专利名称：触融压铸坯料制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一项触融压铸坯料制造设备，详细地说，涉及用一种微细而均匀的粒子结构进行触融压铸的坯料制造设备。
背景技术：
本申请已经申请过韩国专利，申请号为2003-25996，该专利申请已在2003年4月23日于韩国知识产权局登记注册，这里全文披露，以资参考。
触融压铸是与流变铸造紧密相关的一种铸造方法，因此也可以说成流变铸造/触融压铸。流变铸造是指用一个预定粘度的半固态金属生料通过铸造或锻造过程制造坯料或最终产品的过程。触融压铸是指将由流变铸造制造的坯料重新加热到半熔融生料，并对其进行铸造或锻造，获得最终产品的过程。在半固态状态的温度范围内，半固态金属生料由悬浮在液态中的适当比例的球状固体粒子组成。由于它具有触变性，因此用一个很小的力就能够使其变形。并且由于它们具有较高的流动性，因此很容易铸造，就像液体一样。
这种流变铸造和触融压铸比采用熔融金属实施的普通模铸如铸造或锻造过程具有更高的优势。例如，流变铸造或触融压铸中所用的半固态或半熔融生料，与熔融金属相比，在较低的温度下就具有流动性，因此流变铸造和触融压铸中的模铸温度可以降低，从而确保模具更长的使用寿命。此外，当通过一个缸体挤压半固态或半熔融金属生料时，发生紊流的可能性更低，因此在铸造过程中渗入的空气更少，从而可以防止在最终产品中形成气窝。此外，采用半固态或半熔融生料可以减少固化过程中的收缩，提高工作效率，并可以生产出力学性能更高、防腐性能更好、重量更轻的产品。因此，这样的半固态或半熔融金属生料可以用作汽车、航天航空领域及电气、电子信息通讯设备中的新材料。
如上所述，流变铸造制造的坯料用在触融压铸中。在通常的流变铸造中，需要在比金属熔化温度更低的温度下对金属生料进行搅动，以加快冷却速度，破坏树枝状结构，形成适于进行流变铸造的球状粒子，例如采用机械式搅动、电磁搅动、气泵、低频和高频或电磁波振动、电气冲击振动等。
下面举一个例子，美国专利3,948,650介绍了一种制造液-固混合物的方法和设备。在这种方法中，熔化后的金属在冷却固化过程中受到强力搅动。这个专利中介绍的一种半熔融金属生料制造设备使用一个搅拌机来产生具有预定粘度的固-液混合物流，来破坏树枝状晶体结构，或分散液-固混合物中的被破坏的树枝状晶体结构。在这种方法中，在冷却过程中形成的树枝状晶体结构被破坏，并用来作为球状粒子的核心。但是由于在早期冷却阶段固化产生的潜热，这种方法将导致冷却速度慢、制造时间长、混合容器中的温度分布不一致、晶体结构不均匀等问题。半固态金属生料制造设备中采用的机械搅动也同样会导致混合容器中温度分布不均匀。另外，因为设备工作在一个腔体中，很难连续进行后续过程。
美国专利4,465,118介绍了一种制造半固态合金生料的方法和设备。该设备包括一个线圈电磁场单元、一个冷却管，还有一套模具，这些组件依次向里。熔化后的金属不断注入到容器中，冷却水流经冷却管，对模具外壁进行冷却。在制造半固态合金生料过程中，通过模具顶部的开口将熔化后的金属注射到模具中，并通过冷却管进行冷却，从而在模具里面形成一个固化区。当电磁场单元施加电磁场时，冷却就能够破坏在固化带中形成的树枝状晶体结构。最后，生料形成铸块，然后从设备的下端拉出来。这种方法和设备的基本技术想法是在固化后通过振动破坏树枝状晶体结构。但是这种方法存在很多问题，如过程复杂，粒子结构不均匀。在制造设备中，因为要连续注入熔化后的金属来形成铸块，很难控制金属铸件的状态和整个过程。另外，在施加电磁场前，模具被冷却水冷却，这样在模具的外部和内部区域存在很大的温差。
