專(zhuān)利名稱(chēng)：一種交變磁場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)流冷卻制備金屬半固態(tài)漿料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬材料半固態(tài)(近凈)成形技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種交變磁 場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)流冷卻制備金屬半固態(tài)漿料的裝置。
背景技術(shù)：
半固態(tài)金屬加工技術(shù)(Semi-Solid Metal forming，簡(jiǎn)稱(chēng)SSM)是一種新型凝固組 織控制技術(shù)，能夠獲得細(xì)小均勻分布的球形/近球形晶粒的半固態(tài)組織。自該技術(shù)誕生之 日起，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多半固態(tài)漿料的制備方法。斜坡/斜管法是近期從日本興起的一種新型制漿工藝，該工藝是使合金熔體流經(jīng) 一個(gè)冷卻斜坡時(shí)由于冷卻斜坡的激冷和形核基底作用而促進(jìn)形核長(zhǎng)大，熔體在斜坡的流動(dòng) 而產(chǎn)生的滾動(dòng)和翻轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用，使得晶核游離、粗大樹(shù)枝晶或桿狀晶破 碎，從而達(dá)到細(xì)化晶粒，獲得較為理想的纖維組織。斜坡法具有流程短、工序少和成本低的 優(yōu)勢(shì)，具有廣泛推廣應(yīng)用的潛力。與斜坡法類(lèi)似的有斜管法、傾斜板法和波浪形法等。為了促進(jìn)晶核的形成，強(qiáng)化晶 核的游離，獲得均勻分布的等軸初生相，研究者們常在傾斜板的基礎(chǔ)上加上振動(dòng)裝置或者 使用旋轉(zhuǎn)傾斜管等。但是由于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械旋轉(zhuǎn)等需要增加一套機(jī)械裝置，設(shè)備設(shè)計(jì)程 度復(fù)雜，操作復(fù)雜性提高，穩(wěn)定性降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種新的既能促進(jìn)初生相的形核，同時(shí)又能促進(jìn)晶核游離的 交變磁場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)流冷卻制備金屬半固態(tài)漿料的裝置。本實(shí)用新型的電磁攪拌強(qiáng)化傾斜管過(guò)流冷卻來(lái)制備金屬半固態(tài)漿料的裝置，是在 傾斜管周?chē)贾媒蛔兇艌?chǎng)，而交變磁場(chǎng)由通過(guò)一定匝數(shù)線圈的交變電場(chǎng)提供，當(dāng)金屬熔體 流過(guò)處于交變磁場(chǎng)的傾斜管時(shí)，在交變磁場(chǎng)的電磁力作用下沿垂直于熔體流動(dòng)方向左右擺 動(dòng)，同時(shí)熔體中由于交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流使得其內(nèi)部充分?jǐn)嚢?，溶質(zhì)濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布 均勻性提高，初生相的選擇性長(zhǎng)大程度降低。本實(shí)用新型裝置的具體技術(shù)方案為包括保溫 爐、傾斜管、加熱裝置、冷卻裝置、結(jié)晶器或收集坩堝、熱電偶，保溫爐連接傾斜管，傾斜管外 部是加熱裝置和冷卻裝置，結(jié)晶器或收集坩堝連接在傾斜管的下部，其特征在于在傾斜管 周?chē)贾秒姶鸥袘?yīng)線圈形成交變磁場(chǎng)。在本實(shí)用新型的裝置中，電磁參數(shù)控制方便靈活，磁場(chǎng)可以在斜管中有效攪拌金 屬液，強(qiáng)化金屬液內(nèi)部的對(duì)流，使得斜管內(nèi)熱流傳遞充分，金屬液溫度均勻，保證各部分漿 料組織均勻，抑制斜管內(nèi)壁處因激冷而出現(xiàn)枝晶。由于電磁場(chǎng)對(duì)漿料的強(qiáng)烈攪拌作用，使晶 粒更細(xì)小，更圓整。而相對(duì)于普通的電磁攪拌法來(lái)講，此方法可以有效縮短制漿時(shí)間，提高 生產(chǎn)效率，而且過(guò)流技術(shù)對(duì)漿料體積沒(méi)有限制，因此可以生產(chǎn)大直徑坯料。
