一种制备半固态浆料的装置及方法与流程

本发明是一种半固态浆料制备装置与工艺方法，特别是制备半固态浆料的装置及方法，属于半固态成形技术领域的创新技术。

背景技术：

半固态压铸成形技术，是指针对非枝晶状的分散悬浮碎晶半固态浆料的压铸成形，对于成形高性能结构件、复杂薄壁结构件具有重要意义。区别于传统液态压铸成形，半固态压铸能显著提高成形件质量，降低能耗，降低成本，满足轻量化要求。随着国防、航天领域对高性能结构件要求越来越高，半固态成形技术已经在这些领域上实现部分量产。同时在汽车、通讯领域上也实现了量产，譬如汽车制动卡钳、悬置支架、基站散热器、滤波器等。

制备半固态浆料是半固态成形技术关键的一步，主要分为在外场作用下破碎枝晶和增加其内部细小晶核数量两种方法。斜板冷却制浆，是使温度在液相线附近的金属液流经温度较低的斜板过程中，利用斜板的激冷作用获得更多细小晶核，细化晶粒，进而获得晶粒细小非枝晶组织。斜板冷却法不需引入外场，操作简便，制浆成本低廉；但制备的半固态浆料效果往往较差，原因是冷斜板激冷作用在金属液流动过程中受到削减，过冷度减少，激发出细小形核能力减弱；同时，斜板上的激冷层往往容易依附在斜板表面，不易脱落，对于激冷进一步激发有一定阻碍作用。因此，设计出一种能持续保持斜槽激冷作用，并且对依附在斜槽板上形成激冷层的细小晶粒造成及时脱落的半固态浆料工艺方法与装置具有重要意义。本文提出一种喷雾冷却斜板超声振动制备半固态浆料工艺方法与装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提出一种制备半固态浆料的装置及方法。

本发明所采用的技术方案：一种制备半固态浆料的装置，包括两支撑架，所述支撑架上设置有斜槽，所述斜槽下表面连接有超声波振动发生器，所述斜槽下方还设置有若干高压喷雾器，所述斜槽的出口下方设置有用于接收浆料的坩埚。

优选的，所述坩埚与所述高压喷雾器之间设置有隔水挡板。

优选的，两所述支撑架为一高支撑架和一低支撑架。

优选的，所述斜槽与水平方向成15°～45°倾斜夹角。

优选的，所述支撑架上端依次通过高弹弹簧、斜槽连接块与所述斜槽连接。

优选的，所述超声波振动发生器上端通过斜槽连接块与所述斜槽连接。

优选的，所述超声波振动发生器上端与斜槽连接块通过紧固螺钉固定连接。

优选的，所述超声波振动发生器下端设置有超声振动发生器支架。

一种制备半固态浆料的装置生产半固态浆料的方法，所述的方法包括如下步骤：

s1：将熔炼合格的、以高于其液相线30摄氏度至50摄氏度的合金浇入到上述装置的斜槽内，利用合金液与斜槽间存在的过冷度，使得合金液内部生成大量细小晶核；

s2：合金液从斜槽的入口流至出口期间，同时启动超声波振动发生器和高压喷雾器对合金液进行振动和冷却；具体为：利用超声波振动发生器击碎合金液在斜槽表面上形成的细小激冷层，使得表层细小晶粒在合金液冲刷下脱落，同时，利用超声波振动发生器的超声空化作用促进形核；利用高压喷雾器，对高温斜槽进行冷却，保持斜槽与金属液之间存在过冷，使得斜槽能够持续保持激冷作用，增加合金液中细小晶粒的持续增加；

s3：最后将合金液收集于坩埚。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明结合了超声波与斜板冷却法制备半固态浆料，对合金液流经斜槽的表面形成的细小晶粒激冷层及时破碎，利用合金液的冲刷作用促进脱落，增加合金液中细小晶粒的数量及质量；(2)本发明利用高压喷雾器对合金液流经的斜槽进行冷却，能够及时降低斜槽的温度，使后面的合金液继续保持较大的过冷度，促进斜槽继续形成细小激冷层，同时在合金液内部保持足够能促进生成大量细小形核的自由能，保证制备的半固态浆料晶粒细小、圆整化。

