一种连续制备半固态浆料的工艺及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半固态压铸生产领域，尤其涉及一种连续制备半固态浆料的工艺及设备。
【背景技术】
[0002]20世纪70年代初发展起来的半固态压铸技术，使传统压铸方式发生了深刻变化。该技术是一种介于固态成形与液态成形之间的金属成形技术，具有液态成形流动应力低，成形速度快，可成形复杂形状零部件的优点。而半固态浆料的制备技术与方法，直接决定了半固态铸造产品的质量与成本，是半固态铸造的关键。
[0003]关于半固态浆料的制备工艺有很多，如机械搅拌法、电磁搅拌法、控制凝固法、应变激活工艺、粉末冶金法等，但是这些方法均存在一定问题，比如制备的半固态浆料固液比难控制，固体含量不稳定，制备效率低等。
[0004]目前，行业半固态制浆装置仅在试验研究项目中使用，浆料制备工艺复杂，设备成本高，制浆效率低，不能连续制备半固态浆料用于半固态压铸生产。
【发明内容】
[0005]本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种连续制备半固态浆料的工艺以及设备。
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种连续制备半固态浆料的工艺，包括以下步骤:
[0007]IS预热盛浆容器:向设置在盛浆容器壁中的通油管路通入导热油，预热盛浆容器，使盛浆容器的温度达到225?235°C ；
[0008]2S S取熔融合金:使用预热后的盛浆容器从保温炉中S取熔融合金，其中，熔融合金的温度为675?685 °C ；
[0009]3S搅拌，冷却熔融合金:当熔融合金的温度自然降温为660?670°C时，将搅拌棒放入盛浆容器，并使搅拌棒伸入到熔融合金中进行搅拌，搅拌棒的搅拌速度为300?900转每分钟；
[0010]同时，向盛浆容器壁中的通油管路通入导热油，导热油的流动速度为I?2m/s，降低恪融合金的温度；
[0011]4S制得半固态浆料:制得温度为608±5°C的半固态浆料，停止搅拌并将搅拌棒升起，移出盛浆容器。
[0012]具体地，在步骤4S之后还包括以下步骤:
[0013]5S将步骤4S中的半固态浆料倒入压铸机熔杯中，使得半固态浆料进行压铸处理；
[0014]重复步骤IS?5S。
[0015]其中，所述步骤IS中导热油的温度为275?285°C，所述步骤3S中导热油的温度为 55 ?65°C。
[0016]具体地，包括以下步骤:
[0017]IS预热盛浆容器:向设置在盛浆容器壁中的通油管路通入导热油，预热盛浆容器，使盛浆容器的温度达到230°C ；
[0018]2S S取熔融合金:使用预热后的盛浆容器从保温炉中S取熔融合金，其中，熔融合金的温度为680 °C ;
[0019]3S搅拌，冷却熔融合金:当熔融合金的温度自然降温为665°C时，将搅拌棒放入盛浆容器，并使搅拌棒伸入到熔融合金中进行搅拌，搅拌棒的搅拌速度为600转每分钟，同时，向盛浆容器壁中的通油管路通入导热油，导热油的流动速度为1.5m/s，降低熔融合金的温度；
[0020]4S制得半固态浆料:制得温度为608°C的半固态浆料，停止搅拌并将搅拌棒升起，移出盛浆容器；
[0021]5S将步骤4S中的半固态浆料倒入压铸机熔杯中，使得半固态浆料进行压铸处理；
[0022]重复步骤IS?5S。
[0023]其中，所述步骤IS中导热油的温度为280°C，所述步骤3S中导热油的温度为60。。。
[0024]其中，熔融合金为熔融铝合金。
[0025]根据本发明的另一个方面，提供一种如上所述的连续制备半固态浆料的工艺用设备，其特征在于，所述连续制备半固态浆料的设备包括盛浆容器、通油管路、搅拌棒、搅拌电机、金属管、油温机、第一测温热电偶和第二测温热电偶，其中，所述第一测温热电偶设置在所述盛浆容器外壁上，所述第二测温热电偶设置在所述盛浆容器内，所述通油管路设置在所述盛浆容器壁内部，所述金属管的第一端与所述通油管路相连，所述金属管的第二端与所述油温机相连，所述搅拌棒的第一端与所述搅拌电机相连，所述搅拌棒为悬空设置，搅拌状态下，所述搅拌棒的第二端放置在所述盛浆容器内，非搅拌状态下，所述搅拌棒的第二端放置在所述盛浆容器外。