后面还将介绍已知的其它类型的流变铸造或触融压铸。但是所有的方法都是基于在成形后破坏树枝状晶体结构，来形成球状粒子的核心。因此存在象上述专利中存在的各种问题。
美国专利4,694,881介绍了一种制造触变材料的方法。在这种方法中，将某种合金加热到一定温度，在这个温度下，合金中所有的金属成分都呈液态，生成的熔融金属冷却到它们液化和固化温度之间的某个温度。然后，熔化后的金属受到一个足够大的剪切力的作用，在熔融金属冷却过程中形成的树枝状晶体结构被破坏，从而制成触变材料。
日本专利申请公告目录Hei.11-33692揭示了一种制造流变铸造金属生料的方法。在这种方法中，熔化后的金属以接近其液化温度或高于其液化温度50℃度的温度注入到容器中。然后，当至少一部分熔融金属的温度降低到低于其液化温度的某个温度时，即，至少一部分熔融金属开始冷却到低于其液化温度时，给熔融金属施加一个力，例如，超声振动。最后熔融金属慢慢地冷却成含有球形粒子的金属生料。这种方法也是使用一种物理力，如超声振动，来破坏在固化早期生成的树枝状晶体结构。在这一点上，如果铸造温度高于金属的液化温度，就很难形成球形粒子结构，并快速冷却熔融金属。而且，这种方法将导致表面和核心结构的不均匀。
日本专利申请公告目录Hei10-128516介绍了一种触变金属材料的铸造方法。按照这种方法，熔化后的金属注入到容器中，并用一根浸入到熔融金属中的振动棒进行振动，直接将其振动力传递给熔融金属。在一个低于其液化温度的温度范围内形成含有核的半固态熔融合金后，熔融金属冷却到某一温度，在这个温度下，熔融金属具有预定的液体含量，然后搁置30秒到60分钟，以便其核成长，这样就得到触变金属。但是这种方法得到的粒子较大，大约有100μm，并且要耗费相当长的时间，操作不能在比预定尺寸大的容器中进行。
美国专利6,432,160揭示了一种制作触变金属生料的方法。这种方法同时控制熔融金属的冷却和搅动过程，来生成触变金属生料。详细地说就是在注入到搅拌容器后，安装在搅拌容器四周的一个定子组件开始工作，产生一个足够大的磁动势，快速地搅动容器中的熔融金属。然后，通过一个装置在搅拌容器四周的热套筒对熔融金属进行快速冷却，以对搅拌容器和熔融金属进行精确的温度控制。在冷却过程中，不停地以下述方式搅动熔融金属，当熔融金属的固体含量较低时，以较快的速度进行搅拌，当固体含量增加后，以较大的磁动势进行搅拌。
上述普通流变铸造和触融压铸方法和设备中大多数都是在冷却过程中使用剪切力来破坏树枝状结构，生成球状结构。因为象振动这样的力都是至少有一部分熔融金属冷却到其液化温度以下以后施加的，都会因为形成早期固化层而产生潜热，因此存在很多缺点，如降低冷却速度、延长制造时间。另外，由于容器内壁和中心的温度不一致，很难形成微细的、均匀的球状金属结构。而且如果不对注入到容器中的熔融金属的温度进行控制，这种金属粒子的结构非均匀性将更加突出。
为了解决这些问题，本发明人申请了韩国专利203-13516，标题为“触融压铸坯料的制造方法和设备”。
发明内容
本发明提供一种制造触融压铸坯料的设备，制造的坯料具有球形粒子，结构微细、均匀，能耗低、力学性能高、成本低、铸造方便、制造时间更短等优点。
本发明还提供了一种在短时间内连续生产多个高质量的触融压铸坯料的设备。
