專利名稱：一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬半固態(tài)漿料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種黑色金屬半固態(tài)漿料制 備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置。
背景技術(shù)：
金屬半固態(tài)成形是一種金屬新型的成形技術(shù)，其結(jié)合了鑄造和鍛造的優(yōu)點，只需 要少量工序就可以成形出較復(fù)雜形狀并高性能的工件。與傳統(tǒng)鑄造相比，該技術(shù)具有成形 溫度低、模具壽命顯著延長、同時可以提高工件的精度及力學(xué)性能。并與傳統(tǒng)的熱鍛相比， 半固態(tài)成形技術(shù)具有成形力低、流動性良好、可以實現(xiàn)近凈成形、尤其只需要一道工序可以 成形出較復(fù)雜形狀的工件。到目前為止，在低熔點有色金屬金屬領(lǐng)域中，該技術(shù)已經(jīng)獲得了 廣泛地應(yīng)用，特別在汽車、航空航天、電器等工業(yè)。但是對高熔點黑色金屬材料，半固態(tài)成形 還仍然在研究階段。在半固態(tài)成形過程中，半固態(tài)漿料制備是一個非常關(guān)鍵的技術(shù)步驟，決定半固態(tài) 成形的成功與否，其目的為獲得了非枝晶細小等軸球狀或近球狀的微觀組織。到目前為止， 人們已經(jīng)開發(fā)了許多制備金屬半固態(tài)漿料的新工藝和新技術(shù)，如電磁攪拌法、機械攪拌法、 振動法、應(yīng)變誘發(fā)熔化激活(SIMA法)、熱處理法、添加粉末變質(zhì)劑法等。但是，成功地應(yīng)用 于工業(yè)生產(chǎn)上只有電磁攪拌法，而且制備的合金主要為有色金屬，如鋁合金、鎂合金等。與 有色金屬相比，黑色金屬材料半固態(tài)成形技術(shù)的研究較少，原因主要在于黑色金屬熔點高 (1300-150(TC)，與鋁合金的熔點(500-700°C)高一倍，給黑色金屬半固態(tài)漿料制備和半固 態(tài)成形帶來很大的困難。機械攪拌法是金屬半固態(tài)漿料制備應(yīng)用最早的。該方法利用旋轉(zhuǎn)葉片或攪拌棒將 凝固中的初生固相打碎，獲得球狀或近球狀初生固相的半固態(tài)漿料，其優(yōu)點在于設(shè)備簡單、 有益于形成細小微觀組織；但缺點在于，黑色金屬熔體溫度高，漿料制備時，旋轉(zhuǎn)葉片或攪 拌棒的使用壽命短、易造成腐蝕、金屬漿料易受到污染等，因此在金屬半固態(tài)漿料制備該方 法應(yīng)用較少。電磁攪拌法的原理是利用旋轉(zhuǎn)電磁場在金屬液中產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，金屬液在洛倫 茲力的作用下產(chǎn)生運動，從而實現(xiàn)對金屬液攪拌的目的。該方法的突出優(yōu)點在于非接觸式 攪拌法，有效克服了類似于機械攪拌的葉片或攪拌棒腐蝕污染的問題，另外具有攪拌參數(shù) 控制靈活方便、易調(diào)節(jié)等。目前，在有色金屬半固態(tài)漿料制備中，電磁攪拌法應(yīng)用最廣泛，已 經(jīng)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)上。但是對黑色金屬材料，該方法還處于初期階段，原因在于，黑色金屬 熔點高、熔體導(dǎo)電率低，從而給半固態(tài)漿料制備帶來很大的困難，如所需的攪拌功率大、攪 拌時間長、并加熱、保溫、冷卻過程中需要良好的措施等。機械振動半固態(tài)漿料制備法的優(yōu)點在于設(shè)備簡單、易實現(xiàn)、投資少等。近幾年，華 中科技大學(xué)采用低頻機械振動對A390、ZLlOl鋁合金等進行半固態(tài)漿料制備，獲得了較細 小等軸的非枝晶組織。但是振動時，測量溫度的熱電偶及其控制部件受到劇烈激振力，導(dǎo)致 降低它們工作穩(wěn)定性、壽命縮短。