[0026]其中，所述搅拌棒的搅拌速度被设置为300?900转每分钟；所述油温机被设置为交替提供温度为55?65°C的导热油与温度为275?285°C的导热油，并且导热油的流动速度为I?2m/s。
[0027]并且，搅拌棒还包括第一搅拌叶片，第二搅拌叶片，所述第一搅拌叶片和所述第二搅拌叶片沿搅拌棒垂直方向上下设置，其中第二搅拌叶片与搅拌棒的第二端的垂直间距h2为10?20mm，所述第一搅拌叶片与所述第二搅拌叶片的垂直间距hi为30?40mm。
[0028]并且，盛浆容器底部为汤勺形状。
[0029]并且，通油管路的个数为6?8个，所述通油管路的直径为6?8mm。
[0030]根据本发明提供的连续制备半固态浆料的工艺，使用导热油作为热量传递介质，导热油具有抗热裂化、抗化学氧化、传热效率好、加热均匀等优点，使得温度调节易于控制。首先，向盛浆容器壁中的通油管路通入温度为275?285°C的导热油，预热盛浆容器，使其温度达到225?235°C ;然后，使用预热后的盛浆容器从保温炉中S取温度为675?685°C的熔融合金，当静置在盛浆容器中的熔融合金的温度自然降温为660?670°C时，将搅拌棒放入盛浆容器，并伸入到所述熔融合金中进行搅拌，搅拌速度为300?900转每分钟，同时，向盛浆容器壁中的通油管路通入温度为55?65°C的导热油，导热油的流动速度为I?2m/s，降低所述熔融合金的温度。实时监控浆料的温度与固体含量，半固态浆料的固体含量不易测量，但是通过多次试验研究发现，在一定时间内，降温效率越高，半固态浆料的固体含量越高，优选地，控制浆料的温度为608±5°C，得到固体含量为42%?58%的半固态浆料。因此，在半固态浆料的温度到达608±5°C时，停止搅拌并移出搅拌棒，制得半固态浆料。
[0031]完成一个制浆过程后，可以直接开始下一个制浆过程，具体步骤为，将盛浆容器中的半固态浆料倒入压铸机的熔杯中，使浆料进行后续的压铸处理，此时不含有浆料的盛浆容器温度迅速降低，接着重复预热盛浆容器步骤以及后续步骤，制得半固态浆料，如此循环，连续制备半固态楽料。
[0032]在上述连续制备半固态浆料的工艺中，熔融合金的g取以及半固态浆料的倒出均是由盛浆容器完成的，此过程可明显缩短物料的输送时间，提高制浆效率；另一方面，对应该工艺的设备中，连接盛浆容器通油管路与油温机的金属管需要具备足够的长度，该长度能够保证盛浆容器从保温炉运动到压铸机熔杯。
[0033]在该工艺中，盛浆容器在g取熔融合金之前需要预热操作，若盛浆容器的温度过冷，熔融合金易在盛浆容器的内壁上发生非均匀成核，故将盛浆容器的预热温度设为225?235°C，此温度与熔融合金形成的温度差具有较高的热传递效率，且不易在内壁上发生非均匀成核。
[0034]当熔融合金的温度自然降温为660?670°C时开始搅拌过程，该温度处于熔融合金的液相线温度附近，即将形成枝晶，此时搅拌能够有效地打碎初生固相，搅拌棒接触熔融合金的同时，搅拌站动作控制程序发出向导热油控制系统发出控制信号，油温机随即向盛浆容器的通油管路中通入温度为55?65°C的导热油。该温度下的导热油与熔融合金具有较大的温度差，推动热交换的快速进行。
[0035]实时监控盛浆容器内半固态浆料状态，当浆料温度降为608±5°C，固体含量达到42%?58%时，停止搅拌并将搅拌棒移出盛浆容器，制得半固态浆料。接着移动盛浆容器到压铸机处，将浆料倒入压铸机熔杯中，浆料进入压铸机熔杯后会近一步冷却，温度降到585?590°C，同时固体含量增长为60%左右，此状态的半固态浆料正好适合进行压铸处理。另一方面也说明，制得的浆料温度为608 ± 5 °C，固体含量为42 %?58 %是最佳的设定，充分地考虑了后续压铸成型工艺。
[0036]根据本发明的另一个方面，提供了一个适用于上述工艺的设备，包括盛浆容器、通油管路、搅拌棒、搅拌电机、金属管、油温机、第一测温热电偶和第二测温热电偶，其中，所述第一测温热电偶设置在所述盛浆容器外壁上，所述第二测温热电偶设置在所述盛浆容器内，所述通油管路设置在所述盛浆容器壁内部，所述金属管的第一端与所述通油管路相连，所述金属管的第二端与所述油温机相连，所述搅拌棒的第一端与所述搅拌电机相连，所述搅拌棒为悬空设置，搅拌状态下，所述搅拌棒的第二端放置在所述盛浆容器内，非搅拌状态下，所述搅拌棒的第二端放置在所述盛浆容器外。其中，非搅拌状态是指搅拌棒未进行搅拌操作的其他状态。比如在预热盛浆容器、g取熔融