一種可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬的半固態(tài)成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可連續(xù)生產(chǎn)半固態(tài)金屬漿體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，使用金屬半固態(tài)漿體成型的零件相對(duì)于普通液態(tài)成型的對(duì)應(yīng)零件有許多的優(yōu)點(diǎn)，如較少的缺陷、更佳的機(jī)械性能等；因此，半固態(tài)金屬成形技術(shù)以其諸多的優(yōu)越性而被視為劃時(shí)代的金屬加工新工藝。近年來，半固態(tài)金屬成形技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用已取得很大進(jìn)展；目前，制備具有球狀晶結(jié)構(gòu)的半固態(tài)金屬漿體的方法主要有:機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、超聲波攪拌法等。這些方法的工藝流程相對(duì)復(fù)雜、導(dǎo)致生產(chǎn)成本相對(duì)較高，以至于到目前為止，金屬的半固態(tài)成型技術(shù)還沒有在很大的范圍得到工業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可連續(xù)生產(chǎn)半固態(tài)金屬漿體的方法。該方法克服了現(xiàn)有的半固態(tài)金屬漿體制作方法中存在的工藝流程較復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高的缺點(diǎn)，易于操作，生產(chǎn)成本極低，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，包括以下步驟:
Ca)提供半固態(tài)金屬漿體(I)于一容器(2)中；
(d)從容器(2)中取走部分的半固態(tài)金屬漿體(3)用于半固態(tài)加工(如半固態(tài)壓鑄、半固態(tài)鍛造和半固態(tài)擠壓等);
(c)將容器(2)中剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)冷卻以增加其固體比率；
(d)往容器(2)中加入熔融金屬(5)以形成新的半固態(tài)金屬漿體(I)；
(e)冷卻新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)以增加其固體比率。
[0005]所述的步驟(C)中半固態(tài)金屬漿體(4)經(jīng)冷卻后已完全凝固成固體。
[0006]所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量至少為I wt%。
[0007]所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后固體含量至少為10wt%。
[0008]所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后固體含量至少為20wt%。
[0009]所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過40wt%。
[0010]所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過50wt%。
[0011]所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過60wt%。
[0012]在實(shí)際生產(chǎn)中，以上的工藝流程可以不斷地被重復(fù)，以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要；即一部分新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)又會(huì)被取走用于半固態(tài)加工，而剩余的半固態(tài)金屬漿體又會(huì)被加入一定量的熔融金屬(5 )以便形成更多的半固態(tài)金屬漿體(I)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，經(jīng)過一定長時(shí)間的冷卻后，容器(2)中剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)已完全凝固成固體。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，對(duì)容器(2)中剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)進(jìn)行冷卻的時(shí)間可以為零；在種情況下，一般來說所述的剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)的固體含量已經(jīng)比較高，所以不需要進(jìn)一步的冷卻以增加其固體比率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，對(duì)所述的新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)進(jìn)行冷卻的時(shí)間可以為零；在種情況下，所述的新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)的固體含量已經(jīng)達(dá)到半固態(tài)加工的要求，所以不需要進(jìn)一步的冷卻以增加其固體比率。
[0016]總之，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)冷卻時(shí)間的長短是根據(jù)半固態(tài)金屬漿體中的固體含量的高低和實(shí)際的需要而進(jìn)行選擇的，半固態(tài)金屬漿體中的固體含量高，則相應(yīng)地冷卻時(shí)間較短，半固態(tài)金屬漿體中的固體含量低，則相應(yīng)地冷卻時(shí)間較長。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后的固體含量至少為lwt%，優(yōu)選至少為10wt%，更優(yōu)選至少為20wt% ;其關(guān)鍵在于，新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)的固體含量的選擇，應(yīng)確保其在進(jìn)一步的冷卻和凝固時(shí)抑制金屬枝狀晶結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過60wt%，優(yōu)選不超過50wt%，更優(yōu)選不超過40wt% ;更高的固體含量可能使楽體不易于進(jìn)行進(jìn)一步的半固態(tài)加工。
[0019]需要指出的是，當(dāng)新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)的固體含量少于10wt%，其粘度相對(duì)較低；可以不需要附加的攪拌工序(如機(jī)械攪拌、電磁攪拌等)以達(dá)到漿體均勻化的目的。然而，當(dāng)所述的所形成的半固態(tài)金屬漿體(I)的固體含量大于20wt%，其粘度相對(duì)較高，一般需要附加的攪拌工序(如機(jī)械攪拌、電磁攪拌等)以達(dá)到漿體均勻化的目的。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:
1)本發(fā)明的工藝流程非常簡單，且易于控制；
2)應(yīng)用本發(fā)明揭露的制漿方法，漿體的生產(chǎn)成本極低；
3)本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的工藝示意圖；
圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的金屬組合物的顯微照片，包括球狀的初生固體相和冷淬過程中形成的二次固體相。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。