控制過熱度澆注半固態(tài)漿料制備法是通過控制合金澆注溫度和凝固冷卻速度來 制備半固態(tài)金屬漿料或坯料，該技術(shù)方法一般不采用任何攪拌，所以制備工藝簡單。其缺點 在于效率低，并且組織均勻性較差，尤其黑色金屬熔點高、難以控溫，因此對黑色金屬該法 方效率較低、難實現(xiàn)。上述的幾種制備金屬半固態(tài)漿料是單獨作用的，其效率較低、功率要求較大，對黑 色金屬材料半固態(tài)漿料制備難以得到良好的效果。近幾年，有學(xué)者對低熔點有色金屬半固 態(tài)漿料將上述兩者或多者結(jié)合起來獲得了較好效果，微觀組織細小、均勻的球狀或近球狀、 制備時間短、需要功率小等。另一方面，在半固態(tài)流變成形技術(shù)，定量澆注是一個十分重要的步驟。傳統(tǒng)方法一 般采用塞桿式，其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)較簡單，但是澆注時，半固態(tài)漿料是靠重力或加壓的方式出 料，流量不穩(wěn)定，因此定量誤差較大，目前仍然還沒有良好的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供了一種黑色金屬半固態(tài)漿 料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置，能夠制備出黑色金屬以及有色金屬半固態(tài)漿料或流變 成形，提高了制備金屬半固態(tài)漿料的效率和質(zhì)量，減少制備時間。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置，由熔化爐1、攪拌室 II、結(jié)晶器IIIA或流變輸送器IIIB三大部分組成，熔化爐I安裝在攪拌室II上部，熔化爐 I的熔化坩堝襯底32的下部伸入攪拌室II的攪拌坩堝10內(nèi)，結(jié)晶器IIIA或流變輸送器 IIIB安裝在攪拌室II下部；所述的熔化爐I包括熔化坩堝7，熔化坩堝7的外部設(shè)有熔化爐保溫層8，熔化爐 保溫層8的外部設(shè)有中頻感應(yīng)加熱器1，熔化坩堝7、熔化爐保溫層8和中頻感應(yīng)加熱器1 同軸安裝在熔化爐底板9上部，熔化坩堝7及熔化爐保溫層8的上部設(shè)有爐蓋5，上塞桿6 位于熔化坩堝7的中心線上，其一端穿過爐蓋5的中心孔伸出爐蓋5外，另一端和熔化坩堝 襯底32的頂端相接，熔化坩蝸襯底32的上部位于熔化坩堝7底部的中心孔內(nèi)，上塞桿6內(nèi) 設(shè)有第二熱電偶3a和第三熱電偶北，第二熱電偶3a和第三熱電偶北的一端伸出上塞桿6 的頂部外，第二熱電偶3a的另一端位于上塞桿6的中部，而第三熱電偶北的另一端位于攪 拌室II的攪拌坩堝10的中部，上塞桿6伸出爐蓋5的部分側(cè)面設(shè)有第一保護氣進口 4，熔 化坩堝襯底32下端帶有第一特種高溫密封圈31，熔化坩堝7內(nèi)設(shè)有第一熱電偶2，第一熱 電偶2的一端伸出爐蓋5外；所述的攪拌室II包括攪拌坩堝10，攪拌坩堝10的外部依次設(shè)有攪拌室保溫層 11、第一電阻加熱器12、保溫隔熱層13、第一冷卻水系統(tǒng)14、電磁攪拌器27和外殼觀，并同 軸安裝在攪拌室底板16上部，通過上壓板30將上述零部件卡緊一起，兩個相同的振動電機 18和彈簧17對稱地安裝在攪拌室底板16下部，兩個振動電機18的軸端偏心塊旋轉(zhuǎn)方向相 反，在攪拌坩堝10底部設(shè)有下塞桿21，下塞桿21的頂部設(shè)有第二特種高溫密封圈沈，下塞 