根据本发明的理念，提供了一台用来制造触融压铸坯料的设备。该设备由以下部分组成第一套筒；接收熔融金属的第二套筒，第二套筒的一端以预定的角度用铰链连接到第一套筒的一端；搅动单元给第二套筒的内部施加一个电磁力；第二个柱塞插入到第二套筒的另一端，构成第二套筒的底，以接收熔融金属，并给预备好的生料加压。第一个柱塞插入到第一个套筒的另一端，第一个柱塞以如下方式工作，当第二个柱塞将生料推向第一个柱塞时，第一个柱塞固定在第一个套筒中，而当形成了一个预定尺寸的坯料时，第一个柱塞从坯料上退回。
根据本发明特定的具体应用，第一个套筒可以包括一个排放口，用来卸载形成的坯料。
装置另外还可以包括一个安装在第一个套筒四周的冷却单元。
搅动单元可以在往第二个套筒注入熔融金属前给第二个套筒施加电磁场。搅动单元也可以在往第二套筒注入熔融金属的同时或者在注入熔融金属期间给第二套筒施加电磁场。
搅动单元可以一直给第二套筒施加电磁场，到第二套筒中的熔融金属的固体含量为0.001～0.7时为止，固体含量为0.001～0.4时比较好，最好是固体含量为0.001～0.1。
套筒中的熔融金属其冷却过程可以一直继续，直至第二套筒中的熔融金属其固体含量为0.1～0.7时为止。
该设备还可以另外配置一个温度控制元件。这个温度控制元件安装在第二套筒四周，用来冷却第二套筒中的熔融金属。这个温度控制元件至少由一个冷却器和一个加热器组成，安装在第二套筒的四周。温度控制元件可以按照每秒0.2～5℃的速度对熔融金属进行冷却，最好是以0.2～2.0℃的速度进行冷却。
参考附图详细描述其示范性的实际应用，当前发明的上述以及其他特征和优点就会更加明显，其中图1为按照本发明制造触融压铸坯料施加到设备上的温度曲线。
图2描述了本发明具体实例的制造触融压铸的设备的图例。
图3为按照本发明用于坯料制造设备中的第二套筒截面图范例。
图4为使用图2所示设备制造的坯料图例。
图5为使用图2所示设备制造的触融压铸坯料的卸料图示。
图6为按照本发明的另一个具体实例制作触融压铸坯料的设备的结构图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明进行详细说明。
按照本发明制作的坯料是按照流变铸造制造的，用来进行触融压铸。在这方面，本发明的坯料制造设备按照流变铸造工艺制造坯料。所以首先参照图1来描述按照本发明的设备进行的流变铸造过程。
不同于上述传统的技术，按照本发明的流变铸造，熔化的金属注入到一个套筒，形成生料，然后给生料施加压力，生成预定大小的坯料。在这种情况下，熔融金属在全部注入到套筒之前在电磁场的作用下搅动。换句话说，电磁搅动在先于金属生料注入到套筒之前，或者在注入金属生料的同时，或在注入金属生料的中间进行，以防止树枝状晶体结构的形成。也可以用超声波代替电磁场进行搅动。
详细地说，就是在电磁场作用在搅动单元包围的套筒预定部分之后，在将熔融金属注入到套筒。在这种情况下，施加足够强度的电磁场来搅动熔融金属。
如图1所示，熔融金属以温度Tp注入到套筒。如上所述，可以在往套筒中注入熔融金属之前给套筒施加电磁场。但是，本发明并不局限于此，也可以在注入金属生料的同时或者在注入期间施加电磁场。
由于电磁搅动过程先于往套筒中注入金属生料进行，在固化的早期熔融金属在低温套筒的内壁上不会生长树枝状结构。这就是，因为熔融金属被快速冷却到一个低于其液化温度的温度，因而在整个套筒中同时生成大量的微核。
先于往套筒中注入金属生料或者与此同时给套筒施加电磁场，可使套筒中心和内壁区域的熔融金属有效搅动，并快速将热量传递给整个套筒。因此可以防止在冷却的早期在套筒的内壁附近形成固化层。另外，这种熔融金属的有效搅动可在高温的熔融金属和低温的套筒内壁之间产生平滑的热传递对流。所以熔融金属能够快速冷却。由于电磁搅动，熔融金属中所含的粒子四处散射，将熔融金属带入到套筒里面，作为内核散播到整个套筒，这样在冷却过程中只会出现很小的温差。但是在传统的技术中，当熔融金属与低温的容器内壁接触时，在容器的内壁附近将形成固化层。从固化成生成树枝状晶体。
