一种半固态合金制浆用静态屏障混炼装置的制作方法

本发明涉及一种半固态合金制浆用静态屏障混炼装置。

背景技术：

机械搅拌制取半固态浆料是指在金属液体冷却至两相区间温度过程中，采用耐高温材料棒对熔体进行连续搅拌制取浆料的工艺。此工艺的理论依据是：由搅拌引起的强烈对流熔体中，在凝固开始阶段，形核后以枝晶形态生长的晶粒由于次枝晶臂变形、折断造成了游离晶核数目大增，并且以胞状或球状的方式生长。在凝固初始阶段爆发形核使得晶核数量激增成为目标，因此高温合金细化晶粒的低温浇注成为了液相线半固态制浆工艺。

但机械搅拌制浆设备存在三个普遍的缺点，第一是制浆搅拌的过程暴露在空气环境下，在搅拌的过程中会同时搅入大量空气，从而使得制品上形成许多的气孔和气穴，影响压铸制品的力学性能和加工性能，降低制品的良品率；第二是金属液体是在空气中进行冷却，没有温度控制装置，整个制浆的过程受周边气温的影响很大，并且合金形成半固态的温度范围一般都比较窄，在温度不稳定的状态下进行的搅拌使得制浆的质量很难保持稳定；第三是机械搅拌需要在外部提供动力源和传动机构(比如电机和传动副)，而传动机构更需要辅助机械机构的固定和支撑，一套完整的机械搅拌制浆设备成本高，需要独立的控制系统，同时也增加了维护和保养的时间和成本。

因此，有必要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠的半固态合金制浆用静态屏障混炼装置，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种半固态合金制浆用静态屏障混炼装置，包括喷嘴和料筒，喷嘴设置在料筒上，其特征在于：喷嘴与料筒之间设置有集流梳板，料筒的内部设置有腔体，腔体内设置有屏障混炼头，屏障混炼头静态设置在腔体内、且其外壁螺旋式设置有若干的斜槽。

所述屏障混炼头呈圆柱形，腔体的形状与屏障混炼头相互对应，屏障混炼头的外围与腔体的内壁相互静态配合。

所述屏障混炼头的外壁螺旋式设置有若干的斜槽，斜槽为弧形槽或多边形槽、且其两端分别形成有入口端和出口端。

所述斜槽为弧形槽、且螺旋式设置在屏障混炼头的外壁上。

所述斜槽的槽峰与屏障混炼头的外围形成一定的高度差。

所述斜槽的入口端设置有锥形部，斜槽的出口端紧靠在集流梳板的一侧，集流梳板的另一侧设置有锥形面。

所述喷嘴的一端对应集流梳板的锥形面设置有锥形腔，喷嘴的另一端设置有喷嘴通道；所述的集流梳板一侧与斜槽的出口端相弧紧靠，另一侧通过锥形面设置在喷嘴的锥形腔内；其中，锥形面的外壁与锥形腔的内壁之间形成锥形通道，该锥形通道与喷嘴的喷嘴通道连通。

所述料筒对应喷嘴设置有喷嘴法兰，喷嘴通过喷嘴法兰固定设置在料筒上。

所述料筒的外壁还设置有加热器。

本发明通过上述结构的改良，在屏障混炼头的外壁螺旋式设置有若干的斜槽，当金属熔料从斜槽的入口端流入时，由于屏障混炼头与料筒的腔体之间间隙很少，金属熔料在外部推力的作用下挤进该狭小的间隙，并在通过该间隙过程中，金属熔料将承受一个很大的剪切力，这个剪切作用足以把以枝晶形态生长的晶粒折断，金属熔料流经斜槽时还会形成漩涡状的环流，这会形成强烈的混炼和搅拌作用，晶核在相互剪切和摩擦的作用下难以形成枝状形态，晶核将以胞状或球状的方式生长，使晶粒得以充分的细化。

与传统机械的搅拌设备相比，本结构整个制浆过程在密闭的料筒内进行，可以有效地隔绝外界空气的影响，气体不容易掺杂进入浆料，大幅度减少了制品上气孔和气穴的数量；而且，料筒的外壁还设置有加热器，加热器可以通过对料筒进行加热和温度检测，从而实现工作时的实时温度控制，使半固态合金浆料始终处于恒温的条件下，保证制品的良品率；并且，本结构无需外加的功率，依靠流体自身的压力降来实现流体的混合，即依靠阻力降的压力能来提供混合所需的能量，结构简单，成本低廉；同时，静态混炼头的斜槽设计可以使金属熔料进出时压力损失降得最少，自洁性较好，不容易再现堆积堵塞的问题。

