紛投入大量的人力、物力和財力對此技術(shù)進行相關(guān)的研究和開發(fā)，目前許多金 屬漿料的制備方法已經(jīng)發(fā)明出來，目前見諸于相關(guān)報道的主要有電磁攪拌法；機械攪拌 法；雙螺旋攪拌法，單螺旋攪拌法；低過熱度澆注和弱電磁攪拌法；氣泡法，低過熱度傾 斜板澆注法，熔體混合法等制漿方法。同樣的也開發(fā)出許多半固態(tài)合金的成形技術(shù)，主要 的有傳統(tǒng)的機械攪拌式流變成形技術(shù)雙螺旋機械攪拌式流變成形技術(shù)；近液相線澆注 式流變成形技術(shù)；低過熱度傾斜板澆注式流變成形技術(shù)；低過熱度澆注和弱電磁攪拌式流 變成形技術(shù)；低過熱度澆注和弱機械攪拌式流變成形技術(shù)等。而在上述發(fā)明的半固態(tài)漿料 制漿方法和流變成形方法中，電磁攪拌漿料制備技術(shù)具有不污染合金、合金漿料純凈，控 制參數(shù)易于調(diào)節(jié)，可以連續(xù)生產(chǎn)流變漿料或連續(xù)鑄錠等優(yōu)點，因此已經(jīng)投入商業(yè)化生產(chǎn)且獲 得了較大范圍的應(yīng)用，成為目前生產(chǎn)半固態(tài)金屬及合金漿料主要的制備方式，但是由于電磁 感應(yīng)趨膚效應(yīng)的存在，使?jié){料內(nèi)部所受的電磁攪拌力存在明顯的區(qū)別，漿料表層受到的攪拌 力大而內(nèi)部小，導(dǎo)致制備的半固態(tài)漿料組織分布不均勻。因此目前半固態(tài)制漿行業(yè)普遍將電 磁感應(yīng)存在的趨膚效應(yīng)看作為一種不利的因素而極力加以避免，制漿生產(chǎn)中也往往采用降低 電磁撹拌頻率、增加電磁場的趨膚深度的手段來克服趨膚效應(yīng)對漿料組織的不利影響，試圖 獲得較為理想的半固態(tài)漿料組織。
在電磁攪拌制備半固態(tài)金屬及合金漿料或坯料的方法和設(shè)備中，美國4434837號專利 和4229210都公開了幾種制備半固態(tài)金屬及合金漿料和坯料的電磁攪拌方法，其主要原理 是利用強烈的電磁攪拌打碎初生枝晶，抑制初生晶粒向枝晶狀生長，從而制備出球狀或粒 狀初生晶粒的半固態(tài)金屬及合金漿料。在上述專利公開的有關(guān)電磁攪拌方法和設(shè)備中，未 提到漿料內(nèi)部的冷卻問題，也未提到內(nèi)部冷卻機構(gòu)。但是在采用上述專利公開的電磁攪拌 方法制備半固態(tài)漿料時，漿料溫度場的分布不均勻，漿料的外層散熱快，而漿料內(nèi)部中心散熱慢，導(dǎo)致初生晶粒在空間和時間上的產(chǎn)生存在明顯的差別，漿料外層初生晶粒先析出， 而漿料內(nèi)部初生晶粒后析出，這樣最終會導(dǎo)致漿料組織的不均勻性，對于大尺寸和大規(guī)格 的漿料或坯料更為如此。而且由于電磁感應(yīng)磁場的趨膚效應(yīng)，使磁場強度從漿料的外緣到 中心呈指數(shù)式遞減，導(dǎo)致漿料的外層受到的攪拌作用強，而在漿料的中心受到的攪拌作用 很弱，因此在采用此方法得到的漿料或坯料組織中，組織分布很不均勻，外層細(xì)小，而內(nèi) 層粗大，且組織形態(tài)也不相同，外層的初生晶粒呈球狀或粒狀，而中心呈樹枝晶或薔薇狀， 因此采用上述方法制備的半固態(tài)漿料或坯料的尺寸也受到了限制，很難制備出優(yōu)質(zhì)的大尺 寸和大規(guī)格的半固態(tài)金屬及合金漿料或坯料，對于半固態(tài)金屬或合金棒料，直徑一般不超 過-150，因此如何克服電磁攪拌的上述缺點、制備出組織均勻、細(xì)小的半固態(tài)金屬及合金 漿料或坯料，尤其是制備出大規(guī)格大尺寸的半固態(tài)金屬及合金漿料或坯料，將具有十分重 要的意義和現(xiàn)實價值。
中國專利200420112702.0也提出了一種復(fù)合電磁攪拌法連續(xù)制備半固態(tài)金屬漿料的 裝置，該裝置的主要結(jié)構(gòu)和原理是在中間包內(nèi)施加電磁攪拌，使中間包過熱的液體整體 均勻降溫到液相線溫度，在導(dǎo)流管外均施加強烈電磁攪拌，金屬液流可獲得充分快速的冷 卻，使形核數(shù)量大幅增加，凝固組織明顯細(xì)化。采用上述設(shè)備制備半固態(tài)金屬漿料，可解 決現(xiàn)有技術(shù)中由于單純靜置保溫控制澆注金屬液體接近液相線溫度難操作性以及由此帶 來的金屬液體過熱度太低時流動性變差的技術(shù)難題，也可避免了由于現(xiàn)有技術(shù)中制漿室尺 寸較大、金屬液體攪拌不均勻?qū)е吕鋮s不均勻及凝固組織不均勻的問題。在該設(shè)備中，采 用了復(fù)合電磁攪拌技術(shù)，未提及到漿料的內(nèi)部冷卻機構(gòu)。但是在采用該裝置制備半固態(tài)金 屬漿料時，雖采用了強烈的復(fù)合電磁攪拌技術(shù)有助于半固態(tài)合金漿料的流動，但是漿料溫 度場的不均勻性和漿料組織的不均勻性仍然明顯存在，同樣也只能生產(chǎn)尺寸不大的半固態(tài) 金屬漿料或坯料，無法生產(chǎn)大規(guī)格的半固態(tài)合金漿料或坯料，而且該設(shè)備的電磁攪拌裝備 采用了變頻裝置，購置成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此也限制了該設(shè)備的推廣應(yīng)用，。
總之，目前國內(nèi)外采用的電磁攪拌方法制備半固態(tài)金屬及合金漿料或坯料的設(shè)備及裝 置中，即使采用低頻攪拌等多種措施，也由于趨膚效應(yīng)和漿料固有的散熱特性的存在，漿 料的溫度場分布和組織的分布仍存在較大的不均勻性，不易生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)漿料或坯 料，限制了該技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，因此如何克服這些問題就成為目前擴大電磁攪拌 技術(shù)制備半固態(tài)金屬漿料應(yīng)用范圍的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
與前述專利和目前采用的電磁攪拌方法中試圖避免趨膚效應(yīng)相反，本發(fā)明的目的是提供一種制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，該裝置充分利用了電磁攪拌的趨膚效應(yīng)， 通過該裝置得到的半固態(tài)漿料組織均勻，細(xì)小，形態(tài)好，有利于生產(chǎn)出合格優(yōu)質(zhì)的大規(guī)格 半固態(tài)合金坯料或漿料。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案.-