圖1是本實(shí)用新型的制備半固態(tài)漿料的電磁攪拌傾斜管裝置示意圖。圖中，1-保溫爐，2-傾斜管，3-加熱裝置，4-冷卻裝置，5-電磁感應(yīng)線圈，6-結(jié)晶 器(或收集坩堝)，7-熱電偶。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的制備半固態(tài)漿料的電磁攪拌傾斜管裝置包括保溫爐1、 傾斜管2、加熱裝置3、冷卻裝置4、結(jié)晶器或收集坩堝6、熱電偶7等，在傾斜管周?chē)贾秒?磁感應(yīng)線圈5形成交變磁場(chǎng)。傾斜管的傾斜角度為3 65°。 工作時(shí)，將保溫爐1中具有5 20°C較低過(guò)熱度的合金熔體澆注到傾斜管2內(nèi)，傾斜 管的預(yù)熱溫度為80 450°C，其溫度通過(guò)加熱裝置3和冷卻裝置4來(lái)調(diào)節(jié)，通過(guò)熱電偶7來(lái)測(cè) 量。傾斜管外布置有電磁感應(yīng)線圈5，對(duì)過(guò)流熔體進(jìn)行電磁攪拌(熔體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流形成 感生磁場(chǎng)，兩者磁場(chǎng)的相互作用使得熔體內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈攪拌)。合金熔體在自身重力和電磁力 共同作用下流經(jīng)傾斜管，產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切、激冷，促使先共晶相快速形核長(zhǎng)大并被破碎細(xì)化，獲 得高質(zhì)量的金屬半固態(tài)菜料。漿料進(jìn)人結(jié)晶器6中保溫、冷卻凝固成具有半固態(tài)組織的坯料， 以便后續(xù)進(jìn)行觸變成形?；蛘甙呀Y(jié)晶器6換成收集坩堝，對(duì)收集坩堝中的合金漿料進(jìn)行溫度調(diào) 整至固液區(qū)間溫度，以獲得盡可能均勻的溫度場(chǎng)或固相分?jǐn)?shù)，然后就可以將收集坩堝中的半固 態(tài)合金漿料送人壓鑄機(jī)的射室、擠壓鑄造機(jī)的射室或鍛造機(jī)的鍛模中，進(jìn)行流變鑄造。 在不改變壓鑄機(jī)、連鑄機(jī)或擠壓鑄造機(jī)等成形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，本實(shí)用新型的 裝置能夠安裝在其進(jìn)料端或結(jié)晶器端口，實(shí)現(xiàn)短流程半固態(tài)流變成形。
權(quán)利要求一種交變磁場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)流冷卻制備金屬半固態(tài)漿料的裝置，包括保溫爐、傾斜管、加熱裝置、冷卻裝置、結(jié)晶器或收集坩堝、熱電偶，保溫爐連接傾斜管，傾斜管外部是加熱裝置和冷卻裝置，結(jié)晶器或收集坩堝連接在傾斜管的下部，其特征在于在傾斜管周?chē)贾媚苄纬山蛔兇艌?chǎng)的電磁感應(yīng)線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交變磁場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)流冷卻制備金屬半固態(tài)漿料的裝置，其特征 在于傾斜管的傾斜角度為3 65°。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種交變磁場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)流冷卻制備金屬半固態(tài)漿料的裝置。包括保溫爐、傾斜管、加熱裝置、冷卻裝置、結(jié)晶器或收集坩堝、熱電偶，保溫爐連接傾斜管，傾斜管外部是加熱裝置和冷卻裝置，結(jié)晶器或收集坩堝連接在傾斜管的下部，其特征在于在傾斜管周?chē)贾媚苄纬山蛔兇艌?chǎng)的電磁感應(yīng)線圈。當(dāng)金屬熔體流過(guò)處于交變磁場(chǎng)的傾斜管時(shí)，在交變磁場(chǎng)的電磁力作用下沿垂直于熔體流動(dòng)方向左右擺動(dòng)，同時(shí)熔體中由于交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流使得其內(nèi)部充分?jǐn)嚢?，溶質(zhì)濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布均勻性提高，初生相的選擇性長(zhǎng)大程度降低。
文檔編號(hào)B22D1/00GK201664754SQ201020134180
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者吉建立, 周榮, 周榮鋒, 張玲, 楊貴琴, 王鐵旦, 蔣業(yè)華 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)