用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备及流变制浆方法与流程

本发明涉及铝合金半固态成形技术领域，尤其涉及一种用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备及流变制浆方法。

背景技术：

铝合金半固态挤压铸造技术，结合了半固态成形技术和挤压铸造技术的工艺特点和优势，产品具有微观组织均匀、缺陷含量低、综合性能优越等优势。在半固态挤压铸造过程中，流变制浆是一个非常重要且必不可少的环节。为了降低制浆成本，提高生产稳定性和生产效率，各国研究人员一直在不断努力，持续改进流变制浆装备和方法。

现有的流变制浆设备结构复杂，体积庞大，不能直接固定在挤压铸造机上，且设备制造成本高，不利于技术的推广运用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备及流变制浆方法，以解决现有技术中流变制浆设备结构复杂，体积庞大，不能直接固定在挤压铸造机上，且设备制造成本高的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备，包括一连接支架，所述连接支架用于与铝合金挤压铸造机连接；所述连接支架上设置有升降台，所述升降台通过升降驱动机构固连在所述连接支架上；所述升降台上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构连接第一锥齿轮，驱动所述第一锥齿轮转动；所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，以使所述第一锥齿轮的转矩传递给所述第二锥齿轮后换向；所述第二锥齿轮固连一冷却管，所述第二锥齿轮驱动所述冷却管转动，所述冷却管在铝合金熔体中转动使铝合金熔体冷却降温；所述升降台底部位于所述冷却管一侧处设置有用于检测铝合金熔体温度的热电偶。

可选的，所述冷却管为顶部开口底部封闭的结构，所述冷却管内从所述冷却管顶部的开口处伸入一条导气管，所述导气管将压缩空气导入冷却管中，所述冷却管的侧壁上设置有出气口。

可选的，所述导气管底端的高度高于所述冷却管底端的高度，且所述导气管底端的高度低于所述出气口的高度。

可选的，所述升降机驱动机构为气缸，所述气缸的一端固连在所述连接支架上，另一端固连在所述升降台上。

可选的，所述旋转驱动机构为电机，所述电机的固定端固连在所述升降台上，所述电机的活动端与所述第一锥齿轮固定连接。

可选的，所述电机的活动端通过联轴器连接一驱动轴，所述驱动轴的一端与所述第一锥齿轮固定连接；所述升降台上设置有支撑块；所述驱动轴穿设在所述支撑块上，所述驱动轴与所述支撑块之间设置有第一轴承，以使所述驱动轴转动连接在所述支撑块上。

可选的，所述第一轴承为双沟球轴承。

可选的，所述冷却管穿设在所述升降台上，所述冷却管与所述升降台之间设置有第二轴承，以使所述冷却管转动连接在所述升降台上。

可选的，所述第二轴承为自锁止推轴承。

一种采用如上所述的用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备进行制浆的流变制浆方法，包括如下步骤：

铝合金挤压铸造机的舀料勺将铝合金熔体从熔化保温炉中舀出；

所述流变制浆设备的所述升降驱动机构驱动所述升降台下移，使所述冷却管和所述热电偶伸入所述舀料勺中；

所述旋转驱动机构驱动所述冷却管旋转，对所述舀料勺中的铝合金熔体进行降温；

所述热电偶实时监测所述舀料勺中的铝合金熔体的温度，当铝合金熔体的温度下降到预定温度时，所述旋转驱动机构停止转动，所述升降驱动机构收缩，将所述冷却管和所述热电偶从所述舀料勺中取出。

本发明的有益效果：

本发明的流变制浆设备结构简单，体积较小，可直接通过连接支架搭载在挤压铸造机上，操作简单，设置有升降驱动机构和旋转驱动机构，自动化程度高，可连续、稳定的生产，生产效率高；

本发明的流变制浆方法简单易行，容易切入已有挤压铸造工艺流程。

附图说明

图1是本发明用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备的立体结构示意图；

图2是本发明用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备与铝合金挤压铸造机装配的立体结构示意图；

