一种螺旋管半固态浆料制备集成系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于半固态金属加工技术领域，特别涉及一种螺旋管半固态浆料制备集成系统。


背景技术：

[0002]
半固态金属加工技术作为一种新型的金属成形工艺，具有优质、高效、低成本、清洁和敏捷的特性，被国内外许多著名专家称为是“21世纪最有发展前途的近净成形技术”。
[0003]
目前，金属半固态流变成形浆料制备的常用方法主要有机械搅拌法、电磁搅拌法、双螺旋搅拌法、振动法、单辊旋转法、倾斜冷却板法、转动输送管法等，现在这些技术在浆料制备过程中绝大部分都使用了外在动力对浆料进行搅拌，搅拌需要外部动力装置，能耗较大，同时搅拌容易引入外部杂质，会对浆料产生新的污染；另外，现有技术当中，大部分方法在制备半固态浆料的过程当中，浆料与空气接触，高温浆料容易与空气中的氧气发生氧化反应，空气中的杂质也容易附着在浆料当中，更重要的是浆料在受搅拌的过程中剧烈运动，容易发生“卷气”现象，严重影响浆料制备的质量；因此在浆料制备过程当中如何保证金属浆料洁净度、如何节约浆料制备过程当中的能耗以及如何提高浆料的质量，这些都对半固态浆料制备的效果有重要的影响，是半固态能否实现产业化的关键。
[0004]
为此，需要使用既能够方便的实现半固态浆料制备，在保证半固态浆料质量和洁净度的前提下，能节约能耗的半固态浆料制备系统，才能有效提高半固态浆料制备的效率、质量，节省制浆成本，使半固态金属加工实现产业化。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是为了提供一种既能够方便的、安全的、高洁净、低能耗、能够实现连续制备的金属半固态浆料制备系统。
[0006]
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案。
[0007]
本实用新型所述的一种螺旋管半固态浆料制备集成系统，包括一个熔炉组件、螺旋管浆料制备组件、浆料缓存组件。
[0008]
所述熔炉组件包括炉体、炉盖、浆料挡板、驱动缸，炉盖设置在炉体顶部，炉盖上设置有温度传感器-、液位传感器-、抽气阀-，炉体内部设置有电加热管，炉体底部设置有浆料挡板，浆料挡板通过推杆与固定在炉体外壁上的驱动缸相连接。
[0009]
所述螺旋管浆料制备组件包括螺旋管、螺旋管导杆、炉体支撑管、顶板、底板、液压缸，炉体支撑管设置在顶板上方，炉体支撑管管壁上设置有真空阀，炉体支撑管与顶板连接处设置有进料口控制阀，进料口控制阀底部与螺旋管相连接，螺旋管螺旋缠绕在螺旋管导杆上，螺旋管在底板上表面与出料导管连接，螺旋管与出料导管连接处设置有出料口控制阀，螺旋管内部设置有加热管-与冷却管，可实现对螺旋管的加热与冷却，螺旋管上端靠近进料口处设置有出液嘴，螺旋管下端靠近出料口处设置有进液嘴，底板上设置有液压缸，液压缸通过顶板推杆与顶板连接，同时液压缸可驱动顶板推杆上下移动，从而实现顶板的上
下移动，最终实现螺旋管螺旋角的变化，当顶板向下运动时，螺旋管整体受到压缩，当顶板向上运动时螺旋管整体受拉伸，类似弹簧结构，以此来改变螺旋管螺旋角的大小，螺旋管导杆设置在底板上，在螺旋管压缩与拉伸过程中，与顶板上的圆孔组成圆柱运动副，对螺旋管和整个运动装置起导向作用。
[0010]
所述浆料缓存组件包括缓存罐、缓存罐盖、过滤网，缓存罐通过出料导管与螺旋管相连接，缓存罐盖设置在缓存罐顶部，缓存罐盖上设置有抽气阀-、温度传感器-和液位传感器-，缓存罐壁内设置有加热管-，缓存罐内腔设置有过滤网，过滤网成倾斜设置，缓存罐壁上过滤网最低端位置处设置有杂质出口，杂质出口处设置有杂质出口控制阀，缓存罐底部成倾斜角，在其右下角处设置有出料口，出料口处设置有浆料出口控制阀。
[0011]
所述的驱动缸可以为电动缸、气压缸、液压缸。
[0012]
本实用新型的有益效果如下。
[0013]
（1）本实用新型采用螺旋管来制备半固态浆料，在无需外在动力的情况下，熔体在自身重力作用下沿螺旋管向下作螺旋运动，在流动的过程中，由于螺旋管的特殊形状，金属熔体的流道也成螺旋形状，因此高温金属熔体在沿螺旋管向下流动的过程中，不断的翻滚，同时受螺旋管的剪切作用，在较高强度的翻滚和剪切作用下，加之冷却管中的冷却液对螺旋管和金属熔体的冷却，金属熔体中刚形成的细小枝状晶，立即破碎，最后成形细小、圆整的半固态浆料。
[0014]
（2）本实用新型炉体支撑管上设置有真空阀，在浆料制备之前可以通过真空阀将螺旋管内的空气抽出，使螺旋管内成真空状态，在浆料制备过程中，由于螺旋管内没有空气，有效避免了螺旋管内的高温金属熔体被氧化，以及空气中的杂质附入到流动中的熔体中，有效提高了浆料的洁净度；更重要的效果是有效避免了“卷气”的发生，提高了浆料的质量，使最后成形的零件中气孔大量减少。
[0015]
（3）本实用新型设置的液压缸可驱动顶板推杆上下移动，从而实现顶板的上下移动，最终实现螺旋管螺旋角的变化，当顶板向下运动时，螺旋管整体受到压缩，当顶板向上运动时螺旋管整体受拉伸，类似弹簧结构，以此来改变螺旋管螺旋角的大小，螺旋管螺旋角度的改变即是对工艺参数的调整，可以使高温金属熔体流经螺旋管的时间发生改变，可使熔体的流动速度发生改变，可使熔体所受到螺旋管的剪切强度发生改变等，最终可以通过实验得出不同材料半固态浆料制备的最佳工艺参数。