一種制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，該裝置包括有制備坩堝，在該制備坩堝 的外周由里到外依次設(shè)置有外部冷卻控制器、保溫系統(tǒng)、電磁攪拌器；在該制備坩堝上部 設(shè)置靜置坩堝，該靜置坩堝通過其底部的導(dǎo)流管穿過制備坩堝上的保溫蓋與制備塒堝相 通，在該靜置坩堝上部設(shè)置有熔化坩堝；并在制備坩堝的底部設(shè)有導(dǎo)流管，所述的制備塒 堝的底部的導(dǎo)流管和所述的熔化坩堝的底部的導(dǎo)流管均具有閥門；其特征在于所述的制 備坩堝的中部設(shè)有一內(nèi)部冷卻控制器，且內(nèi)部冷卻控制器的外壁與制備坩堝的內(nèi)側(cè)壁形成 間隙。
本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置充分利用了電磁攪拌的趨膚效應(yīng),其 主要原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，磁場強度從漿料表面向里按指數(shù)曲線遞減，越靠近槳料 表面，磁感應(yīng)強度越大，越靠近漿料內(nèi)部，磁感應(yīng)強度越小，在大于趨膚深度的部位，磁 感應(yīng)強度很小，也就是說為了使?jié){料受到較強的攪拌力，漿料內(nèi)部區(qū)域的磁感應(yīng)強度應(yīng)足 夠的大，為此，可以將全部半固態(tài)合金熔體置于從漿料表面向里寬度不超過趨膚深度的區(qū) 域內(nèi)進行攪拌，也即攪拌區(qū)域為一狹長縫隙，使?jié){料形成一層厚度可適當(dāng)調(diào)整的"薄膜" 進行攪拌，該縫隙寬度最大為趨膚深度，當(dāng)然為了達到強的攪拌強度，可進行調(diào)整縮小縫 隙的寬度，縫隙越小，滲透入漿料內(nèi)部的磁感應(yīng)強度越強，攪拌越劇烈，攪拌也越均勻， 然后將攪拌得到的半固態(tài)合金漿料儲存下來進行流變成形，或制成坯料進行觸變成性能。
根據(jù)該原理，本發(fā)明在制漿室中設(shè)置可通入冷卻介質(zhì)的內(nèi)部冷卻控制器，通過調(diào)整內(nèi) 部冷卻控制器的外壁與制備坩堝的內(nèi)側(cè)壁之間形成的間隙，可使半固態(tài)合金熔體在電磁攪 拌力的作用下在此縫隙中進行較為強烈的攪拌，同時內(nèi)部冷卻控制器中通入的冷卻介質(zhì)可 使?jié){料的散熱更加均勻，溫度場的分布也更加均勻，得到的漿料組織分布也更為理想。
采用本發(fā)明的裝置，可以克服目前的電磁攪拌裝置采用變頻系統(tǒng)帶來的結(jié)構(gòu)龐大復(fù) 雜，投資成本高等缺點，在生產(chǎn)中只要采用工頻就可進行電磁攪拌，而不需要采用低頻攪 拌，也不需要變頻系統(tǒng)，這對降低企業(yè)的投資成本和降低半固態(tài)零部件的生產(chǎn)成本，擴大 半固態(tài)的應(yīng)用范圍具有很大的現(xiàn)實意義和實用價值。
本發(fā)明的制備半固態(tài)流變漿料或坯料的裝置的導(dǎo)流管可以連接壓鑄機、擠壓機、連鑄 機、鍛造機，進行流變壓鑄、流變擠壓鑄造、流變連鑄、進行流變鍛造，其連接方式如下本發(fā)明的制備半固態(tài)流變漿料或坯料的裝置的導(dǎo)流管連接壓鑄機的結(jié)構(gòu)如下:所述的 制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通壓鑄機的壓射室，在壓射室的一側(cè)內(nèi)設(shè)置沖頭，壓射室的另一 側(cè)連接壓鑄型定模和壓鑄型動模。
本發(fā)明的制備半固態(tài)流變漿料或坯料的裝置的導(dǎo)流管連接擠壓機的結(jié)構(gòu)如下所述的 制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通擠壓機的擠壓筒，擠壓筒的一側(cè)內(nèi)設(shè)置擠壓桿，擠壓筒的另一 側(cè)連接擠壓模右型和擠壓模左型。
本發(fā)明的制備半固態(tài)流變漿料或坯料的裝置的導(dǎo)流管連接連鑄機的結(jié)構(gòu)如下:所述的 制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通連鑄機的中間包，中間包連通結(jié)晶器，在結(jié)晶器的出口外的四 周均布若干個冷卻水噴嘴，并在結(jié)晶器的出口外的下部裝置有牽引機構(gòu)。
本發(fā)明的制備半固態(tài)流變漿料或坯料的裝置的導(dǎo)流管連接鍛造機的結(jié)構(gòu)如下所述的 制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通鍛造模中的鍛造模型腔。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變槳料或坯料的裝置中，所述的內(nèi)部冷卻控制器為其內(nèi) 通有冷卻介質(zhì)的冷卻通道，冷卻通道是由中心管和其外套管組成，中心管的上口為冷卻介 質(zhì)輸入口，中心管的下口與外套管相通，中心管構(gòu)成冷卻介質(zhì)輸入通道；外套管的上口為 冷卻介質(zhì)輸出口，外套管構(gòu)成冷卻介質(zhì)輸出通道。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中，所述的冷卻介質(zhì)輸入通道沿著 徑向方向的形狀即中心管的橫截面為圓形、橢圓形、方形或梯形；所述的冷卻介質(zhì)輸入通 道即中心管沿著軸向方向的形狀為直管形狀或彎曲管形狀。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中，所述的冷卻介質(zhì)輸出通道沿著 徑向方向的外觀形狀即外套管的橫截面的外形為圓形、橢圓形、方形或梯形；所述的冷卻 介質(zhì)輸出通道即外套管沿著軸向方向的形狀為直管形狀、蛇形管形狀、螺旋管形狀、波浪 管形狀或其他彎曲管形狀；或是外套管的內(nèi)壁沿著軸向方向的形狀為直管壁形狀而其外壁