[0023]圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的四個(gè)獨(dú)立步驟。步驟I示出了一個(gè)容器
(2)，容器(2)中裝有一定重量的半固態(tài)金屬漿體(I)。步驟2示出了步驟I中的容器(2)，容器(2)中的半固態(tài)金屬漿體(I)已被取出一部分并放入另一個(gè)容器(6)中；容器(6)中的半固態(tài)金屬漿體(3)將被用于進(jìn)一步的加工使用，如用于半固態(tài)壓鑄，容器(2)中還剩余一些半固態(tài)金屬漿體(4)。步驟3示出了步驟2中所剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)，經(jīng)過一定長時(shí)間的冷卻，所剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)的固體比率已經(jīng)增加；在一些情況下，半固態(tài)金屬漿體(4)可以被冷卻足夠長的時(shí)間以至于完全凝固成固體。步驟4示出再一個(gè)容器(7)，容器(7)中裝有熔融的金屬(5);—定量的熔融金屬(5)已被加入到容器(2)中，并和步驟3中的半固態(tài)金屬楽體(4)混合在一起形成了新的半固態(tài)金屬楽體(I)。必要時(shí)，可以對(duì)新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻以增加其固體比率(非示出)。
[0024]半固態(tài)金屬漿體(I)的固體比率可通過對(duì)所加入的熔融金屬(5)的重量和溫度，對(duì)所剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)的重量，對(duì)所剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)的冷卻時(shí)間，以及對(duì)新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)的冷卻時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制。在許多情況下，理想的是，將半固態(tài)金屬漿體(I)的固體比率控制在10-30%之間；因?yàn)樵谠摫嚷史秶牍虘B(tài)金屬漿體(I)已具有足夠的固體含量以防止枝狀晶的產(chǎn)生，同時(shí)半固態(tài)金屬漿體(I)仍然具有足夠的流動(dòng)性從容器(2)中倒出(非示出)。
[0025]在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，以上的工藝流程可以不斷地被重復(fù)，以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要；即一部分新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)又會(huì)被取走用于半固態(tài)加工，而剩余的半固態(tài)金屬漿體又會(huì)被加入一定量的熔融金屬(5 )以便形成更多的半固態(tài)金屬漿體(I)。
[0026]實(shí)施例1
以下對(duì)Al_7wt%Si鋁合金半固態(tài)漿體的生產(chǎn)方法及裝置加以舉例說明。
[0027]首先把一個(gè)內(nèi)徑為約130毫米、壁厚為約16毫米、高度為約180毫米的“粘土-石墨”坩禍加熱至約620°C;然后往該坩禍倒入約5000克的熔融Al-7wt%Si鋁合金，這時(shí)坩禍中的鋁合金的溫度為625°C (該Al-7wt%Si鋁合金的液相線溫度為約616°C，固相線溫度為約572°C);然后讓坩禍中的鋁合金自然冷卻，同時(shí)對(duì)該鋁合金進(jìn)行機(jī)械攪拌，當(dāng)該合金的溫度降到610°C時(shí)停止攪拌，這時(shí)坩禍中的鋁合金已變成半固態(tài)漿體；然后從坩禍中倒出約3000克的半固態(tài)漿體以備他用，這時(shí)坩禍中還剩下約2000克的半固態(tài)漿體；然后讓坩禍中所剩下的半固態(tài)漿體自然冷卻45秒，這時(shí)坩禍中的半固態(tài)漿體的溫度降到約600°C ;然后往坩禍中加入約3000克的約630°C的熔融Al-7wt%Si鋁合金，這時(shí)坩禍中的鋁合金的溫度為約612°C，即新的約5000克的半固態(tài)漿體已經(jīng)形成；然后讓坩禍中的新形成的半固態(tài)漿體自然冷卻并同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌約10秒，這時(shí)坩禍中的約5000克半固態(tài)漿體的溫度降到約610°C。少量的半固態(tài)漿體被從坩禍中取出并在冷水中淬火；所得到的顯微結(jié)構(gòu)如圖2所示；從圖2可以看出，使用本發(fā)明所揭露的方法生產(chǎn)的半固態(tài)漿體，其初生固體相為球狀晶結(jié)構(gòu)。在實(shí)際生產(chǎn)中，以上的本發(fā)明所揭露的方法可以不斷地重復(fù)使用，以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:包括以下步驟: Ca)提供半固態(tài)金屬漿體(I)于一容器(2)中； (b)從容器(2)中取走部分的半固態(tài)金屬漿體(3)用于半固態(tài)加工； (c)將容器(2)中剩余的半固態(tài)金屬漿體(4)冷卻以增加其固體比率； (d)往容器(2)中加入熔融金屬(5)以形成新的半固態(tài)金屬漿體(I)； Ce)冷卻步驟(d)新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)以增加其固體比率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(c)中半固態(tài)金屬楽體(4)經(jīng)冷卻后已完全凝固成固體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后固體含量至少為I wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后固體含量至少為10 wt%o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬漿體(I)經(jīng)冷卻后固體含量至少為20 wt%o
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過40 wt%o
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過50 wt%o
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可連續(xù)生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:所述的步驟(e)中新形成的半固態(tài)金屬楽體(I)經(jīng)冷卻后固體含量不超過60 wt%o
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可連續(xù)生產(chǎn)半固態(tài)金屬漿體的方法，包括以下步驟：提供半固態(tài)金屬漿體（1）于一容器（2）中，從容器（2）中取走部分的半固態(tài)金屬漿體（3）用于半固態(tài)加工，冷卻容器（2）中剩余的半固態(tài)金屬漿體（4）以增加其固體比率，往容器（2）中加入熔融金屬（5）以形成新的半固態(tài)金屬漿體（1），冷卻所述的半固態(tài)金屬漿體（1）以增加其固體比率；重復(fù)以上步驟以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)半固態(tài)金屬漿體的目的。發(fā)明的有益效果是：發(fā)明的工藝流程非常簡單且易于控制；應(yīng)用發(fā)明揭露的方法，半固態(tài)制漿的生產(chǎn)成極低，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【IPC分類】B22D35-06
【公開號(hào)】CN104550888
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510046803
【發(fā)明人】林榮英
【申請(qǐng)人】林榮英
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日