[實用新型]一種半固態熔體快速淬取的裝置

有效

• 申請號: 201320816257.5
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN203610651U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 李豹;徐駿;張志峰;梁博;湯孟歐
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術領域

本實用新型涉及一種半固態熔體快速淬取的裝置，屬于合金熔體淬取和分析領域。?

背景技術

合金熔體是鑄造、鍛造和半固態成形等各種成形方法的基礎，合金熔體的質量和凝固過程中的組織演變是成形零件質量的決定因素，所以國內外對合金熔體的研究愈加重視，尤其是半固態的流變成形過程。?

半固態成形是綜合了鑄造和鍛造工藝的一種新型的成形技術，可以實現鋁合金材料高性能、近終型、低成本的有效方法，已經在很多小型零部件獲得工業化應用，對大幅度提高零件成品率、降低生產成本、減重及節能減排等方面起到了積極的作用。半固態熔體是一種固液混合的熔體，含有一定的固相分數，熔體粘度較大，固相枝晶或球狀組織間為液相組織，熔體淬取或成形過程中存在固液分離現象。?

目前，合金熔體的淬取方法主要有小尺寸坩堝整體液淬、部分熔體水淬和銅管或銅模快速抽取法等，但是這些方法存在需要一定轉移時間、冷卻速度慢和組織變形等缺點。半固態流變成形中熔體一般需經過外場的電磁或機械攪拌，這種情況下小尺寸坩堝整體液淬的方法不適合，無法滿足外場的施加。部分熔體水淬需要一定的轉移時間，造成液淬后的組織發生一定程度的長大，不能與溫度等工藝參數對應，也不能表征真實的熔體狀態和演化規律。半固態熔體存在明顯固液分離現象，尤其是高固相分數熔體，一般的銅管或銅模快速抽取法由于冷卻能力的限制，淬取的熔體較少，高速抽取過程中造成液淬組織產生拉伸等變形，同時淬取熔體中液相較多，固相較少，后續分析產生較大困難。半固態流變熔體要求具有成分場和溫度場的均勻，所以需要同時對熔體各部分進行溫度跟蹤和熔體淬取，而目前的熔體淬取手段都無法滿足。?

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提出一種半固態熔體快速淬取的裝置，目的是通過本實用新型裝置，準確獲得不同部位熔體的實時半固態組織，用于研究半固態組織的演變過程和形成機制。?

一種半固態熔體快速淬取的裝置，主要由高冷速淬取銅模、溫度采集控制系統、惰性氣體供給系統和真空抽取系統四部分組成，將溫度采集控制系統中的熱電偶安?裝在高冷速淬取銅模上，惰性氣體供給系統和真空抽取系統通過管路和液力三通閥與高冷速淬取銅模內的腔體連通，溫度采集控制系統與液力三通閥之間通過線路連接。?

所述的高冷速淬取銅模包括頂部旋緊裝置、鎖緊裝置和耐高溫淬取嘴，通過頂部旋緊裝置和鎖緊裝置將高冷速淬取銅模裝配或打開，耐高溫淬取嘴設置于銅模的下部。所述的耐高溫淬取嘴的形狀為下寬上窄。?

所述的高冷速淬取銅模還包括液氮冷卻部分，液氮冷卻部分設置于銅模腔體的周圍，進一步增加了淬取銅模的冷卻強度，滿足高粘度、容易固液分離的半固態熔體淬取。?

所述的惰性氣體供給系統包括惰性氣瓶和流量計；所述的真空抽取系統包括真空泵和壓力表。?

所述的高冷速淬取銅模為兩個以上，分別與溫度采集控制系統、惰性氣體供給系統和真空抽取系統組合裝配。針對熔體不同位置或不同熔體深度同時進行實時淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。?

半固態熔體處理過程中，通過頂部旋緊裝置和鎖緊裝置將高冷速淬取銅模裝配完畢，安裝熱電偶，先開啟溫度采集控制系統，將耐高溫淬取嘴插入到采樣部位，然后打開液力三通閥通入惰性氣體，排出銅模內的金屬熔體，當溫度達到設定溫度時，溫度采集控制系統控制液力三通閥，關閉惰性氣體供給系統，打開真空抽取系統，高冷速銅模與真空系統相通，將金屬熔體抽入高冷速銅模內，打開高冷速銅模取出所要求的液淬試樣。?

本實用新型為了減小傳統銅模抽取法因熔體較少而造成的液淬組織變形，該裝置淬取的合金熔體量較大，淬取熔體量增加后容易造成傳統銅模的冷速降低，所以該裝置增加了淬取銅模的冷卻強度，加入了液氮冷卻部分進一步加強冷卻。半固態熔體容易產生固液分離，所以耐高溫淬取嘴的形狀設計成下寬上窄，高粘度熔體可以順利進入銅模，避免或減輕固液分離現象。同時為了保證組織與溫度的一致性和實時性，該裝置增加了溫度采集控制系統與液力三通閥，液力三通閥通過溫度采集控制系統實時控制，保證了淬取精度。?

與現有技術相比，本實用新型裝置具有較強的冷卻能力，適于高粘度的半固態熔體淬取，同時本實用新型對溫度采取實時跟蹤和控制，與合金熔體淬取組織具有高度的一致性。同時該裝置還可以根據實驗要求進行組合裝配，針對熔體不同位置或不同熔體深度同時進行實時淬取，分析合金熔體的溫度場和組織演化。?

附圖說明

圖1是半固態熔體快速淬取裝置示意圖。?

圖2是實施例3中半固態熔體不同位置快速淬取裝置組合示意圖。?