如果与固化的潜热联系在一起进行说明，本发明的原理将显得非常清晰。熔融金属在冷却的早期并不在套筒内壁附近固化，也不产生固化潜热。因此只有熔融金属的比热才需要冷却，这个热量大约等于固化潜热的1/400。所以，不会出现象传统方法那样在冷却初期经常在套筒内壁生成的树枝状结构。套筒中所有的熔融金属能够在从注入熔融金属起1～10秒内均匀地冷却。最终生成无数的内核，并且这些内核均匀地散播套筒中的整个熔融金属中。提高内核的密度，可减小内核之间的距离，并形成球状粒子，而不是生成树枝状结构。
在往套筒中注入熔融金属期间施加电磁场也可以获得同样的效果。换句话说，即使在往套筒中注入熔融金属的中间开始电磁搅动，也很难在靠近套筒内壁的地方形成固化层。
最好将熔融金属的注入温度Tp限制在一个高于其液化温度100℃的温度范围内(熔化过热＝0～100℃)。按照本发明，因为装有生料的整个套筒是均匀冷却的，所以不需要将熔化溶液冷却到其液化温度附近。所以可以以高于其液化温度100℃的温度将熔融金属注入到套筒中。
相反，在传统的方法中，却在将熔融金属全部注入到容器中以后，当部分熔融金属的温度降低到其液化温度之下后才给容器施加电磁场。相应地，在冷却初期，由于在容器内壁附近会形成固化层，因而将产生潜热。因为固化层的潜热大约为熔融金属比热的400倍，需要很长的时间才能将整个熔融金属的温度降低到其液化温度。所以，在这样的传统方法中，熔融金属通常在熔化后冷却到其液化温度或高于其液化温度50℃的温度才注入到容器中。
按照本发明，在套筒中至少一部分熔融金属的温度低于其液化温度Tl后，可以在任何时候停止电磁搅动，即预定数量的固体部分例如大约为0.001如图1成核后就可以停止搅动过程。也就是，可以在熔融金属的整个冷却过程中施加一个电磁场。这是因为一旦内核均匀地分布在整个套筒中，即使是在从内核生成晶体粒子的生长过程中，金属生料的性质也不受电磁搅动的影响。所以电磁搅动可以进行到熔融金属中的固体部分为0.001～0.7为止。但是从节约能源的角度看，电磁搅动进行到熔融金属中的固体含量为0.001～0.4时较好，最好是进行到熔融金属中固体含量为0.001～0.1为止。
当熔融金属注入到套筒中，形成均匀的内核后，套筒被冷却，以促进内核的生长。这个冷却过程可以在与往套筒中注入熔融金属的同时进行。如上所述，在冷却过程中，可以一直施加电磁场。
冷却过程可以一直进行到后续过程之前，即坯料成形过程，最好执行到熔融金属中固体含量为0.1～0.7，即到图1中的时间t2。熔融金属可以以每秒钟0.2～5.0℃的速度冷却。根据要求的内核分布和粒子尺寸而定，冷却速度也可以为0.2～2.0℃/秒。
使用上述过程，很容易制作含有预定固体含量的半固态金属生料。制作的半固态金属生料直接受压，冷却，形成触融压铸坯料。
根据上述过程，能够在短时间内制作出半固态金属生料。这就是说，从往套筒中注入熔融金属之时起仅在30～60秒钟内就可以制作出一个固体含量为0.1～0.7的半固态金属生料。生成的金属生料可以用来制作具有均匀、密集球形晶体结构的坯料。
基于上述流变铸造过程，按照本发明图2所示的具体实例的设备就可以制作出触融压铸用的坯料。
参见图2，按照本发明的具体实例的坯料制造设备由第一套筒21和第二套筒22、给第二套筒22里面施加电磁场的搅动单元1、第一柱塞31和第二柱塞32组成。