图3是本发明中冷却管升入舀料勺中的结构示意图；

图4是本发明用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备的截面结构示意图。

图中：

1、流变制浆设备；2、铝合金挤压铸造机；

10、连接支架；20、升降台；30、升降驱动机构；40、旋转驱动机构；50、第一锥齿轮；60、第二锥齿轮；70、冷却管；80、舀料勺；90、热电偶；

21、支撑块；22、第一轴承；23、第二轴承；41、联轴器；42、驱动轴；71、导气管；72、出气口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供了一种用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备，图1是本发明用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备的立体结构示意图，如图1所示，流变制浆设备1包括一个连接支架10，连接支架10用于与铝合金挤压铸造机2连接，如图2所示，这样就使流变制浆设备1直接搭载在铝合金挤压铸造机2上了。

请继续参阅图1，连接支架10上设置有可升降的升降台20，升降台20可设置在连接支架10的底部，这样就可以使整个流变制浆设备1倒挂在铝合金挤压铸造机2上，如图2所示，利于升降台20的升降。

如图1所示，升降台20通过升降驱动机构30固定连接在连接支架10上。在一种实施方式中，升降驱动机构30为气缸，气缸的一端固定连接在连接支架10上，气缸的另一端固定连接在升降台20上，通过气缸的伸缩运动动，驱动升降台20升降。

升降台20上设置有旋转驱动机构40，旋转驱动机构40用于产生旋转转矩，且其旋转方向所在的平面为竖直平面。旋转驱动机构40连接了第一锥齿轮50，将转矩传递给第一锥齿轮50，驱动第一锥齿轮50产生竖直方向的转矩。第一锥齿轮50与第二锥齿轮60啮合，形成锥齿轮副，锥齿轮副可以实现转矩换向功能，将第一锥齿轮50的竖直方向的转矩转化为第二锥齿轮60在水平方向的转矩，也就是说第二锥齿轮60旋转时旋转方向所在的平面为水平面。

第二锥齿轮60与冷却管70固定连接，第二锥齿轮60可以带动冷却管70转动。如图3所示，由于流变制浆设备1工作时，冷却管70是放置在铝合金挤压铸造机2的舀料勺80内的，通过冷却管70的转动对舀料勺80内的铝合金熔体冷却降温，所以冷却管70需要竖直设置，且冷却管70的旋转方向所在的平面为水平面。

如图3所示，升降台20的底部位于冷却管70一侧处设置有热电偶90，热电偶90用于检测铝合金熔体的温度，当铝合金熔体降温到预定温度后，冷却管70停止转动，升降驱动机构30驱动升降台20上升，将冷却管70和热电偶90从舀料勺80内取出。热电偶90也可以替换为其它温度检测装置，例如设置在舀料勺80内的温度传感器等。理所当然的是，热电偶90连接有测温表头，以显示温度数据。

如图3所示，冷却管70为顶部开口底部封闭的结构，冷却管70内从冷却管70顶部的开口处伸入一条导气管71，导气管71与空压机连接，可以将压缩空气导入冷却管70中，冷却管70的侧壁上设置有出气口72。导气管71的底端距离冷却管70的底端一定距离，也就是说导气管71底端的高度高于冷却管70底端的高度，这样才不会使导气管71的底端完全被冷却管70堵住，从而使导气管71中的压缩空气能顺利的进入冷却管70，并且导气管71底端的高度还要低于出气口72的高度。出气口72可使冷却管70中的压缩空气从出气口72流出，从而使新的压缩空气从导气管71流入冷却管70，持续使冷却管70降温。

出气口72可设置多个，多个出气口72沿冷却管70的周向均匀分布。且出气口72应设置在位于冷却管70上部的位置，最好是高于舀料勺80的顶端，这样才能使冷却管70伸入舀料勺80中时，出气口72不被舀料勺80中的铝合金熔体淹没。