沿著軸向方向的形狀為螺旋形或波浪形。考慮到外套管制成蛇形管形狀、螺旋管形狀、波 浪管形狀或其他彎曲管形狀，情況比較復(fù)雜，制作加工難度大；從制作方便上考慮，還是 優(yōu)選將外套管的內(nèi)壁制成沿著軸向方向的形狀為直管壁形狀，而其外壁制成沿著軸向方向 的形狀為螺旋形或波浪形。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中，所述的冷卻介質(zhì)輸入通道的材 質(zhì)為奧氏體不銹鋼、鈦、鉬、鈷、絡(luò)、鎳、銅等非磁金屬材料或石墨、陶瓷、剛玉等非金 屬材料；冷卻介質(zhì)輸出通道的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼、鈦、鉬、鈷、鉻、鎳、銅等非磁金屬 材料或石墨、陶瓷、剛玉等非金屬材料。在此說明，冷卻介質(zhì)輸入通道和冷卻介質(zhì)輸出通道的材質(zhì)必須為無磁金屬或非金屬材料，主要是為了防止其對電磁場產(chǎn)生影響。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中，所述的冷卻介質(zhì)輸入通道即中 心管的內(nèi)徑為2 1000mm，冷卻介質(zhì)輸出通道即外套管的內(nèi)徑為5 1000隱。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中，內(nèi)部冷卻控制器的外壁即冷卻 介質(zhì)輸出通道的外壁與制備坩堝的內(nèi)側(cè)壁之間形成的間隙為O. 5 300mm。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中，所述的冷卻介質(zhì)輸出通道的外 壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形，其螺距為5 100mm，螺紋高為2 100隱。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變衆(zhòng)料或坯料的裝置中，所述的冷卻介質(zhì)輸出通道的外 壁沿著軸向方向的形狀為波浪形，其波距為5 100mm，波紋高為2 100mm。
在本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置中冷卻通道內(nèi)通入的冷卻介質(zhì)為 空氣、氮氣、氬氣、自來水或其他冷卻液體，冷卻介質(zhì)的溫度為室溫。
當(dāng)內(nèi)部冷卻控制器中的冷卻介質(zhì)為氣體的情況下，其進口壓力為O. OOlMPa-0. 5MPa, 當(dāng)內(nèi)部冷卻控制器中的冷卻介質(zhì)為液體的情況下，其進口壓力為0.001MPa-1.2MPa;當(dāng)外 部冷卻控制器中的冷卻介質(zhì)為氣體的情況下，其進口壓力為O. OOlMPa-0. 5MPa，當(dāng)外部冷卻 控制器中的冷卻介質(zhì)為液體的情況下，其進口壓力為O. OOlMPa-l. 2MPa。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是
1. 充分利用了電磁感應(yīng)的趨膚效應(yīng)。將漿料全部集中在寬度為趨膚深度的薄層區(qū)域 進行攪拌，漿料受到的攪拌更為劇烈，強度更大，漿料受到的攪拌更為均勻，克服常規(guī)的 電磁攪拌導(dǎo)致的漿料內(nèi)外攪拌不均，組織不均勻等問題。此外通過設(shè)置內(nèi)部冷卻控制器與 外部冷卻控制器，使半固態(tài)合金熔體的溫度場均勻，得到的半固態(tài)漿料組織均勻，細(xì)小， 形態(tài)好，而且內(nèi)部冷卻控制器的徑向大小可自由選擇，這樣可自由調(diào)整內(nèi)部冷卻控制器和 制備坩堝內(nèi)壁之間的距離(即漿料厚度)，有利于漿料獲得更大的剪切速率，獲得細(xì)小均 勻的組織。
2. 可生產(chǎn)大規(guī)格的半固態(tài)合金漿料或坯料。本發(fā)明設(shè)置了內(nèi)外部冷卻控制器，既可 使?jié){料得到強烈的電磁攪拌，漿料內(nèi)部受到的攪拌力均勻，得到的漿料組織均勻，又可均 衡半固態(tài)合金熔體的溫度場，促進合金熔體大量形核，抑制樹枝晶的形成或長大，最終形 成半固態(tài)組織。同時，內(nèi)部冷卻控制器對受到攪動的合金熔體中起一定的攪拌作用，會促 進初生晶粒的破碎、游離。通過上述措施，可使合金熔體的內(nèi)部和外部均得到細(xì)小均勻的 半固態(tài)組織，有利于生產(chǎn)出合格優(yōu)質(zhì)的大規(guī)格半固態(tài)合金坯料或漿料。
3. 半固態(tài)合金漿料純凈。由于采用電磁攪拌器作為攪拌源，攪拌磁場產(chǎn)生的攪拌力
8作用在合金熔體上攪拌，可避免合金熔體的污染。
4. 防止半固態(tài)合金熔體巻氣。制備坩堝中的合金熔體處于相對密閉的狀態(tài)，可防止 半固態(tài)合金熔體的巻氣，且設(shè)置的靜置坩堝也可有效防止外界氣體巻入制備坩堝中的合金 熔體中，此外設(shè)置的內(nèi)部冷卻控制器可有效防止電磁攪拌磁場的運動導(dǎo)致合金熔體產(chǎn)生漩 渦，合金熔體表面平緩，防止巻氣。
5. 熔體的自潔凈性好，通過將內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道設(shè)置為螺旋型等形 狀，在電磁攪拌力的作用下，合金熔體逐步向坩堝底部匯集，可有效避免合金熔體在內(nèi)部 冷卻控制器外壁和制備坩堝內(nèi)壁的粘掛，減少清理工作量，提高合金利用率和制備坩堝、 內(nèi)部冷卻控制器的壽命。
6. 設(shè)備簡單、緊湊，安裝、操作方便，投資成本低，實用性強，應(yīng)用范圍廣。與其 他半固態(tài)成形方法和目前采用的常規(guī)的電磁攪拌法比較，該裝置體積小，設(shè)備簡單，投資 成本低，企業(yè)在生產(chǎn)中只要采用工頻就可進行電磁攪拌，而不需要采用低頻攪拌，也不需 要變頻系統(tǒng)，克服目前的電磁攪拌裝置采用變頻系統(tǒng)帶來的結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，投資成本高等 缺點，可顯著降低半固態(tài)合金漿料或坯料的制備成本，最終會降低半固態(tài)鑄件的生產(chǎn)成本， 增強半固態(tài)鑄件的競爭力和擴大半固態(tài)鑄件的應(yīng)用范圍，該發(fā)明既適合于鋁基合金及其復(fù) 合材料半固態(tài)漿料或坯料的制備，也適合于鎂基合金、銅基合金、鋅基合金、鐵基合金和 其他有色金屬合金及其復(fù)合材料半固態(tài)漿料或坯料的制備。