桿21的內(nèi)部設(shè)有第四熱電偶22，第一冷卻水系統(tǒng)14設(shè)有第一冷卻水進口 25和第一冷卻水 出口 29，在外殼觀側(cè)面底部設(shè)有第二保護氣進口 15 ；用于觸變漿料時，結(jié)晶器IIIA安裝在攪拌室底板16下部，結(jié)晶器IIIA包括結(jié)晶器銅管20與第二冷卻水系統(tǒng)23，結(jié)晶器銅管20同軸安裝在攪拌坩堝10下部，結(jié)晶器銅管 20的外部設(shè)有第二冷卻水系統(tǒng)23，第二冷卻水系統(tǒng)23設(shè)有第二冷卻水進口 M及第二冷卻 水出口 19 ；用于流變漿料時，流變輸送器IIIB安裝在攪拌室底板16下部，流變輸送器IIIB 包括輸送管33，輸送管33側(cè)面通過短斜板36與輸送筒34相接，輸送筒34的外部設(shè)有第二 電阻加熱器35，輸送管33同軸安裝在攪拌坩堝10下部。所述的熔熔化爐I與攪拌室II之間具有10 12mm的安裝間隙。所述的第一特種高溫密封圈31、第二特種高溫密封圈沈的材料采用軟剛玉。所述的熔化坩堝襯底32的材料為軟石墨。本發(fā)明的工作原理為將金屬材料熔化后澆入到熔化坩堝7或者直接將金屬加熱到熔融狀態(tài)，采用中頻 感應(yīng)系統(tǒng)1進行保溫均熱；當(dāng)金屬熔體溫度在材料液相線即0 30°C范圍時，通過控制下 塞桿21在攪拌坩堝10的位置，將金屬熔體實現(xiàn)定量澆注到已預(yù)熱的攪拌坩堝10內(nèi)；在金 屬熔體冷卻過程中到半固態(tài)狀態(tài)，按照工藝所需的功率和頻率，對半固態(tài)漿料在攪拌坩堝 10進行電磁攪拌與機械振動復(fù)合，打碎冷卻過程中所產(chǎn)生初生枝晶組織，以獲得非枝晶細 小等軸球狀或近球狀的微觀組織；用于觸變漿料時，將所制備出細小近球狀半固態(tài)熔體漿 料澆入到結(jié)晶器IIIA的結(jié)晶器銅管20，進行冷卻并凝固成坯料，用于流變漿料時，將所制 備出細小近球狀半固態(tài)熔體漿料澆入到流變輸送器IIIB的輸送筒34，迅速送到成形模具， 進行流變成形。本發(fā)明的優(yōu)點為1、采用控制過熱度澆注法，同時施加無接觸式的電磁攪拌與振動復(fù)合制備金屬半 固態(tài)漿料，金屬熔體不會受到污染，需要的攪拌或振動功率小、時間短、效率高、工藝參數(shù)靈 活控制、適用范圍廣，包含各種黑色金屬以及多種有色金屬的觸變漿料以及流變漿料；2、本發(fā)明的裝置的熔化爐、攪拌室和結(jié)晶器是一個整體的，其具有良好的密封性， 從而減少漿料制備過程的氧化、溫控方便、精確；3、采用下塞桿式進行定量澆注，其結(jié)構(gòu)簡單、定量澆注精確、誤差小、控制靈活，特 別適用于流變成形；4、采用兩個相同的振動電機對稱的安裝，但是軸端偏心塊旋轉(zhuǎn)方向相反的，這樣 使兩個振動電機發(fā)生的橫向激振力相互抵消，而縱向的激振力疊加，其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、 效率高；5、采用特種高溫軟剛玉密封圈，使攪拌室與熔化爐分開的，其振動時，只有攪拌室 受到激振力，但是熔化爐及其部件不受激振力，對熔化爐的各熱電偶及其控制部件的穩(wěn)定 性增加、壽命延長。