线圈11产生电磁场，安装在搅动单元1中，并围绕由搅动单元1确定界限的空间12。线圈11可以用一个单独的架子支撑(图中未显示)。线圈11用来给第二套筒22施加一个预定强度的电磁场，电磁场的强度与空间12相适应。另外，线圈11与一个控制器(图中未显示)相连，以电磁力按受控方式搅动第二套筒22里面的熔融金属。对线圈11没有特别的限制，只要线圈11能够用于传统的电磁搅动过程即可。也可以使用超声波搅动器。
如图2所示，线圈11可以安装在第二套筒22四周，与第二套筒22外部接触，而不离开空间12。通过线圈11，熔融金属M在注入到第二套筒22中时能够被彻底搅动。当第二套筒22移动时，搅动单元1可以随着第二套筒22一起移动，如图2和图4所示。
施加电磁场，即通过搅动单元1进行电磁搅动，可以一直持续到预备的半固态金属生料受压为止。但是从节省能源的角度看，电磁场可以持续施加到制作好生料为止，即，到生料中的固体含量为0.001～0.7为止。持续施加电磁场到生料中的固体含量为0.001～0.4时比较好，最好是到生料中固体含量为0.001～0.1为止。与这些固体含量对应的持续时间可以根据试验得到。
再参见图2，第一套筒21和第二套筒相对端用铰链连接。第二套筒22可以转动θ角，但与第一套筒21之间的角度最好不要超过90度。第一套筒和第二套筒21、22可以用金属材料制成，也可以用绝缘材料支撑。但最好使用熔点温度高于要注入到里面的熔融金属M的熔点温度的材料。这两个套筒可以以这样一种状态相互连接，使每个套筒的两端都打开。第一套筒21与地面平行安装，第二套筒22以第一套筒21成预定角度安装。
在这样一种设备结构下，第二套筒22是接收熔融金属并通过电磁搅动使生料成型的地方。另一方面，第一套筒21是使用成形的生料制成坯料的地方。也就是，第二套筒22作为用熔融金属制作半固态生料的生料制作容器，而套筒21的作用为充当用所制造的生料制造坯料的成形模具。
为此，第一柱塞31和第二柱塞32相应地分别插入到第一套筒21和第二套筒22中。如图2所示，第二柱塞32插入到第二套筒22的一端，用来封闭第二套筒22的端口，这样第二套筒22就可以容纳熔融金属M。就象后面所描述的那样，第一柱塞31插入到第一套筒21的一端，并且当第二套筒22向第一柱塞31推挤生料制成坯料时，固定在第一套筒21中。
没有必要打开第一套筒和第二套筒21、22的两端。对套筒的结构没有什么特殊的要求，只要第一和第二柱塞31、32插入到相应套筒的预定端头即可。尽管在图2中没有显示，可以在每个套筒上安装一个热电偶。热电偶连接到控制器，向控制器提供温度信息。另外，第一套筒21上可以有一个排卸口23，用来排卸做成的坯料。
本发明的设备还可以配置一个冷却单元41，这个冷却单元安装在第一套筒21四周，如图2所示。冷却单元41可以是一个含有冷却水管42的水冷却套43。但不局限于使用水冷却套，任何能够冷却第一套筒21上预定部分的冷却单元都可以使用。冷却单元41用来冷却由第二套筒22压制的生料，以成型坯料。
本发明的设备还可以在配置一个温度控制元件44。这个温度控制元件安装在第二套筒22的四周，如图3所示。温度控制元件44有一个冷却器和一个加热器组成，安装在第二套筒22的四周。在图3所示的具体实例中，包含有冷却水管45的水冷却套46用作冷却器，而电热线圈47用作加热器。冷却水管45可以以埋在第二套筒22中这样一种方式安装。任何能够冷却套筒22中的熔融金属M的冷却器都可以使用。还有除电热线圈47之外，还可以使用其他任何加热单元。对于温度控制元件44的结构没有任何特殊限制，只要温度控制元件44能够调整熔融金属或生料的温度即可。使用温度控制单元44可以以适当的速度冷却第二套筒22中的熔融金属。