圖l是制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置示意圖。
圖2是冷卻介質(zhì)輸出通道的外壁沿著軸向方向的形狀為直線形的內(nèi)部冷卻控制器的結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖3是冷卻介質(zhì)輸出通道的外壁沿著軸向方向的形狀為波浪形的內(nèi)部冷卻控制器的結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖4是冷卻介質(zhì)輸出通道的外壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形的內(nèi)部冷卻控制器的結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖5是裝有壓鑄機的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置示意圖。 圖6是裝有擠壓機的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置示意圖。 圖7是裝有連鑄機的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置示意圖。 圖8是裝有鍛造機的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置示意圖。
具體實施方式
圖l是制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置示意圖，如圖l所示，該裝置包括有制 備柑堝6，在該制備坩堝6的外周由里到外依次設(shè)置有外部冷卻控制器3、保溫系統(tǒng)2、電磁 攪拌器l;在該制備坩堝6上部設(shè)置靜置坩堝11，該靜置坩堝11通過其底部的導(dǎo)流管9穿過 制備坩堝6上的保溫蓋8與制備坩堝6相通，在該靜置坩堝11上部設(shè)置有熔化坩堝12;并在 制備坩堝6的底部設(shè)有導(dǎo)流管5，所述的制備坩堝6的底部的導(dǎo)流管5和所述的熔化坩堝12 的底部的導(dǎo)流管9均具有閥門4、 10;所述的制備坩堝的中部設(shè)有一內(nèi)部冷卻控制器14，且 內(nèi)部冷卻控制器14的外壁與制備坩堝6的內(nèi)側(cè)壁形成間隙，內(nèi)部冷卻控制器14的外壁并與 制備柑堝6的底部的內(nèi)壁形成空隙。且在制備坩堝6中設(shè)有熱電偶13。
如圖2 圖4所示，圖2 圖4為內(nèi)部冷卻控制器14的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)部冷卻控制器14 由冷卻通道和冷卻介質(zhì)組成，冷卻通道由冷卻介質(zhì)輸入通道14-l和冷卻介質(zhì)輸出通道14-2 組成。冷卻介質(zhì)輸入通道14-1為一中空底部開口的中心管，中心管的上口為冷卻介質(zhì)輸入 口，中心管沿著徑向方向(截面)的形狀可為圓形、橢圓形、方形，梯形或其他各種形狀， 中心管沿著軸向方向的形狀為直管形狀或彎曲管形狀，其中，彎曲管形狀如蛇形管形狀。 冷卻介質(zhì)輸出通道14-2為一中空的底部密封的外套管，該外套管套在中心管的外部，中心 管通過底部開口與外套管相通，外套管的上口為冷卻介質(zhì)輸出口。外套管底部與側(cè)壁可以 制造為一體或通過焊接和其他方法等密封連接，冷卻介質(zhì)輸出通道14-2沿著徑向方向(截 面)的外觀形狀即外套管的橫截面的外形形狀可為圓形、橢圓形、方形，梯形或其他各種 形狀，冷卻介質(zhì)輸出通道即外套管沿著軸向方向的形狀為直管形狀、蛇形管形狀、螺旋管 形狀、波浪管形狀或其他彎曲管形狀；或是外套管的內(nèi)壁沿著軸向方向的形狀為直管壁形 狀而其外壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形或波浪形。其中，在圖2中，外套管沿著軸向方 向的形狀為直管形狀；在圖3中，外套管的內(nèi)壁沿著軸向方向的形狀為直管壁形狀而其外 壁沿著軸向方向的形狀為波浪形；在圖4中，外套管的內(nèi)壁沿著軸向方向的形狀為直管壁 形狀而其外壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形。
冷卻介質(zhì)輸入通道14-l的材質(zhì)可為鋼、銅、鈦、鎢、鉬鋁或鋅等非磁性金屬材料或者 石墨或陶瓷等非金屬材料。冷卻介質(zhì)輸出通道14-2的材質(zhì)可為石墨或陶瓷等非金屬材料。 冷卻介質(zhì)輸入通道14-l置于冷卻介質(zhì)輸出通道14-2內(nèi)，形成冷卻介質(zhì)冷卻通道，冷卻介質(zhì) 輸入通道14-1與冷卻介質(zhì)輸出通道14-2可采用螺栓連接、焊接或其他方法連接成一體。冷 卻介質(zhì)可為空氣、氮氣、氬氣等氣體或水,冷卻介質(zhì)的溫度為室溫。冷卻介質(zhì)輸入通道14-1 的內(nèi)徑在2 200國，冷卻介質(zhì)輸出通道14-2的內(nèi)徑為5 300mm。 對于形狀為波浪型的冷 卻介質(zhì)輸出管道，其波距L為5 100mm，波紋高h為2 100mm,如圖3所示；對于形狀為螺旋形的冷卻介質(zhì)輸出管道，其螺距L'為5 100mm，螺紋高h'為2 100mm，如圖4所示。
外部冷卻控制器3的主要功能是在冷卻管道內(nèi)通入冷卻介質(zhì)使合金熔體冷卻到所需 的溫度，它主要由冷卻管道和冷卻介質(zhì)組成，冷卻管道為一中空的冷卻管，冷卻管截面形 狀可為圓形、橢圓形、方形、梯形或其他形狀，冷卻管沿著軸向方向的形狀為直管形狀、 蛇形管形狀、螺旋管形狀、波浪管形狀或其他彎曲管形狀；或是冷卻管的內(nèi)壁沿著軸向方 向的形狀為直管壁形狀而其外壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形或波浪形。冷卻通道的材質(zhì) 可為鋼、銅、鋁、鋅或鎂等金屬基材料或者陶瓷等非金屬材料。冷卻介質(zhì)可為空氣、氮氣 或氬氣等的氣體，冷卻介質(zhì)的溫度為室溫。外部冷卻控制器11置于保溫系統(tǒng)內(nèi)部，環(huán)繞 制備坩堝并距離制備坩堝一定距離(10 mm 300 mm)。