圖1為本發(fā)明使用結(jié)晶器IIIA的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明使用流變輸送器IIIB的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。如圖1、圖2所示，一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置，由 熔化爐I、攪拌室II、結(jié)晶器IIIA或流變輸送器IIIB三大部分組成，熔化爐I安裝在攪拌 室II上部，但是兩者獨立分開的，目的為機械振動時，使只有攪拌室II受到激振力，但是熔 化爐I不振，從而對熔化爐I的零部件提高工作穩(wěn)定性和壽命延長，熔化爐I的熔化坩堝襯 底32的下部伸入攪拌室II的攪拌坩堝10內(nèi)，用于觸變漿料時，結(jié)晶器IIIA安裝在攪拌室 II下部；用于流變漿料時，流變輸送器IIIB安裝在攪拌室II下部；所述的熔化爐I包括盛放金屬熔體的熔化坩堝7，熔化坩堝7的外部設(shè)有熔化爐 保溫層8，熔化爐保溫層8的外部設(shè)有中頻感應(yīng)加熱器1 ；熔化坩堝7、熔化爐保溫層8和中 頻感應(yīng)加熱器1同軸安裝在熔化爐底板9上部，熔化坩堝7材料為剛玉，熔化坩堝7及熔化 爐保溫層8的上部設(shè)有爐蓋5，上塞桿6位于熔化坩堝7的中心線上，其一端穿過爐蓋5的 中心孔伸出爐蓋5外，另一端和熔化坩堝襯底32的頂端相接，熔化坩堝襯底32的上部位于 熔化坩堝7底部的中心孔內(nèi)，上塞桿6內(nèi)設(shè)有第二熱電偶3a和第三熱電偶北，第二熱電偶 3a和第三熱電偶北的一端頭伸出上塞桿6的頂部外，第二熱電偶3a的另一端位于上塞桿 6的中部，測量金屬液在熔化坩堝7內(nèi)的溫度，而第三熱電偶北的另一端位于攪拌室II的 攪拌坩堝10的中部，測量半固態(tài)漿料在攪拌坩堝10的溫度，上塞桿6伸出爐蓋5的部分側(cè) 面設(shè)有第一保護氣進口 4，采用保護氣預(yù)防金屬熔體在熔化爐I以及攪拌室II的氧化，上塞 桿6的材料為剛玉，因為在高溫條件下，剛玉較硬，因此熔化坩堝7與上塞桿6之間的密封 度較差，為了提高熔化坩堝7及上塞桿6之間的密封度，熔化坩堝7或上塞桿6材料該選為 石墨，在高溫條件下，石墨較軟，但是這樣容易對金屬熔體增加碳化物，導(dǎo)致污染、降低漿料 質(zhì)量，因此為了克服該缺點，熔化坩堝7下部設(shè)有熔化坩堝襯底32，熔化坩堝襯底32的材料 為軟石墨，熔化坩堝襯底32端部帶有第一特種高溫密封圈31，熔化坩堝7內(nèi)設(shè)有第一熱電 偶2，第一熱電偶2的一端伸出爐蓋5外，金屬熔體在熔化坩堝7內(nèi)的溫控方式為閉環(huán)、PID 控制，其測溫通過第一熱電偶2與第二熱電偶3a，因為第一熱電偶2長期在金屬熔體，容易 破壞、縮短它的壽命，因此設(shè)有該第一熱電偶2方便拆開、保存，中頻感應(yīng)加熱器1的頻率及 功率可調(diào)，其頻率為1000 2500Hz、最大功率為45kW、加熱最高溫度可達1650°C ；所述的攪拌室II包括盛放半固態(tài)漿料的攪拌坩堝10，攪拌坩堝10的外部設(shè)有攪 拌室保溫層11，攪拌室保溫層11外部設(shè)有第一電阻加熱器12，其加熱最大功率為7000W、 最高溫度為1450°C，第一電阻加熱線圈12的外部設(shè)有電磁攪拌器27，電磁攪拌器27的頻 率與功率可調(diào)，其功率為0 10. 000W、頻率為0 500Hz，因為電磁攪拌器27的線圈不能 受高溫，一般要求在100°C以下，但是攪拌坩堝7被加熱最高溫度可達1450°C，而電磁攪拌 器27與攪拌坩堝10之間的間隙不能太大，影響電磁攪拌效率，因此電磁攪拌器27與第一 電阻加熱器12之間需要良好的隔熱冷卻措施，故而設(shè)有保溫隔熱層13，保溫隔熱層13的外 部設(shè)有第一冷卻水系統(tǒng)14，第一冷卻水系統(tǒng)14設(shè)有第一冷卻水進口 25和第一冷卻水出口 四，其冷卻水的流量可以控制調(diào)節(jié)，為了保護電磁攪拌器27的碰撞，在電磁攪拌器27外部 設(shè)有外殼觀，上述的零部件同軸安裝在攪拌室底板16上部，通過上壓板30將上述零件卡緊 一起，兩個相同振動電機18與彈簧17對稱安裝在攪拌室底板16下部，兩個振動電機18的 