本發(fā)明是一種半固態(tài)漿料制備裝置與工藝方法，特別是制備半固態(tài)漿料的裝置及方法，屬于半固態(tài)成形技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)：

半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)，是指針對(duì)非枝晶狀的分散懸浮碎晶半固態(tài)漿料的壓鑄成形，對(duì)于成形高性能結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件具有重要意義。區(qū)別于傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄成形，半固態(tài)壓鑄能顯著提高成形件質(zhì)量，降低能耗，降低成本，滿足輕量化要求。隨著國防、航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芙Y(jié)構(gòu)件要求越來越高，半固態(tài)成形技術(shù)已經(jīng)在這些領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)部分量產(chǎn)。同時(shí)在汽車、通訊領(lǐng)域上也實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，譬如汽車制動(dòng)卡鉗、懸置支架、基站散熱器、濾波器等。

制備半固態(tài)漿料是半固態(tài)成形技術(shù)關(guān)鍵的一步，主要分為在外場(chǎng)作用下破碎枝晶和增加其內(nèi)部細(xì)小晶核數(shù)量?jī)煞N方法。斜板冷卻制漿，是使溫度在液相線附近的金屬液流經(jīng)溫度較低的斜板過程中，利用斜板的激冷作用獲得更多細(xì)小晶核，細(xì)化晶粒，進(jìn)而獲得晶粒細(xì)小非枝晶組織。斜板冷卻法不需引入外場(chǎng)，操作簡(jiǎn)便，制漿成本低廉；但制備的半固態(tài)漿料效果往往較差，原因是冷斜板激冷作用在金屬液流動(dòng)過程中受到削減，過冷度減少，激發(fā)出細(xì)小形核能力減弱；同時(shí)，斜板上的激冷層往往容易依附在斜板表面，不易脫落，對(duì)于激冷進(jìn)一步激發(fā)有一定阻礙作用。因此，設(shè)計(jì)出一種能持續(xù)保持斜槽激冷作用，并且對(duì)依附在斜槽板上形成激冷層的細(xì)小晶粒造成及時(shí)脫落的半固態(tài)漿料工藝方法與裝置具有重要意義。本文提出一種噴霧冷卻斜板超聲振動(dòng)制備半固態(tài)漿料工藝方法與裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提出一種制備半固態(tài)漿料的裝置及方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種制備半固態(tài)漿料的裝置，包括兩支撐架，所述支撐架上設(shè)置有斜槽，所述斜槽下表面連接有超聲波振動(dòng)發(fā)生器，所述斜槽下方還設(shè)置有若干高壓噴霧器，所述斜槽的出口下方設(shè)置有用于接收漿料的坩堝。

優(yōu)選的，所述坩堝與所述高壓噴霧器之間設(shè)置有隔水擋板。

優(yōu)選的，兩所述支撐架為一高支撐架和一低支撐架。

優(yōu)選的，所述斜槽與水平方向成15°～45°傾斜夾角。

優(yōu)選的，所述支撐架上端依次通過高彈彈簧、斜槽連接塊與所述斜槽連接。

優(yōu)選的，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器上端通過斜槽連接塊與所述斜槽連接。

優(yōu)選的，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器上端與斜槽連接塊通過緊固螺釘固定連接。

優(yōu)選的，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器下端設(shè)置有超聲振動(dòng)發(fā)生器支架。

一種制備半固態(tài)漿料的裝置生產(chǎn)半固態(tài)漿料的方法，所述的方法包括如下步驟：

s1：將熔煉合格的、以高于其液相線30攝氏度至50攝氏度的合金澆入到上述裝置的斜槽內(nèi)，利用合金液與斜槽間存在的過冷度，使得合金液內(nèi)部生成大量細(xì)小晶核；

s2：合金液從斜槽的入口流至出口期間，同時(shí)啟動(dòng)超聲波振動(dòng)發(fā)生器和高壓噴霧器對(duì)合金液進(jìn)行振動(dòng)和冷卻；具體為：利用超聲波振動(dòng)發(fā)生器擊碎合金液在斜槽表面上形成的細(xì)小激冷層，使得表層細(xì)小晶粒在合金液沖刷下脫落，同時(shí)，利用超聲波振動(dòng)發(fā)生器的超聲空化作用促進(jìn)形核；利用高壓噴霧器，對(duì)高溫斜槽進(jìn)行冷卻，保持斜槽與金屬液之間存在過冷，使得斜槽能夠持續(xù)保持激冷作用，增加合金液中細(xì)小晶粒的持續(xù)增加；

s3：最后將合金液收集于坩堝。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明結(jié)合了超聲波與斜板冷卻法制備半固態(tài)漿料，對(duì)合金液流經(jīng)斜槽的表面形成的細(xì)小晶粒激冷層及時(shí)破碎，利用合金液的沖刷作用促進(jìn)脫落，增加合金液中細(xì)小晶粒的數(shù)量及質(zhì)量；(2)本發(fā)明利用高壓噴霧器對(duì)合金液流經(jīng)的斜槽進(jìn)行冷卻，能夠及時(shí)降低斜槽的溫度，使后面的合金液繼續(xù)保持較大的過冷度，促進(jìn)斜槽繼續(xù)形成細(xì)小激冷層，同時(shí)在合金液內(nèi)部保持足夠能促進(jìn)生成大量細(xì)小形核的自由能，保證制備的半固態(tài)漿料晶粒細(xì)小、圓整化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種制備半固態(tài)漿料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種制備半固態(tài)漿料的裝置的俯視圖。