如图3所示，温度控制元件44可以安装在整个第二套筒22四周，或者在装有熔融金属M的区域四周。
温度控制元件44可以冷却第二套筒22中的熔融金属M，直到熔融金属中的固体含量达到0.1～0.7为止。在这种情况下，可以以每秒钟0.2～5.0℃的速度进行冷却，但最好是以每秒钟0.2～2.0℃的速度进行冷却。如上所述，冷却可以在电磁搅动之后进行，也可以与电磁搅动无关，即在电磁搅动过程中进行冷却。另外，还可以在注入金属生料的同时进行冷却。除冷却空置元件44外，还可以使用其它任何冷却单元进行冷却。也就是说，第二套筒22中的熔融金属可以同时冷却，不需要借助于温度控制元件44。
当与汽缸单元(图中未显示)连接时，第一和第二柱塞31、32相应地在第一套筒和第二套筒21、22中上下移动，就象活塞一样。汽缸单元则与控制器相连接。在进行电磁搅动和冷却时，即对生料进行成形处理时，第二套筒22用作预定形状的容器。当生料完全成型后，第二套筒22与第一套筒21耦合时，第二柱塞32将生料推向第一柱塞31。第一柱塞31以下面这样一种方式工作，当第二柱塞32推挤生料时，第一柱塞31固定在第一套筒21中，形成预定尺寸的坯料，当坯料成型后，第一柱塞31从坯料上抽回，通过排卸口23卸载坯料。
下面，按照本发明具体实例，描述含有上述结构的坯料制造设备的操作。
再参见图2，第二套筒22按照预定的角度用铰链连接到第一套筒21，最好两者成90度。第二套筒22的下部分用第二柱塞32封闭，使第二套筒22可作为容器使用，容纳熔融金属。搅动单元1中的线圈11个第二套筒22以预定的强度施加一个预定频率的电磁场。线圈11可以在250V，60Hz的条件下施加一个强度为500高斯的电磁场，但并不局限于此。任何能够用作流变铸造电磁搅动的电磁场都可使用。
用浇注单元5，如长柄勺，将在一个单独的熔炉中熔化的金属M注入到此电磁场下的第二套筒22。在这种情况下，熔炉和第二套筒可以直接相互连接在一起，以便直接将熔融金属注入到第二套筒。熔融金属可以以高于其液化温度100℃的温度注入到第二套筒22。第二套筒22可以连接一个单独的气管(图中未画出)，输入如氮气和氩气之类的气体，以防止熔融金属氧化。
当熔融金属在电磁搅动下注入到第二套筒22中的时候，微细的晶体粒子散布到整个第二套筒22中，并在那儿迅速成长。因而防止了树枝状结构的形成。
如上所述，电磁场可以在注入熔融金属的同时或者在注入期间施加。
电磁场可以持续施加到生料被压制成坯料为止，即生料的固体含量达到0.001～0.7，达到0.001～0.4较好，最好时达到0.001～0.1。达到上述这些固体含量所需要的时间可以根据试验获得。根据试验测定的时间施加电磁场。
完成后，或者在施加电磁场期间，第二套筒22中间的熔融金属以预定的速度冷却，直到熔融金属中的固体含量达到O.1～O.7为止。在这种情况下，如上所述，可以以每秒钟O.2～5.O℃的速度进行冷却，最好以每秒钟O.2～2.0℃的速度冷却。达到固体含量O.1～O.7所需的时间(t2)可以按照前面进行的试验确定。
半固态金属生料制作完之后，第二套筒22与固定的第一套筒2l以这样的方式连接，使第二套筒22移动到一个预定角度，如图4所示。
第二柱塞32将生料推向固定的第一柱塞3l，形成预定尺寸的坯料B。在这种情况下，通过安装在第一套筒2l四周的冷却单元41，受压生料能够快速地冷却。
可以理解，操作顺序是可以改变的。也就是，可以在第二套筒22与第一套筒21耦合后，再进行冷却。