軸端偏心塊旋轉(zhuǎn)方向是相反的，這樣振動時，使發(fā)生橫向激振力相互抵消，而縱向力疊加，攪拌室II下部設(shè)有下塞桿21，下塞桿21的頂部設(shè)有第二特種高溫密封圈沈，下塞桿21的 內(nèi)部設(shè)有第四熱電偶22，通過控制下塞桿21在攪拌坩堝10內(nèi)的位置，可以實現(xiàn)定量澆注， 測量金屬半固態(tài)漿料在攪拌坩堝10內(nèi)的溫度通過第三熱電偶北和第四熱電偶22，而第四 熱電偶22還能測量制備后冷卻過程的溫度，第一電阻加熱器12線圈材料為鉬絲，在高溫條 件下，鉬絲的氧化較嚴(yán)重，因此為了保護該鉬絲，在外殼觀側(cè)面設(shè)有第二保護氣進口 15 ；用于觸變漿料時，結(jié)晶器IIIA安裝在攪拌室底板16下部，結(jié)晶器IIIA包括結(jié)晶 器銅管20，結(jié)晶器銅管20外側(cè)設(shè)有第二冷卻水系統(tǒng)23，結(jié)晶器銅管20同軸安裝在攪拌坩 堝10下部，其壁厚為6 10mm、內(nèi)徑具有30’ 1°的小錐度，目的為冷卻凝固后的坯料方 便拆開、取料，第二冷卻水系統(tǒng)23設(shè)有第二冷卻水進口 M及第二冷卻水出口 19，第二冷卻 水23的流量可控制調(diào)節(jié)，通過控制第二冷卻水系統(tǒng)23的流量與下塞桿21的速度，可控制 半固態(tài)漿料制備后的冷卻速度，而該溫度信號通過第四熱電偶22測量得到的；用于流變漿料時，流變輸送器IIIB安裝在攪拌室底板16下部，流變輸送器IIIB 包括輸送管33，輸送管33側(cè)面通過短斜板36與輸送筒34相接，輸送筒34的外部設(shè)有第二 電阻加熱器35，第二電阻加熱器35的加熱最高溫度可達800°C，輸送管33同軸安裝在攪拌 坩堝10下部。所述的化爐I與攪拌室II之間具有10 12mm的安裝間隙，振動時，只有攪拌室II受 到劇烈的激振力，而熔化爐I不振，提高熔化爐I的各熱電偶以及控制部件穩(wěn)定性、壽命延長。所述的第一特種高溫密封圈31、第二特種高溫密封圈沈的材料采用軟剛玉，該材 料在高溫條件下具有良好的密封性。所述的熔化坩堝襯底32的材料為軟石墨，在高溫條件下，熔化坩堝襯底32與上塞 桿6以及熔化坩堝7之間能夠?qū)崿F(xiàn)良好的密封。本發(fā)明的工作原理為將熔化金屬澆入到已預(yù)加熱的熔化坩堝7或直接將金屬加熱到熔融狀態(tài)，通過可 調(diào)頻率和功率的中頻感應(yīng)加熱器1進行保溫均熱，保溫均熱過程分成三個階段初步采用 大功率(35 40kW)，其次中功率(12-15kW)，最后小功率，目的為取得較均勻的金 屬熔體；測量金屬熔體在熔化坩堝7的溫度通過第一熱電偶2和第二熱電偶3a，溫控方式 為閉環(huán)、PID控制，均熱要求金屬熔體溫度控制在材料液相線(0 30°C )范圍，最高溫度 可達1650°C、溫控精度士2°C、均熱度士5°C ；為了減少金屬熔體在熔化坩堝7的氧化，采用 保護氣通過第一保護氣進口 4。當(dāng)金屬熔體在熔化坩堝7達到所需的溫度，通過控制下塞桿21在攪拌坩堝10內(nèi) 的位置，實現(xiàn)定量澆注，具體為下塞桿21在攪拌坩堝10內(nèi)往上移到一定的位置，與上塞桿 6、攪拌坩堝10形成一個所需的空間，停下；然后上塞桿6往上移，將金屬熔體在熔化坩堝7 澆入到該空間，實現(xiàn)定量澆注，然后上塞桿6往下移，密封。定量澆注后，下塞桿21往下移到電磁攪拌器27的線圈末端位置，將金屬熔體澆入 到已預(yù)熱的攪拌坩堝10，當(dāng)金屬熔體在攪拌坩堝10內(nèi)冷卻過程中，打開電磁攪拌器27與振 動電機18，進行電磁攪拌與機械振動復(fù)合，目的為打碎金屬熔體冷卻過程中到半固態(tài)狀態(tài) 所產(chǎn)生初生枝晶組織，以獲得非枝晶細小等軸球狀或近球狀的微觀組織；電磁攪拌與振動 時間為0 360s，其功率和頻率可調(diào)，具體為電磁攪拌功率0 10. 