如圖1所示，閥門4和閥門IO的主要功能就是控制合金熔體的流動，閥門4控制半 固態(tài)合金熔體7向?qū)Я鞴?的流動，而閥門IO控制靜置坩堝11中合金熔體向制備坩堝6 的流動，閥門4和閥門IO可采用手動或機械控制。
如圖1所示，導(dǎo)流管5和導(dǎo)流管9的主要功能是導(dǎo)入合金熔體或半固態(tài)合金漿料，導(dǎo) 流管5的上部與制備坩堝6連接；導(dǎo)流管9的上部與靜置坩堝11連接，下部通入制備坩 堝6中的半固態(tài)合金熔體7中，導(dǎo)流管5和9的外部纏繞加熱器來控制導(dǎo)流管的溫度。
制備坩堝6的主要功能是盛放合金熔體，制備坩堝的截面形狀可為圓形、方形或橢圓 形等各種形狀，制備坩堝的材質(zhì)可為石墨，銅或其他非磁金屬或非金屬。
電磁攪拌器1的主要功能是產(chǎn)生很強的電磁力攪動合金熔體，使合金熔體發(fā)生強烈的 攪拌，電磁攪拌器可為旋轉(zhuǎn)的電磁攪拌器、行波電磁攪拌器、復(fù)合電磁攪拌器和其他形式 的電磁攪拌器。
如圖5所示的是半固態(tài)金屬和合金漿料流變壓鑄裝備示意圖，是將如圖1所示的半固態(tài) 流變漿料制備裝置直接放置或固定在壓鑄機的上方連接而成的裝備。壓鑄機由壓鑄型定模 15、壓鑄型動模16、壓射室17和沖頭19組成。導(dǎo)流管5置于壓射室17的上方以方便流變漿 料流進壓射室17。
如圖6所示的是半固態(tài)金屬和合金漿料流變擠壓裝備示意圖，是將如圖1所示的半固態(tài) 流變漿料制備裝置直接放置或固定在擠壓機的上方連接而成的裝備。擠壓機由擠壓模右型 20、擠壓模左型21、擠壓筒22和擠壓桿23組成。導(dǎo)流管5置于擠壓筒22的上方以方便流變 漿料流進擠壓筒22。
如圖7所示的是半固態(tài)金屬和合金漿料連鑄裝備示意圖，是將如圖1所示的半固態(tài)流變 漿料制備裝置直接放置或固定在連鑄機的上方連接而成的裝備。連鑄裝備由中間包24、結(jié)晶器25、冷卻水噴嘴26和牽引機構(gòu)27組成。導(dǎo)流管5置于中間包24的上方以方便流變漿料 流進中間包24，
如圖8所示的是半固態(tài)金屬和合金槳料流變鍛造裝備示意圖，是將如圖1所示的半固態(tài) 流變漿料制備裝置直接放置或固定在鍛造機的上方連接而成的裝備。鍛造裝備是由鍛造模 30及其內(nèi)的鍛造模具型腔29組成，其中導(dǎo)流管5置于鍛造模具型腔29的上方以方便流變漿 料流進鍛造模具型腔29。
本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置的主要實施方式為 參照圖l、圖2、圖5，這是按上述技術(shù)特點提供的工藝流程及裝置。過熱的ZL101A 鋁合金熔體通過熔化坩堝12熔化，熔化坩堝12為電磁感應(yīng)加熱爐，保溫性能良好，可保 證ZL101A合金熔體有具有較高的控溫精度，控溫精度為土1(TC，靜置坩堝11為一保溫性 能優(yōu)良的坩堝，下端開口與導(dǎo)流管9相連，靜置坩堝11的底部開口且設(shè)置一閥門10，可 控制靜置坩堝內(nèi)合金熔體向制備坩堝6中的流動，靜置坩堝11可為制備坩堝6中提供足 量的合金液，該靜置坩堝11可保證合金熔體的溫度在液相線以上30 20(TC，控溫精度 在±10。導(dǎo)流管9的上部與靜置坩堝11相連，下部開口通入制備柑堝6中的合金熔體中， 導(dǎo)流管9的外部纏繞電阻加熱器，該加熱器將導(dǎo)流管的溫度加熱到40(TC，制備柑堝6置 于保溫系統(tǒng)2內(nèi)部，制備坩堝6的內(nèi)徑尺寸為08OX16Omm，制備塒堝上部設(shè)置隔熱性能優(yōu) 良的坩堝蓋8，內(nèi)部冷卻控制器14的冷卻介質(zhì)輸出管道14-2采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，外 徑為-60mm，材質(zhì)為石墨，預(yù)熱溫度3(XTC。內(nèi)部冷卻控制器14的冷卻介質(zhì)輸出管道14-2 的外壁與制備坩堝11的內(nèi)側(cè)壁距離為10mm。內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2的 底部與制備坩堝底部的內(nèi)壁距離為40mm。內(nèi)部冷卻控制器14的冷卻介質(zhì)輸入管道14-1 的外徑為-25，管道厚為3mm，材質(zhì)為不銹鋼，溫度為室溫。保溫系統(tǒng)2是一中空且頂部 與坩堝蓋8連接的近乎密閉的筒式結(jié)構(gòu)。其四周由良好的絕熱材料組成，這一保溫系統(tǒng)可 保證制備坩堝中的合金熔體緩慢冷卻，冷卻速度為0. 1 5TVmin，外部冷卻控制器3環(huán) 繞在制備坩堝6的外部且距制備坩堝外壁20mm，外部冷卻控制器3的冷卻管道壁上開設(shè) 通氣小孔，小孔直徑為4mm，調(diào)節(jié)外部冷卻控制器3的冷卻介質(zhì)流量可使制備坩堝外壁冷 卻速度為l 60°C/min，冷卻介質(zhì)采用室溫空氣。壓鑄機由壓鑄型定模15、壓鑄型動模 16、壓射室17和壓射沖頭19組成。導(dǎo)流管5與制備坩堝6下口相連，制備坩堝6下口設(shè) 一閥門4，控制半固態(tài)合金熔體向壓射室的流動。將一定量的670'C的ZL101A合金液澆入 靜置坩堝ll中，蓋上坩堝蓋8，靜置10 20s，打開閥門IO，使過熱的ZL101A合金液順 著導(dǎo)流管9流入制備坩堝中6，待流入的合金熔體量達到制備坩堝6容積的約2/3時，關(guān)
12閉閥門IO，開啟電磁攪拌器l，設(shè)置電磁攪拌器的名義功率為1300W,同時控制內(nèi)部、外 部冷卻控制器14、 3中的冷卻介質(zhì)的流量，使熔體的冷卻速度為5TVniin，待熱電偶13 指示的溫度為580 60CTC，即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料，此時關(guān)閉電磁攪拌器1 和內(nèi)部、外部冷卻控制器14、 3，打開閥門4，將半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料7通過導(dǎo)流管 5流入壓射室17，導(dǎo)流管5的溫度控制在50(TC，壓射室17和壓射沖頭19、壓鑄型定模 15和壓鑄型動模16的預(yù)熱溫度為25(TC，待開啟閥門4約5s半固態(tài)漿料7全部流出后， 關(guān)閉閥門4，同時壓鑄機沖頭19將半固態(tài)漿料7壓入壓鑄型型腔，加壓成形約4 8s，然 后取出壓鑄件，完成一次半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的流變壓鑄，流變壓鑄的同時開啟閥 門10，將過熱的ZL101A合金液流入制備坩堝6中，進入下一次流變壓鑄。