圖3為本發(fā)明一種制備半固態(tài)漿料的裝置的斜槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的表面激冷層脫落演化示意圖。

其中，斜槽1、噴頭2、斜槽連接塊3、超聲波振動(dòng)發(fā)生器4、緊固螺釘5、高彈彈簧6、隔水擋板7、坩堝8、支撐架9、高壓噴霧器10、超聲振動(dòng)發(fā)生器支架11

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1-3所示，一種制備半固態(tài)漿料的裝置，包括兩支撐架9，所述支撐架9上設(shè)置有斜槽1，所述支撐架9用于支撐斜槽1，所述斜槽1下表面連接有超聲波振動(dòng)發(fā)生器4，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器4用于對(duì)斜槽1振動(dòng)作用，所述斜槽1下方還設(shè)置有若干高壓噴霧器10，所述高壓噴霧器10用于對(duì)斜槽冷卻作用，所述斜槽1的出口下方設(shè)置有用于接收漿料的坩堝8。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案，所述坩堝8與所述高壓噴霧器10之間設(shè)置有隔水擋板，隔水擋板7的設(shè)置用于將所述坩堝8與所述高壓噴霧器10，防止所述高壓噴霧器10產(chǎn)生的水分進(jìn)入所述坩堝8內(nèi)；兩所述支撐架為一高支撐架和一低支撐架，這樣的設(shè)置便于安裝斜槽1。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案，所述斜槽1與水平方向成15°～45°傾斜夾角；所述支撐架9上端依次通過高彈彈簧6、斜槽連接塊3與所述斜槽1連接，其中高彈彈簧6的設(shè)置使得在所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器4使用時(shí)，便于斜槽1的彈性振動(dòng)，使得振動(dòng)效果更佳；所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器4上端通過斜槽連接塊3與所述斜槽1連接。

進(jìn)一步的，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器4上端與斜槽1連接塊通過緊固螺釘5固定連接，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器4下端設(shè)置有超聲振動(dòng)發(fā)生器支架11。

一種制備半固態(tài)漿料的裝置生產(chǎn)半固態(tài)漿料的方法，所述的方法包括如下步驟：

s1：將熔煉合格的、以高于其液相線30攝氏度至50攝氏度的合金澆入到上述裝置的斜槽1內(nèi)，利用合金液與斜槽1間存在的過冷度，使得合金液內(nèi)部生成大量細(xì)小晶核；

s2：合金液從斜槽1的入口流至出口期間，同時(shí)啟動(dòng)超聲波振動(dòng)發(fā)生器4和高壓噴霧器10對(duì)合金液進(jìn)行振動(dòng)和冷卻；具體為：利用超聲波振動(dòng)發(fā)生器4擊碎合金液在斜槽1表面上形成的細(xì)小激冷層，使得表層細(xì)小晶粒在合金液沖刷下脫落，同時(shí)，利用超聲波振動(dòng)發(fā)生器4的超聲空化作用促進(jìn)形核；利用高壓噴霧器10對(duì)高溫斜槽1進(jìn)行冷卻，保持斜槽1與金屬液之間存在過冷，使得斜槽1能夠持續(xù)保持激冷作用，增加合金液中細(xì)小晶粒的持續(xù)增加；

s3：最后將合金液收集于坩堝8。

實(shí)施例一

針對(duì)輪轂用a356鑄造鋁合金，采用本發(fā)明提出的制備半固態(tài)漿料的裝置生產(chǎn)半固態(tài)漿料。

如圖1-4所示，一種制備半固態(tài)漿料的裝置，包括兩支撐架9，所述支撐架9上設(shè)置有斜槽1，所述支撐架9用于支撐斜槽1，所述斜槽1下表面連接有超聲波振動(dòng)發(fā)生器4，所述超聲波振動(dòng)發(fā)生器4用于對(duì)斜槽1振動(dòng)作用，所述斜槽1下方還設(shè)置有若干高壓噴霧器10，所述高壓噴霧器10用于對(duì)斜槽冷卻作用，所述斜槽1的出口下方設(shè)置有用于接收漿料的坩堝8。

在具體使用時(shí)，s1、將650攝氏度的鋁合金液(液相線以上30攝氏度左右)緩慢澆到冷的斜槽1入口端，其中冷的斜槽1與水平方向成15°傾斜夾角。s2、在重力作用下，合金液沿著斜槽1流動(dòng)；流動(dòng)過程中存在較大的過冷，合金液內(nèi)部生成細(xì)小形核，即形成熔體內(nèi)部晶核；同時(shí)，在冷的斜槽1板上形成晶粒細(xì)小激冷層，即細(xì)小激冷晶核；同時(shí)啟動(dòng)超聲波振動(dòng)發(fā)生器4和啟動(dòng)高壓噴霧器10，其中超聲波振動(dòng)發(fā)生器4通過高頻率振動(dòng)對(duì)斜槽1輸入超聲縱波，及時(shí)破碎剛形成的激冷層，使得表面激冷成核脫落；對(duì)合金熔體內(nèi)部產(chǎn)生空化，促進(jìn)生成晶核；高壓噴霧器10及時(shí)對(duì)合金液流經(jīng)的斜槽1底部噴霧冷卻，促進(jìn)斜槽1對(duì)后部分合金液的激冷作用。s3、用坩堝在斜槽末端收集合金液，半固態(tài)漿料制備完成。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。