综合而言，本结构具有结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠等特点，实用性强。

附图说明

图1为本发明一实施例的装配结构示意图。

图2为本发明一实施例的屏障混炼头立体结构示意图。

图3为本发明一实施例的屏障混炼头正视结构示意图。

图4为图3中的沿A－A线剖开结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图4，本半固态合金制浆用静态屏障混炼装置，包括喷嘴1和料筒5，喷嘴1设置在料筒5上，喷嘴1与料筒5之间设置有集流梳板3，料筒5的内部设置有腔体5.1，腔体5.1内设置有屏障混炼头4，屏障混炼头4静态设置在腔体5.1内、且其外壁螺旋式设置有若干的斜槽4.1。

进一步地讲，屏障混炼头4呈圆柱形，腔体5.1的形状与屏障混炼头4相互对应，屏障混炼头4的外围与腔体5.1的内壁相互静态配合。

进一步地讲，屏障混炼头4的外壁螺旋式设置有若干的斜槽4.1，斜槽4.1为弧形槽或多边形槽、且其两端分别形成有入口端4.2和出口端4.3。本实施例的斜槽4.1优选为弧形槽、且螺旋式设置在屏障混炼头4的外壁上。

进一步地讲，斜槽4.1的槽峰与屏障混炼头4的外围形成一定的高度差D。即屏障混炼头4与料筒5的腔体5.1之间形成了一间隙，该间隙狭小，金属熔料在外部推力的作用下挤进该狭小的间隙、且形成漩涡状的环流。

进一步地讲，斜槽4.1的入口端4.2设置有锥形部4.4，斜槽4.1的出口端4.3紧靠在集流梳板3的一侧，集流梳板3的另一侧设置有锥形面3.1。

进一步地讲，喷嘴1的一端对应集流梳板3的锥形面3.1设置有锥形腔1.1，喷嘴1的另一端设置有喷嘴通道1.2；所述的集流梳板3一侧与斜槽4.1的出口端4.3相弧紧靠，另一侧通过锥形面3.1设置在喷嘴1的锥形腔1.1内；其中，锥形面3.1的外壁与锥形腔1.1的内壁之间形成锥形通道，该锥形通道与喷嘴1的喷嘴通道1.2连通。

进一步地讲，料筒5对应喷嘴1设置有喷嘴法兰2，喷嘴1通过喷嘴法兰2固定设置在料筒5上。

进一步地讲，料筒5的外壁还设置有加热器6。

工作时，当金属熔料从斜槽4.1的入口端4.2流入时，由于屏障混炼头4与料筒5的腔体5.1之间间隙很少，金属熔料在外部推力的作用下挤进该狭小的间隙，并在通过该间隙过程中，金属熔料将承受一个很大的剪切力，这个剪切作用足以把以枝晶形态生长的晶粒折断，金属熔料流经斜槽4.1时还会形成漩涡状的环流，如图2箭头所示，这会形成强烈的混炼和搅拌作用，晶核在相互剪切和摩擦的作用下难以形成枝状形态，晶核将以胞状或球状的方式生长，使晶粒得以充分的细化，然后金属熔料从斜槽4.1的出口端4.3流出再经过集流梳板3，最后从喷嘴1喷嘴。

与传统机械的搅拌设备相比，本结构整个制浆过程在密闭的料筒5内进行，可以有效地隔绝外界空气的影响，气体不容易掺杂进入浆料，大幅度减少了制品上气孔和气穴的数量；而且，料筒5的外壁还设置有加热器6，加热器6可以通过对料筒5进行加热和温度检测，从而实现工作时的实时温度控制，使半固态合金浆料始终处于恒温的条件下，保证制品的良品率；并且，本结构无需外加的功率，依靠流体自身的压力降来实现流体的混合，即依靠阻力降的压力能来提供混合所需的能量，结构简单，成本低廉；同时，静态混炼头4的斜槽4.1设计可以使金属熔料进出时压力损失降得最少，自洁性较好，不容易再现堆积堵塞的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。