000W、頻率0 600Hz ； 機械振動的功率0 10000W、頻率0 100Hz、振幅0 2mm ；攪拌坩堝10預(yù)加熱方式采用第一電阻加熱器12，攪拌坩堝10的預(yù)加熱溫度小于材料液相線100°C左右，最高溫度可達 1450 "C。用于觸變漿料時，結(jié)晶器IIIA安裝在攪拌室II下部；制備漿料后，下塞桿21往 下移，將所制備出細小近球狀的半固態(tài)漿料澆入到結(jié)晶器銅管20，進行冷卻并凝固成坯料； 通過控制第二冷卻水系統(tǒng)23的流量和下塞桿21的速度，可以控制金屬半固態(tài)漿料在結(jié)晶 器銅管20內(nèi)的冷卻速度，目的為獲得了良好的微觀組織及力學(xué)性能的半固態(tài)坯料；用于流變漿料時，流變輸送器IIIB安裝在攪拌室II下部；制備漿料后，下塞桿21 往下移將所制備出的半固態(tài)漿料澆入到已預(yù)熱的輸送筒34，然后迅速送到成形模具，進行 流變成形。本發(fā)明涉及的黑色金屬半固態(tài)觸變漿料和流變漿料制備，其適用范圍廣，包含各 種高熔點黑色金屬以及多種低熔點有色金屬半固態(tài)漿料，突出優(yōu)點在于需要電磁攪拌和振 動功率小、效率高、制備時間短，能夠制備出非枝晶細小等軸球狀或近球狀微觀組織的半固 態(tài)漿料或坯料，特別適用于金屬半固態(tài)流變成形。附圖中1為熔化爐；II為攪拌室；IIIA為結(jié)晶器；IIIB為流變輸送器；1為中頻 感應(yīng)加熱器；2為第一熱電偶；3a為第二熱電偶；北為第三熱電偶；4為第一保護氣進口 ；5 為爐蓋；6為上塞桿；7為熔化坩堝；8為熔化爐保溫層；9為熔化爐底板；10為攪拌坩堝；11 為攪拌室保溫層；12為第一電阻加熱器；13為保溫隔熱層；14為第一冷卻系統(tǒng)；15為第二 保護氣進口 ；16為攪拌室底板；17為彈簧；18為振動電機；19為第二冷卻水出口 ；20為結(jié) 晶器銅管；21為下塞桿；22為第四熱電偶；23為第二冷卻水系統(tǒng)；對為第二冷卻水進口 ；25 為第一冷卻水進口 ；26為第二特種高溫密封圈；27為電磁攪拌器；28為外殼；29為第一冷 卻水出口 ；30為上壓板；31為第一特種高溫密封圈；32為熔化坩堝襯底；33為輸送管；34 為輸送筒；35為第二電阻加熱器；36為短斜板。
權(quán)利要求
1.一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置，其特征在于由熔化爐(I)、攪拌室(II)、結(jié)晶器(IIIA)或流變輸送器(IIIB)三大部分組成，熔化爐(I)安裝在攪 拌室(II)上部，熔化爐I的熔化坩堝襯底(32)的下部伸入攪拌室(II)的攪拌坩堝(10) 內(nèi)，結(jié)晶器(IIIA)或流變輸送器(IIIB)安裝在攪拌室(II)下部；所述的熔化爐(I)包括熔化坩堝(7)，熔化坩堝(7)的外部設(shè)有熔化爐保溫層(8)，熔 化爐保溫層(8)的外部設(shè)有中頻感應(yīng)加熱器(1)，熔化坩堝(7)、熔化爐保溫層(8)和中頻 感應(yīng)加熱器(1)同軸安裝在熔化爐底板(9)上部，熔化坩堝(7)及熔化爐保溫層(8)的上部 設(shè)有爐蓋(5)，上塞桿(6)位于熔化坩堝(7)的中心線上，其一端穿過爐蓋(5)的中心孔伸 出爐蓋(5)外，另一端和熔化坩堝襯底(32)的頂端相接，熔化坩堝襯底(32)的上部位于熔 化坩堝(7)底部的中心孔內(nèi)，上塞桿(6)內(nèi)設(shè)有第二熱電偶(3a)和第三熱電偶C3b)，第二 熱電偶(3a)和第三熱電偶(3b)的一端伸出上塞桿(6)的頂部外，第二熱電偶(3a)的另一 