当坯料B成形后，在第二柱塞32上施加一个很大的力，将第一柱塞3l和坯料B移动到出口23，如图5所示。移动后的坯料B通过排卸口23卸载。排卸口23可以与坯料B具有同样的大小。但是，最好使用一个尺寸大于坯料B尺寸的排卸口，以便卸载各种不同尺寸的坯料。第一柱塞3l的移动可以通过第二柱塞32的压力或者通过一个与第一柱塞3 l相连的单独的气缸设备来实现。
坯料B卸载后，第一和第二柱塞31、32返回到其原始位置。然后，第二套筒22移回到预定的角度位置，作为接收熔融金属的容器，这样就可以重复上述过程，如图2所示。所以粒子结构微细且均匀的坯料就可通过排卸口23连续地排出。
同时，在图6所示的一台建立在本发明基础之上的另一个具体应用的坯料制造设备中，与上述具体应用不同，连续制造出多个坯料，然后同时排卸出来。在这个具体实例中，与图2～图5所示的具体实例不同，不需要有带有排卸坯料的出口的第一套筒21。
按照图6所示坯料制造设备的具体应用，当第一块坯料B1以图2～图4所示方法成形后，在第二柱塞32上施加一个指向第一柱塞31的力，移动第一柱塞31和第一块坯料B1。在这种情况下，第一柱塞和第一块坯料B1的移动可由第二柱塞32的压力或上面所述的单独的方法来实现。
第一柱塞31和第一块坯料B1移动足够远的距离，以便利用第一块坯料B1和第二柱塞32制造成形第二块坯料B2。
如上所述，当第一块坯料成形后，第二柱塞32从第一块坯料B1抽回，然后第二套筒22移回到一个预定角度位置，作为容器接纳熔融金属。然后在第二套筒22中形成另一个半固态金属生料，第二套筒22再次移动到预定角度位置，与第一套筒21耦合。
接着，当第二柱塞32受到第一块坯料B1方向的压力时，第二块坯料B2就在第一块坯料B1和第二柱塞32之间形成。在这种情况下，第一柱塞31最好是固定在第一套筒21上。
第二块坯料B2形成后，重复上述过程，连续制造第三和第四块坯料等多个坯料。
使用图6所示的建立再本发明基础之上的具体应用生产的坯料制造设备，能够连续制造出多个高质量的坯料。在制造出的坯料中，相邻坯料可能会由于熔化而粘接在一起。但是因为粘结力非常小，站接在一起的坯料能够轻易地分开。制造的坯料在第一柱塞31从第一套筒21上拆下后卸载下来，或者通过第一套筒21上的一个单独的出口(图中未显示)卸载。
本发明制造坯料的设备可以广泛地用于各种金属和合金的流变铸造/触融压铸，例如铝、镁、锌、铜、铁以及它们组成的合金。
通过上述描述，可以清楚地看出，本发明的触融压铸坯料的设备具有以下效果首先，可以制造出具有均匀的、微细的球形粒子结构的合金；第二，在高于熔融金属液化温度的温度上通过电磁搅动，可以在短时间内获得球形粒子结构，从而在容器内壁生成更多的内核；第三，制造的合金能其力学性能更高；第四，大大缩短了电磁搅动的持续时间，从而节约了搅动能源；第五，简化了整个过程，缩短了铸造周期，提高了生产率；第六，能够连续制造多个坯料，因此可大量生产坯料；第七，可简化制造高质量坯料的过程。
尽管当前发明在上面特别针对其示范性的具体应用而显示并描述，但那些在该领域具有常规技巧的人都会明白，在不脱离当前发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上进行各种变化，所以保护范围以“权利要求书”为准。
权利要求
