[發(fā)明專利]U型水冷攪拌制備半固態(tài)金屬漿料裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811250401.7
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109226700B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐春;王國寧;周冰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00;B22D17/00;B22D18/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發(fā)明涉及一種U型水冷攪拌制備半固態(tài)金屬漿料裝置及方法，該裝置包括升降平臺、電動機(jī)、傳動軸、主動齒輪、從動齒輪、通冷卻介質(zhì)的U形鋼管、四個(gè)防水軸承、進(jìn)水腔室、出水腔室、水腔外殼、內(nèi)套筒、旋轉(zhuǎn)臺；該方法：首先將盛漿容器水平放置在實(shí)驗(yàn)臺上，將高于液相線0～50℃的過熱金屬液澆入盛漿容器內(nèi)，然后將含有流通冷卻介質(zhì)的U形鋼管降至合金液液面以下10～20mm，U形管旋轉(zhuǎn)攪拌的同時(shí)給予流通冷卻介質(zhì)，一段時(shí)間后控制金屬合金液溫度處于液相線溫度以下10～50℃，獲得固相分?jǐn)?shù)為10～65％的半固態(tài)金屬漿料。該方法制備的半固態(tài)漿料初生晶粒分布均勻，形狀細(xì)小圓整。本發(fā)明可以用于鋁、鎂、鋅等各種合金的半固態(tài)漿料制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水冷攪拌制備半固態(tài)金屬漿料裝置，尤其是一種U型水冷攪拌制備半固態(tài)金屬漿料裝置及方法。

背景技術(shù)

自從20世紀(jì)70年代初期，美國美國麻省理工學(xué)院M C Flemings等研究人員創(chuàng)立了金屬半固態(tài)成型的概念，半固態(tài)金屬漿料的制備和成型技術(shù)作為一種新型的技術(shù)引起了世界各國的廣泛關(guān)注。半固態(tài)加工是利用金屬從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變或從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變(即液固共存) 過程中所具有的特性進(jìn)行成型的方法，這一新的成型方法綜合了凝固加工和塑性加工的長處，即加工溫度比液態(tài)低，填充平穩(wěn)，對模具熱沖擊小；變型抗力比固態(tài)小，從而有利于成型較復(fù)雜的零件并減少功耗，提高生產(chǎn)效率。由于半固態(tài)成型技術(shù)具有高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)吸引了眾多學(xué)者和科研人員的關(guān)注和研究。

半固態(tài)漿料的制備是金屬半固態(tài)技術(shù)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。目前制備半固態(tài)漿料的方法有很多，可以分為攪拌法、超聲振動法、通道或板澆注法、熔體分散混合法、應(yīng)變誘發(fā)熔體激活法等幾大類。這些方法基本都是依靠擾動和降溫的基本原理來制備，它們都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。其中，機(jī)械攪拌法以其簡單靈活、效率高、成本低廉，是制造企業(yè)最愿意接受的制備方法。機(jī)械攪拌法有很多，包括單螺旋、雙螺旋、強(qiáng)制對流攪拌等專利，但其基本都比較關(guān)注攪拌引起的溫度因素，很少關(guān)注多次連續(xù)制備時(shí)攪拌器的冷卻問題；本發(fā)明在之前專利(201610208466.X)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，改變了攪拌、冷卻和密封結(jié)構(gòu)，增加了冷卻形核能力，改善了先前裝置對熔體攪拌不夠充分引起的中間攪拌軸附近溫度與遠(yuǎn)端溫度差難減小的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要提供一種U型水冷攪拌制備半固態(tài)金屬漿料裝置及方法，將強(qiáng)化冷卻攪拌裝置與傳統(tǒng)攪拌制備半固態(tài)漿料技術(shù)結(jié)合在一起，使該裝置及方法更加經(jīng)濟(jì)、快捷、方便、高效、節(jié)能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種U型水冷攪拌制備半固態(tài)金屬漿料裝置，包括水腔外殼、出水腔室、旋轉(zhuǎn)密封件、防水軸承、旋轉(zhuǎn)臺、U型管、從動齒輪、主動齒輪、傳動軸、升降平臺、電動機(jī)、內(nèi)套筒，所述旋轉(zhuǎn)臺上部凸臺通過防水軸承三連接內(nèi)套筒，內(nèi)套筒上端通過防水軸承四、旋轉(zhuǎn)密封件和防水軸承一與水腔外殼上部內(nèi)壁連接，旋轉(zhuǎn)密封件內(nèi)孔和外圓分別與防水軸承四外圈和防水軸承四內(nèi)圈連接，水腔外殼下壁通過防水軸承二與旋轉(zhuǎn)臺凹槽壁連接，旋轉(zhuǎn)臺外裝有從動齒輪，旋轉(zhuǎn)臺下部連接U型管，U型管一端連通由內(nèi)套筒與水腔外殼下部之間的進(jìn)水腔室及進(jìn)水口，U型管另一端穿過內(nèi)套筒與水腔外殼下部之間的空隙以及旋轉(zhuǎn)密封件后連接出水口，出水口與水腔外殼內(nèi)的出水腔室相連通；水腔外殼安裝在升降平臺上，升降平臺上裝有電動機(jī)，電動機(jī)通過傳動軸和主動齒輪與旋轉(zhuǎn)臺外的從動齒輪嚙合連接。

進(jìn)一步，所述水腔外殼與防水軸承一的外圈為過盈配合；所述旋轉(zhuǎn)密封件與防水軸承一的內(nèi)圈、防水軸承四的外圈為過盈配合；所述內(nèi)套筒與防水軸承四的內(nèi)圈、防水軸承三的外圈為過盈配合，所述旋轉(zhuǎn)臺與防水軸承三的內(nèi)圈、防水軸承二的外圈為過盈配合。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)臺和從動齒輪之間為過盈配合或焊接。

進(jìn)一步，所述電動機(jī)為可調(diào)速電機(jī)，功率為200～500W，轉(zhuǎn)速為0～500r/min，轉(zhuǎn)速不包括0。

進(jìn)一步，所述主動齒輪和從動齒輪為一對直齒圓柱齒輪。