參照圖l、圖2、圖6，這是按上述技術(shù)特點提供的工藝流程及裝置。過熱的ZL101A 鋁合金熔體通過熔化坩堝12熔化，熔化坩堝12為電磁感應(yīng)加熱爐，保溫性能良好，可保 證ZL101A合金熔體有具有較高的控溫精度，控溫精度為土1(TC，靜置坩堝11為一保溫性 能優(yōu)良的坩堝，下端開口與導(dǎo)流管9相連，靜置坩堝11的底部開口且設(shè)置一閥門10，可 控制靜置坩堝內(nèi)合金熔體向制備坩堝6中的流動，靜置坩堝11可為制備坩堝6中提供足 量的合金液，該靜置坩堝11可保證合金熔體的溫度在液相線以上30 200。C,控溫精度 在±10。導(dǎo)流管9的上部與靜置坩堝ll相連，下部開口通入制備坩堝6中的合金熔體中， 導(dǎo)流管9的外部纏繞電阻加熱器，該加熱器將導(dǎo)流管的溫度加熱到40(TC，制備坩堝6置 于保溫系統(tǒng)2內(nèi)部，制備坩堝6的內(nèi)徑尺寸為szi80X160mm,制備坩堝上部設(shè)置隔熱性能優(yōu) 良的坩堝蓋8。內(nèi)部冷卻控制器14的冷卻介質(zhì)輸出管道14-2采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，外 徑為06Omm，材質(zhì)為石墨，預(yù)熱溫度30(TC。內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2的 外壁與制備坩堝內(nèi)側(cè)壁距離為10mm。內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2的底部與 制備坩堝底部內(nèi)壁距離為40mm。內(nèi)部冷卻控制器的冷卻介質(zhì)輸入管道14-1的外徑為025， 管道厚為3mm，材質(zhì)為不銹鋼，溫度為室溫。保溫系統(tǒng)2是一中空且頂部與坩堝蓋8連 接的近乎密閉的筒式結(jié)構(gòu)。其四周由良好的絕熱材料組成，這一保溫系統(tǒng)可保證制備坩堝 中的合金熔體緩慢冷卻，冷卻速度為0.1 5'C/min，外部冷卻控制器3環(huán)繞在制備坩堝6 的外部且距制備坩堝外壁20mm，外部冷卻控制器3的冷卻管道壁上開設(shè)通氣小孔，小孔 直徑為4mm，調(diào)節(jié)外部冷卻控制器3的冷卻介質(zhì)流量可使制備坩堝外壁冷卻速度為1 60 XVmin,冷卻介質(zhì)采用室溫空氣。擠壓機由擠壓模右型20、擠壓模左型21、擠壓筒22 和擠壓桿23組成。導(dǎo)流管5與制備坩堝6下口相連，制備坩堝6下口設(shè)一閥門4，控制 半固態(tài)合金熔體向壓射室的流動。將一定量的67(TC的ZL101A合金液澆入靜置坩堝11中，蓋上坩堝蓋8，靜置10 20s,打開閥門10，使過熱的ZL101A合金液順著導(dǎo)流管9流入 制備坩堝中6，待流入的合金熔體量達到制備坩堝6容積的約2/3時，關(guān)閉閥門10，開啟 電磁攪拌器l，設(shè)置電磁攪拌器的名義功率為1300W，同時控制內(nèi)部、外部冷卻控制器中 14、3的冷卻介質(zhì)的流量，使熔體的冷卻速度為5'C/min，待熱電偶13指示的溫度為580 60(TC，即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料，此時關(guān)閉電磁攪拌器l和內(nèi)部、外部冷卻控 制器14、 3，打開閥門4，將半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料7通過導(dǎo)流管5流入擠壓筒22， 導(dǎo)流管5的溫度控制在50(TC，擠壓模右型20、擠壓模左型21、擠壓筒22和擠壓桿23 的預(yù)熱溫度為25(TC，待開啟闊門4約5s半固態(tài)漿料7全部流出后，關(guān)閉閥門4，同時擠 壓桿23將半固態(tài)漿料7壓入擠壓模右型20和擠壓模左型21之間的型腔，加壓成形約4 8s，然后取出擠壓件，完成一次半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的流變擠壓鑄造，流變擠壓的 同時開啟閥門10，將過熱的ZU01A合金液流入制備坩堝6中，進入下一次流變擠壓鑄造。 參照圖l、圖4、圖7，這是按上述技術(shù)特點提供的工藝流程及裝置。過熱的ZL101A鋁 合金熔體通過熔化坩堝12熔化，熔化坩堝12為電磁感應(yīng)加熱爐，保溫性能良好，可保證 ZL101A合金熔體有具有較高的控溫精度，控溫精度為士1(TC,靜置坩堝ll為一保溫性能優(yōu) 良的坩堝，下端開口與導(dǎo)流管9相連，靜置坩堝11的底部開口且設(shè)置一閥門10，可控制靜 置坩堝內(nèi)合金熔體向制備坩堝中6的流動，靜置坩堝11可為制備坩堝6中提供足量的合金 液，該靜置坩堝11可保證合金熔體的溫度在液相線以上30 20(TC,控溫精度在士IO。導(dǎo) 流管9的上部與靜置坩堝11相連，下部開口通入制備坩堝6中的合金熔體中，導(dǎo)流管9的外 部纏繞電阻加熱器，該加熱器將導(dǎo)流管的溫度加熱到40(TC，制備坩堝6置于保溫系統(tǒng)2內(nèi) 部，上部設(shè)置隔熱性能優(yōu)良的坩堝蓋8，制備坩堝6的內(nèi)徑尺寸為08OX48O圍，內(nèi)部冷卻控 制器14的冷卻介質(zhì)輸出管道14-2采用螺旋形機構(gòu)，如圖4所示，材質(zhì)為石墨，預(yù)熱溫度為 300°C,螺距高L'為10mm，螺紋高h'為5mm，螺紋外壁與制備坩堝內(nèi)側(cè)壁距離為10mm。內(nèi) 部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2的底部與制備坩堝底部的內(nèi)壁距離為40mm。內(nèi)部冷卻 控制器的冷卻介質(zhì)輸入管道14-l的外徑為-25，管道厚為3mm，材質(zhì)為不銹鋼，溫度為室溫。 保溫系統(tǒng)2是一中空且頂部與坩堝蓋8連接的近乎密閉的筒式結(jié)構(gòu)。其四周由良好的絕熱材 料組成，這一保溫系統(tǒng)可保證制備坩堝中的合金熔體緩慢冷卻，冷卻速度為5'C/min，外 部冷卻控制器3環(huán)繞在制備坩堝6的外部且距制備坩堝外壁20mm，外部冷卻控制器3的冷卻 管道壁上開設(shè)通氣小孔，小孔直徑為4mm，調(diào)節(jié)外部冷卻控制器3的冷卻介質(zhì)流量可使制備 坩堝外壁冷卻速度為5'C/min，冷卻介質(zhì)采用室溫空氣。