附图说明

图1为本发明一种制备半固态浆料的装置的结构示意图。

图2为本发明一种制备半固态浆料的装置的俯视图。

图3为本发明一种制备半固态浆料的装置的斜槽的结构示意图。

图4为本发明实施例一的表面激冷层脱落演化示意图。

其中，斜槽1、喷头2、斜槽连接块3、超声波振动发生器4、紧固螺钉5、高弹弹簧6、隔水挡板7、坩埚8、支撑架9、高压喷雾器10、超声振动发生器支架11

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1-3所示，一种制备半固态浆料的装置，包括两支撑架9，所述支撑架9上设置有斜槽1，所述支撑架9用于支撑斜槽1，所述斜槽1下表面连接有超声波振动发生器4，所述超声波振动发生器4用于对斜槽1振动作用，所述斜槽1下方还设置有若干高压喷雾器10，所述高压喷雾器10用于对斜槽冷却作用，所述斜槽1的出口下方设置有用于接收浆料的坩埚8。

在本发明的具体技术方案，所述坩埚8与所述高压喷雾器10之间设置有隔水挡板，隔水挡板7的设置用于将所述坩埚8与所述高压喷雾器10，防止所述高压喷雾器10产生的水分进入所述坩埚8内；两所述支撑架为一高支撑架和一低支撑架，这样的设置便于安装斜槽1。

在本发明的具体技术方案，所述斜槽1与水平方向成15°～45°倾斜夹角；所述支撑架9上端依次通过高弹弹簧6、斜槽连接块3与所述斜槽1连接，其中高弹弹簧6的设置使得在所述超声波振动发生器4使用时，便于斜槽1的弹性振动，使得振动效果更佳；所述超声波振动发生器4上端通过斜槽连接块3与所述斜槽1连接。

进一步的，所述超声波振动发生器4上端与斜槽1连接块通过紧固螺钉5固定连接，所述超声波振动发生器4下端设置有超声振动发生器支架11。

一种制备半固态浆料的装置生产半固态浆料的方法，所述的方法包括如下步骤：

s1：将熔炼合格的、以高于其液相线30摄氏度至50摄氏度的合金浇入到上述装置的斜槽1内，利用合金液与斜槽1间存在的过冷度，使得合金液内部生成大量细小晶核；

s2：合金液从斜槽1的入口流至出口期间，同时启动超声波振动发生器4和高压喷雾器10对合金液进行振动和冷却；具体为：利用超声波振动发生器4击碎合金液在斜槽1表面上形成的细小激冷层，使得表层细小晶粒在合金液冲刷下脱落，同时，利用超声波振动发生器4的超声空化作用促进形核；利用高压喷雾器10对高温斜槽1进行冷却，保持斜槽1与金属液之间存在过冷，使得斜槽1能够持续保持激冷作用，增加合金液中细小晶粒的持续增加；

s3：最后将合金液收集于坩埚8。

实施例一

针对轮毂用a356铸造铝合金，采用本发明提出的制备半固态浆料的装置生产半固态浆料。

如图1-4所示，一种制备半固态浆料的装置，包括两支撑架9，所述支撑架9上设置有斜槽1，所述支撑架9用于支撑斜槽1，所述斜槽1下表面连接有超声波振动发生器4，所述超声波振动发生器4用于对斜槽1振动作用，所述斜槽1下方还设置有若干高压喷雾器10，所述高压喷雾器10用于对斜槽冷却作用，所述斜槽1的出口下方设置有用于接收浆料的坩埚8。

在具体使用时，s1、将650摄氏度的铝合金液(液相线以上30摄氏度左右)缓慢浇到冷的斜槽1入口端，其中冷的斜槽1与水平方向成15°倾斜夹角。s2、在重力作用下，合金液沿着斜槽1流动；流动过程中存在较大的过冷，合金液内部生成细小形核，即形成熔体内部晶核；同时，在冷的斜槽1板上形成晶粒细小激冷层，即细小激冷晶核；同时启动超声波振动发生器4和启动高压喷雾器10，其中超声波振动发生器4通过高频率振动对斜槽1输入超声纵波，及时破碎刚形成的激冷层，使得表面激冷成核脱落；对合金熔体内部产生空化，促进生成晶核；高压喷雾器10及时对合金液流经的斜槽1底部喷雾冷却，促进斜槽1对后部分合金液的激冷作用。s3、用坩埚在斜槽末端收集合金液，半固态浆料制备完成。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。