在本发明一个具体的应用实施例中，冷却管70的为内径5-100mm(毫米)，壁厚为1-20mm，冷却管70的长度比挤压铸造机舀料勺80的深度长50-300mm。冷却管70的初始温度小于40℃，冷却管70在旋转时的旋转速率为100-400转/分钟。导气管71中压缩空气的气体流量为0-1000l/min(升每分钟)，导气管71中没有开压缩空气的时候流量就为0l/min了，压缩空气温度小于40℃。

在一种实施方式中，旋转驱动机构40为电机，如图4所示，电机的固定端固连在升降台20上，电机的活动端与第一锥齿轮50固定连接。具体为，电机可通过电机安装板连接在升降台20上。在升降台20的一端拼接一块电机安装板，将电机水平安装在电机安装板上即可。

如图4所示，电机的活动端通过联轴器41连接一条驱动轴42，电机驱动驱动轴42转动，驱动轴42的一端与第一锥齿轮50固定连接，将转矩传递给第一锥齿轮50。升降台20上设置有支撑块21，驱动轴42穿设在支撑块21上，支撑块21对驱动轴42进行支撑，驱动轴42与支撑块21之间设置有第一轴承22，以使驱动轴42支撑在支撑块21上的同时还可以相对于支撑块21转动，也就是说驱动轴42转动连接在支撑块21上。第一轴承22可以选择双沟球轴承。

请继续参阅图4，冷却管70穿设在升降台20上，冷却管70与升降台20之间设置有第二轴承23，以使冷却管70转动连接在升降台20上，不影响冷却管70的转动。第二轴承23可以选择自锁止推轴承，以使第二轴承23可承受更大的轴向力。

如图4，导气管71只是搭在冷却管70内，也就是说直接将导气管71放置在冷却管70内，而没有连接关系，这样在冷却管70转动时，就不会带动导气管71转动了，避免导气管71转动导致管道扭曲堵塞。

本发明还提供一种流变制浆方法，流变制浆方法采用上述用于铝合金挤压铸造机的流变制浆设备1，具体步骤如下：

1、铝合金挤压铸造机2的舀料勺80将铝合金熔体从熔化保温炉中舀出；

2、流变制浆设备1的升降驱动机构30驱动升降台20下移，使冷却管70和热电偶90伸入舀料勺80中；

3、旋转驱动机构40驱动冷却管70旋转，对舀料勺80中的铝合金熔体进行降温；

4、热电偶90实时监测舀料勺80中的铝合金熔体的温度，当铝合金熔体的温度下降到预定温度时，旋转驱动机构40停止转动，升降驱动机构30收缩，将冷却管70和热电偶90从舀料勺80中取出。

上述流变制浆方法中，铝合金熔体的初始温度为高于合金液相线温度50-100℃(摄氏度)。舀料勺80将铝合金熔体从熔化保温炉中舀出后，舀料勺80运动到倾倒位置时，又还没有开始倾倒时，流变制浆设备1才开始工作。流变制浆设备1开始工作时，冷却管70的轴线与舀料勺80的轴线重合，以保证冷却管70伸入舀料勺80后，位于舀料勺80的轴线位置，这样冷却管70就在舀料勺80中的铝合金熔体的中心，可更好的对铝合金熔体进行整体降温。当冷却管70伸入舀料勺80后，冷却管70的底端距离舀料勺80的底端10-100mm，避免冷却管70触碰到舀料勺80而影响设备的正常运转。

上述步骤4中，预定温度为高于合金液相线温度10-30℃，也就是说当铝合金熔体的温度下降到高于合金液相线温度10-30℃的时候，旋转驱动机构40停止转动，升降驱动机构30收缩，将冷却管70和热电偶90从舀料勺80中取出。

本发明的流变制浆方法简单易行，容易切入已有挤压铸造工艺流程。通过本发明流变制浆设备1和流变制浆方法得到的铝合金半固态浆料含有5-40wt％(重量百分比)固相。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。