連鑄裝備由中間包24、結(jié)晶器25、 冷卻水噴嘴26和牽引機構(gòu)27組成。導(dǎo)流管5置于中間包24的上方，導(dǎo)流管5的直徑為072mm，中間包的內(nèi)部尺寸為240X120X80mm，導(dǎo)流管5與制備坩堝6下口相連，制備坩堝6下口設(shè) 一閥門4，控制半固態(tài)合金熔體向壓射室的流動。將67(TC的ZL101A合金液澆入靜置柑堝11 中，蓋上柑堝蓋8，靜置10 20s，打開閥門IO，使過熱的ZL101A合金液順著導(dǎo)流管9流入 制備坩堝6與內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2螺紋之間的間隙中，同時開啟電磁攪 拌器l，設(shè)置電磁攪拌器的名義功率為1300W，控制內(nèi)部、外部冷卻控制器中14、 3中冷卻 介質(zhì)的流量，使熔體的冷卻速度為5。C/min，這樣合金熔體在間隙中流動的同時將受到強 烈的電磁攪拌作用，待熱電偶13指示的合金漿料溫度降低到60(TC時，即可得到半固態(tài) ZL101A鋁合金漿料7，這些鋁合金漿料7通過導(dǎo)流管5流入中間包24，然后在連鑄機的結(jié)晶 器25、冷卻水噴嘴26 、牽引機構(gòu)27的共同作用下連鑄成半固態(tài)金屬和合金坯料28。通過 上述反復(fù)動作，將不斷的得到半固態(tài)坯料28，這些坯料可作為觸變成形用的半固態(tài)坯料。 參照圖l、圖2、圖8，這是按上述技術(shù)特點提供的工藝流程及裝置。過熱的ZL101A 鋁合金熔體通過熔化坩堝12熔化，熔化坩堝12為電磁感應(yīng)加熱爐，保溫性能良好，可保 證ZL101A合金熔體有具有較高的控溫精度，控溫精度為士1(TC,靜置坩堝11為一保溫性 能優(yōu)良的坩堝，下端開口與導(dǎo)流管9相連，靜置坩堝11的底部開口且設(shè)置一閥門10，可 控制靜置坩堝內(nèi)合金熔體向制備坩堝中6的流動，靜置坩堝11可為制備坩堝6中提供足 量的合金液，該靜置坩堝11可保證合金熔體的溫度在液相線以上30 20(TC，控溫精度 在±10。導(dǎo)流管9的上部與靜置坩堝11相連，下部開口通入制備坩堝6中的合金熔體中， 導(dǎo)流管9的外部纏繞電阻加熱器，該加熱器將導(dǎo)流管的溫度加熱到40(TC，制備坩堝6置 于保溫系統(tǒng)2內(nèi)部，制備坩堝6的內(nèi)徑尺寸為08OX16O隱，制備坩堝上部設(shè)置隔熱性能優(yōu) 良的坩堝蓋8。內(nèi)部冷卻控制器14的冷卻介質(zhì)輸出管道14-2采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，外 徑為06Omm，材質(zhì)為石墨，預(yù)熱溫度30(TC。內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2的 外壁與制備坩堝內(nèi)側(cè)壁距離為10mm。內(nèi)部冷卻控制器冷卻介質(zhì)輸出管道14-2的底部與 制備坩堝底部的內(nèi)壁距離為40mm。內(nèi)部冷卻控制器的冷卻介質(zhì)輸入管道14-1的外徑為 025，管道厚為3mm，材質(zhì)為不銹鋼，溫度為室溫。保溫系統(tǒng)2是一中空且頂部與坩堝蓋 8連接的近乎密閉的筒式結(jié)構(gòu)。其四周由良好的絕熱材料組成，這一保溫系統(tǒng)可保證制備 坩堝中的合金熔體緩慢冷卻，冷卻速度為0. 1 5'C/min，外部冷卻控制器3環(huán)繞在制備 坩堝6的外部且距制備坩堝外壁20mm,外部冷卻控制器3的冷卻管道壁上開設(shè)通氣小孔， 小孔直徑為4mm，調(diào)節(jié)外部冷卻控制器3的冷卻介質(zhì)流量可使制備坩堝外壁冷卻速度為l 6(TC/min，冷卻介質(zhì)采用室溫空氣。導(dǎo)流管5置于鍛造模的上方利于漿料順利流入鍛造模 30的型腔29。導(dǎo)流管5的上端與制備坩堝6下口相連，制備坩堝6下口設(shè)一閥門4，控制半固態(tài)合金熔體向鍛造模型腔29的流動。將一定量的67(TC的ZL101A合金液澆入靜置 坩堝11中，蓋上坩堝蓋8，靜置10 20s，打開閥門10,使過熱的ZL101A合金液順著導(dǎo) 流管9流入制備坩堝中6，待流入的合金熔體量達到制備坩堝6容積的約2/3時，關(guān)閉閥 門10，開啟電磁攪拌器l，設(shè)置電磁攪拌器的名義功率為1300W，同時控制內(nèi)部、外部冷 卻控制器中14、 3中冷卻介質(zhì)的流量，使熔體的冷卻速度為5TVmin，待熱電偶13指示 的溫度為590'C，即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料，此時關(guān)閉電磁攪拌器1和內(nèi)部、 外部冷卻控制器3、 14，打開閥門4，將半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料7通過導(dǎo)流管5流入鍛 造模型腔29，導(dǎo)流管5的溫度控制在50(TC，鍛造模型腔29的預(yù)熱溫度為25(TC，待開 啟閥門4約5s半固態(tài)槳料7全部流出后，關(guān)閉閥門4，同時鍛造機的模具開始合型將半 固態(tài)金屬和合金漿料成形，加壓成形約4 8s，然后取出鍛造件，完成一次半固態(tài)ZL101A 鋁合金漿料的流變鍛造，流變鍛造的同時開啟閥門10，將過熱的ZL101A合金液流入制備 坩堝6中，進入下一次流變鍛造。
為實施該發(fā)明的裝置既適合于鋁基合金的半固態(tài)漿料的制備與成型，也適合于鎂基合 金、鋅基合金、銅基合金、鎳基合金、鈷基合金和鐵基合金及其復(fù)合材料的半固態(tài)漿料的 制備與成形。
權(quán)利要求
1、一種制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，該裝置包括有制備坩堝，在該制備坩堝的外周由里到外依次設(shè)置有外部冷卻控制器、保溫系統(tǒng)、電磁攪拌器；在該制備坩堝上部設(shè)置靜置坩堝，該靜置坩堝通過其底部的導(dǎo)流管穿過制備坩堝上的保溫蓋與制備坩堝相通，在該靜置坩堝上部設(shè)置有熔化坩堝；并在制備坩堝的底部設(shè)有導(dǎo)流管，所述的制備坩堝的底部的導(dǎo)流管和所述的熔化坩堝的底部的導(dǎo)流管均具有閥門；其特征在于所述的制備坩堝的中部設(shè)有一內(nèi)部冷卻控制器，且內(nèi)部冷卻控制器的外壁與制備坩堝的內(nèi)側(cè)壁形成間隙。