端位于上塞桿(6)的中部，而第三熱電偶(3b)的另一端位于攪拌室(II)的攪拌坩堝(10) 的中部，上塞桿(6)伸出爐蓋(5)的部分側(cè)面設(shè)有第一保護氣進口 G)，熔化坩堝襯底(32) 下端帶有第一特種高溫密封圈(31)，熔化坩堝(7)內(nèi)設(shè)有第一熱電偶O)，第一熱電偶(2) 的一端伸出爐蓋(5)外；所述的攪拌室(II)包括攪拌坩堝(10)，攪拌坩堝(10)的外部依次設(shè)有攪拌室保溫層(II)、第一電阻加熱器(12)、保溫隔熱層(13)、第一冷卻水系統(tǒng)(14)、電磁攪拌器(27)和 外殼( )，并同軸安裝在攪拌室底板(16)上部，通過上壓板(30)將上述零部件卡緊一起， 兩個相同的振動電機(18)和彈簧(17)對稱地安裝在攪拌室底板(16)下部，兩個振動電機 (18)的軸端偏心塊旋轉(zhuǎn)方向相反，在攪拌坩堝(10)底部設(shè)有下塞桿(21)，下塞桿的 頂部設(shè)有第二特種高溫密封圈(沈)，下塞桿的內(nèi)部設(shè)有第四熱電偶(22)，第一冷卻水 系統(tǒng)(14)設(shè)有第一冷卻水進口 0 和第一冷卻水出口(四)，在外殼08)側(cè)面底部設(shè)有第 二保護氣進口 (15)；用于觸變漿料時，結(jié)晶器(IIIA)安裝在攪拌室底板(16)下部，結(jié)晶器(IIIA)包括結(jié) 晶器銅管OO)與第二冷卻水系統(tǒng)(23)，結(jié)晶器銅管OO)同軸安裝在攪拌坩堝(10)下部， 結(jié)晶器銅管OO)的外部設(shè)有第二冷卻水系統(tǒng)(23)，第二冷卻水系統(tǒng)03)設(shè)有第二冷卻水 進口 (24)及第二冷卻水出口 (19)；用于流變漿料時，流變輸送器(IIIB)安裝在攪拌室底板(16)下部，流變輸送器(IIIB) 包括輸送管(33)，輸送管(3 側(cè)面通過短斜板(36)與輸送筒(34)相接，輸送筒(34)的外 部設(shè)有第二電阻加熱器(35)，輸送管(33)同軸安裝在攪拌坩堝(10)下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置， 其特征在于所述的熔熔化爐(I)與攪拌室(II)之間具有10 12mm的安裝間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置， 其特征在于所述的第一特種高溫密封圈(31)、第二特種高溫密封圈06)的材料采用軟剛 玉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置， 其特征在于所述的熔化坩堝襯底(32)的材料為軟石墨。
全文摘要
一種黑色金屬半固態(tài)漿料制備的電磁攪拌與振動復(fù)合裝置，由熔化爐、攪拌室、結(jié)晶器或流變輸送器三大部分組成，熔化爐安裝在攪拌室上部，結(jié)晶器或流變輸送器安裝在攪拌室下部，將金屬熔體澆入到熔化爐，采用中頻感應(yīng)加熱器進行保溫均熱，當(dāng)金屬熔體在其液相線溫度范圍時，實現(xiàn)定量澆注到攪拌坩堝內(nèi)，對其進行電磁攪拌與機械振動，獲得非枝晶細小等軸球狀或近球狀的微觀組織，將所制備出細小近球狀半固態(tài)漿料澆入到結(jié)晶器，進行冷卻并凝固成坯料或者澆入到流變輸送器，迅速送到成形模具，進行流變成形，本發(fā)明能夠制備出黑色金屬以及有色金屬半固態(tài)漿料，提高了制備金屬半固態(tài)漿料的效率和質(zhì)量，減少了制備時間，特別適用于流變成形。
文檔編號B22D17/30GK102062543SQ20111000623
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者張琦, 林文捷, 趙升噸, 陶文琉 申請人:西安交通大學(xué)