[發(fā)明專利]一種隨流半固態(tài)成形方法及其裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010045037.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111151724A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢書明;高文靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D17/20
• 分類號(hào): B22D17/20;B22D17/22;B22D17/32;B22D18/02;B22D18/08
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種隨流半固態(tài)成形裝置，其特征在于，包括：料筒(1)、壓頭(3)、流道(7)和溫控系統(tǒng)(10)；

所述料筒(1)是一個(gè)圓桶形的空腔，料筒(1)的一端與模具相連接，

所述壓頭(3)是圓柱體，壓頭(3)的直徑比料筒(1)的內(nèi)徑小0.2～1.0mm，長度為50～120mm，壓頭(3)的一端通過一個(gè)連接桿與加壓油缸(4)的活塞桿連接，壓頭(3)的另一端伸入料筒(1)內(nèi)，能夠在料筒(1)內(nèi)運(yùn)動(dòng)自如，

所述流道(7)的一端與料筒(1)連通，并與料筒(1)的軸線形成20～90°的夾角，流道(7)的另一端與模具腔(5)連通，

所述溫控系統(tǒng)(10)包括：加熱元件(9)及其溫度調(diào)控儀表，控溫精度為±1℃，加熱元件(9)與流道(7)的形狀相適應(yīng)，繞在流道(7)和料筒(1)的外部。

2.如權(quán)利要求1所述的隨流半固態(tài)成形裝置，其特征在于，所述料筒(1)由保溫材料制成，料筒(1)的溫度為T_L～T_S+20℃，其中T_L為合金液相線溫度，T_S為合金固相線溫度；保溫材料為泡沫氧化鋁、硅藻土或鋁礬土。

3.如權(quán)利要求1所述的隨流半固態(tài)成形裝置，其特征在于，所述流道(7)采用模具鋼、陶瓷或石墨材料制成，流道(7)的表面粗糙度為6.3-25μm，流道(7)的形狀為管狀、盤狀或錐形，流道(7)的橫截面厚度為10～100mm；流道(7)的溫度在合金的固相線與液相線溫度之間。

4.如權(quán)利要求3所述的隨流半固態(tài)成形裝置，其特征在于，所述流道(7)采用模具鋼制成，表面涂有形核涂料(8)，所述形核涂料(8)由粒度100-300目的陶瓷顆粒、粘結(jié)劑和懸浮劑組成。

5.一種隨流半固態(tài)成形方法，應(yīng)用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的隨流半固態(tài)成形裝置，其特征在于，包括如下步驟：

S1調(diào)溫：調(diào)整料筒(1)和合金液(2)的溫度，使料筒(1)的溫度在T_L～T_S+20℃，將合金液(2)轉(zhuǎn)入料筒(1)內(nèi)，所述合金液(2)包括：鋁合金、鎂合金、銅合金或鋅合金，所述合金液(2)的溫度為T_L+0～10℃；

S2通保護(hù)氣體(6)：模具腔(5)內(nèi)通氮?dú)饣驓鍤獠慌c合金液(2)反應(yīng)和溶解的保護(hù)氣體(6)，氣體壓力大于0.1MPa；

S3隨流制備：啟動(dòng)成形設(shè)備的加壓油缸(4)，通過壓頭(3)將料筒(1)內(nèi)的合金液(2)推入流道(7)，合金液(2)在流道(7)內(nèi)的平均流速為10-100mm/s，在合金液(2)流經(jīng)流道(7)的過程，合金液(2)與流道(7)內(nèi)壁或形核涂料(8)接觸，形成離散的微小晶體，微小晶體在合金熔體流動(dòng)的切應(yīng)力作用下被剝離，混入合金熔體內(nèi)，使合金熔體逐步變?yōu)楹?～30％細(xì)小晶體顆粒的固液混合物，為半固態(tài)合金熔體；

S4凝固成形：半固態(tài)合金熔體被壓入安裝在成形設(shè)備上的模具腔(5)內(nèi)，繼續(xù)加壓直至半固態(tài)合金熔體完全凝固成形。

6.如權(quán)利要求5所述的隨流半固態(tài)成形方法，其特征在于，所述成形設(shè)備包括：壓鑄機(jī)、擠壓鑄造機(jī)或模鍛機(jī)。