2、 按照權(quán)利要求l所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述 的制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通壓鑄機的壓射室，在壓射室的一側(cè)內(nèi)設(shè)置沖頭，壓射室的另 一側(cè)連接壓鑄型定模和壓鑄型動模。
3、 按照權(quán)利要求l所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述 的制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通擠壓機的擠壓筒，擠壓筒的一側(cè)內(nèi)設(shè)置擠壓桿，擠壓筒的另 一側(cè)連接擠壓模右型和擠壓模左型。
4、 按照權(quán)利要求l所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述 的制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通連鑄機的中間包，中間包連通結(jié)晶器，在結(jié)晶器的出口外的 四周均布若干個冷卻水噴嘴，并在結(jié)晶器的出口外的下部裝置有牽引機構(gòu)。
5、 按照權(quán)利要求l所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述 的制備坩堝底部的導(dǎo)流管連通鍛造模中的鍛造模型腔。
6、 按照權(quán)利要求1-5中的任意一項所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其 特征在于所述的內(nèi)部冷卻控制器為其內(nèi)通有冷卻介質(zhì)的冷卻通道，冷卻通道是由中心管 和其外套管組成，中心管的上口為冷卻介質(zhì)輸入口，中心管的下口與外套管相通，中心管 構(gòu)成冷卻介質(zhì)輸入通道；外套管的上口為冷卻介質(zhì)輸出口 ，外套管構(gòu)成冷卻介質(zhì)輸出通道。
7、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述的冷卻介質(zhì)輸入通道沿著徑向方向的形狀即中心管的橫截面為圓形、橢圓形、方形或梯形；所述的冷卻介質(zhì)輸入通道即中心管沿著軸向方向的形狀為直管形狀或彎曲管形狀。
8、 按照權(quán)利要求7所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述的冷卻介質(zhì)輸出通道沿著徑向方向的外觀形狀即外套管的橫截面的外形為圓形、橢圓形、方形或梯形；所述的冷卻介質(zhì)輸出通道即外套管沿著軸向方向的形狀為直管形狀、蛇形管形狀，螺旋管形狀、波浪管形狀或其他彎曲管形狀；或是外套管的內(nèi)壁沿著軸向方向的形 狀為直管壁形狀而其外壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形或波浪形。
9、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所述的冷卻介質(zhì)輸入通道的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼、鈦、鉬、鈷、鉻、鎳或銅等非磁金屬材料， 或者石墨、陶瓷或剛玉等非金屬材料；冷卻介質(zhì)輸出通道的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼、鈦、鉬、 鈷、鉻、鎳或銅等非磁金屬材料，或者石墨、陶瓷或剛玉等非金屬材料。
10、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所 述的冷卻介質(zhì)輸入通道即中心管的內(nèi)徑為2 1000mm，冷卻介質(zhì)輸出通道即外套管的內(nèi)徑 為5 1000mm。
11、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于內(nèi) 部冷卻控制器的外壁即冷卻介質(zhì)輸出通道的外壁與制備坩堝的內(nèi)側(cè)壁之間形成的間隙為 0. 5 300,。
12、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所 述的冷卻介質(zhì)輸出通道的外壁沿著軸向方向的形狀為螺旋形，其螺距為5 100mm，螺紋高 為2 100mm。
13、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于所 述的冷卻介質(zhì)輸出通道的外壁沿著軸向方向的形狀為波浪形，其波距為5 100mm，波紋高 為2 100mm。
14、 按照權(quán)利要求6所述的制備半固態(tài)金屬流變漿料或坯料的裝置，其特征在于冷 卻通道內(nèi)通入的冷卻介質(zhì)為空氣、氮氣、氬氣、自來水或其他冷卻液體，冷卻介質(zhì)的溫度 為室溫。
全文摘要
一種制備半固態(tài)金屬及合金漿料的裝置，主要由電磁攪拌器、保溫層、外部冷卻控制器、閥門、導(dǎo)流管、制備坩堝、保溫坩堝蓋、靜置坩堝、熔化坩堝和熱電偶，在制備坩堝的中部設(shè)有一內(nèi)部冷卻控制器，且內(nèi)部冷卻控制器的外壁與制備坩堝的內(nèi)側(cè)壁形成間隙?？梢赃B接壓鑄機壓鑄型定模、壓鑄型動模、壓射室、沖頭；連接擠壓機擠壓模右型、擠壓模左型、擠壓筒、擠壓桿；連接連鑄機中間包、結(jié)晶器、冷卻水噴嘴、牽引機構(gòu)；連接鍛造機鍛造模具型腔和鍛造模組成。其優(yōu)點在于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，投資成本少，實用性強，制備的漿料溫度場和組織分布均勻，半固態(tài)合金漿料純凈，不卷氣，自潔凈性好，可生產(chǎn)大規(guī)格的半固態(tài)漿料或坯料，非常適合于半固態(tài)漿料或坯料的制備與成形。
文檔編號B22D1/00GK101618438SQ20081011618
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者張志峰, 駿 徐, 白月龍, 石力開 申請人:北京有色金屬研究總院