1.制造触融压铸坯料的设备，该设备组成部分包括一个第一套筒；一个容纳熔融金属的第二套筒，第二套筒的一端通过铰链以一个预定角度与第一套筒的一端相连；一个给第二套筒里面部分施加电磁场的搅动单元；一个插入到第二套筒另一端的第二柱塞，构成第二套筒的底，以容纳熔融金属，并对预备好的生料加压，以及一个插入到第一套筒另一端的第一柱塞，第一柱塞以这样一种方式工作当第二柱塞将生料推向第一柱塞时，第一柱塞固定在第一套筒中，而当形成预定尺寸的坯料后，第一柱塞从坯料抽回。
2.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，第一套筒上配置有一个排卸成形好的坯料的卸载口。
3.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，还可以另外配置一个冷却单元。冷却单元安装在第一套筒的四周。
4.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，在往第二套筒中注入熔融金属之前，搅动单元对第二单元施加电磁场。
5.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，在往第二套筒中注入熔融金属的同时，搅动单元对第二单元施加电磁场。
6.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，在往第二套筒中注入熔融金属期间，搅动单元对第二单元施加电磁场。
7.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，搅动单元一直对第二单元施加电磁场，直到熔融金属中的固体含量达到0.001～0.7为止。
8.根据权利要求7中所述的设备，其特征在于，搅动单元一直对第二单元施加电磁场，直到熔融金属中的固体含量达到0.001～0.4为止。
9.根据权利要求8中所述的设备，其特征在于，搅动单元一直对第二单元施加电磁场，直到熔融金属中的固体含量达到0.001～0.1为止。
10.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，一直对第二单元中的熔融金属进行冷却，直到熔融金属中的固体含量达到0.001～0.7为止。
11.根据权利要求10中所述的设备，其特征在于，另外配置一个温度控制元件。温度控制元件安装在第二套筒的四周，对第二套筒中的熔融金属进行冷却。
12.根据权利要求11中所述的设备，其特征在于，温度控制元件至少由一个冷却器和一个加热器组成。冷却器和加热器安装在第二套筒的四周。
13.根据权利要求11中所述的设备，其特征在于，温度控制元件以每秒钟0.2～5.0℃的速度对第二套筒中的熔融金属进行冷却。
14.根据权利要求13中所述的设备，其特征在于，温度控制元件以每秒钟0.2～2.0℃的速度对第二套筒中的熔融金属进行冷却。
全文摘要
本发明提供了一台连续制造多块带微细、均匀高质量球形粒子坯料的设备，它节约了能源，提高了力学性能，降低了成本，方便了铸造过程，缩短了制造时间。设备包括一个第一套筒；一个接收熔融金属的第二套筒，第二套筒的一端用铰链以预定角度连接到第一套筒；给第二套筒的里面部分施加电磁场的搅动单元；一个插入到第二套筒的另一端的第二柱塞，形成第二套筒的底，以容纳熔融金属并给与预备好的生料加压；一个插入到第一套筒另一端的第一柱塞，第一柱塞以这样一种方式工作，当第二柱塞将生料推向第一柱塞时，第一柱塞固定在第一套筒中，当形成预定尺寸的坯料后，第一柱塞从坯料上抽回。
文档编号B22D7/00GK1539574SQ0313714
公开日2004年10月27日 申请日期2003年6月5日 优先权日2003年4月24日
发明者洪俊杓 申请人:洪俊杓