[0016]
（4）本实用新型螺旋管管壁内设置有加热管-，在浆料制备开始前，对螺旋管进行预热，防止最前面流入螺旋管的高温金属熔体由于温度急剧降低而发生冷凝；同时螺旋管内设置有冷却管，冷却液从进液嘴进入螺旋管管壁内的冷却管内，从出液嘴流出，进液嘴设置在螺旋管下端，出液嘴设置在螺旋管上端，致使螺旋管内冷却液的流动方向与高温金属熔体流动方向是相反的，冷却液流向与高温金属液流向相逆，能够有效保证螺旋管低端的温度相对较低，高端的温度相对较高，与熔体流动的温度以及浆料制备过程中的工艺要求是一致的，因为通过冷却液将高温金属熔体的热量吸走，使熔体在螺旋管由上向下流动过程中温度适当降低，才有助于半固态浆料的形成，如果将进液嘴设置在螺旋管上端，进入的冷却液首先通过螺旋管上端吸收了刚从炉体中流出的高温金属熔体的热量，冷却液温度迅速升高，当冷却液到达螺旋管下端时，温度可能高于金属熔体了，所以不利于半固态浆料的形成，与半固态工艺以及原理是相违背的。
[0017]
（5）本实用新型在浆料缓存罐中设置有过滤网，制备好的半固态浆料进入缓存罐后需要通过滤网才可被利用，过滤网有效过滤了金属熔体本身所具有的以及在浆料制备过程中所生成的杂质，提高半固态浆料的纯度，也可定期对遗留在缓存罐中的杂质进行清除，通过开启杂质出口控制阀，可将杂质清除出缓存罐。
[0018]
本实用新型通过采用上述技术，能够在低能耗条件下连续、高效、洁净的进行半固态浆料的制备。
附图说明
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图1为本实用新型的结构示意图。
[0020]
图2为图1中螺旋管的截面示意图。
[0021]
图中：1为熔炉组件；11为电加热管；12为炉盖；13为温度传感器-；14为液位传感器-；15为抽气阀-；16为炉体；17为浆料挡板；18为推杆；19为驱动缸；2为螺旋管浆料制备组件；21为螺旋管导杆；22为炉体支撑管；23为真空阀；24为顶板；25为螺旋管；251为进料口控制阀；252为出液嘴；253为进液嘴；254为出料口控制阀；255为螺旋管流道；256为冷却管；257为加热管-；26为顶板推杆；27为液压缸；28为底板；29为出料导管；3为浆料缓存组件；31为温度传感器-；32为液位传感器-；33为抽气阀-；34为缓存罐盖；35为加热管-；36为缓存罐；37为过滤网；38为浆料出口控制阀；39为杂质出口控制阀。
具体实施方式
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下面结合附图和实例对本实用新型做进一步详细说明。
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如附图1及2所示，本实用新型所述的螺旋管半固态浆料制备集成系统，主要包括一个熔炉组件1、螺旋管浆料制备组件2、浆料缓存组件3。
[0024]
所述熔炉组件1包括炉体16、炉盖12、浆料挡板17、驱动缸19，所述炉盖12设置在炉体16顶部，炉盖12上设置有温度传感器-13、液位传感器-14、抽气阀-15，温度传感器-13可以对炉体16中的温度进行实时测定，液位传感器-14可以对炉体16中的熔体液位进行实时测定，抽气阀-15与外部抽真空机相连，可以将炉体16抽成真空，以致于金属在熔化过程中，炉体16内是真空状态，保护高温金属熔体不被空气氧化，炉体16内部设置有电加热管11，用于对炉体16的加热，炉体16底部设置有浆料挡板17，浆料挡板17通过推杆18与固定在炉体16外壁上的驱动缸19相连接。
[0025]
所述螺旋管浆料制备组件2包括螺旋管25、螺旋管导杆21、炉体支撑管22、顶板24、底板28、液压缸27，所述炉体支撑管22设置在顶板24上方，炉体支撑管22管壁上设置有真空阀23，真空阀23可将螺旋管25内的空气抽出，使螺旋管25内成真空状态，在浆料制备过程中，由于螺旋管25内没有空气，有效避免了螺旋管25内的高温金属熔体被氧化，以及空气中的杂质附入到流动中的熔体中，有效提高了浆料的洁净度，同时也能有效避免“卷气”的发生，提高了浆料的质量，使最后成形的零件中气孔大量减少，炉体支撑管22与顶板24连接处设置有进料口控制阀251，进料口控制阀251底部与螺旋管25相连接，螺旋管25螺旋缠绕在螺旋管导杆21上，螺旋管25在底板28上表面与出料导管29连接，螺旋管25与出料导管29连接处设置有出料口控制阀254，螺旋管25内部设置有加热管-257与冷却管256，加热管-257在浆料制备开始前，可实现对螺旋管25进行预热，防止最前面流入螺旋管25的浆料由于温
度急剧降低而发生冷凝；冷却管256通过冷却液可以实现将螺旋管25与流动金属熔体中的热量带走，螺旋管25上端靠近进料口处设置有出液嘴252，螺旋管25下端靠近出料口处设置有进液嘴253，这样的设置使螺旋管25内冷却液的流动方向与高温金属熔体流动方向是相反的，冷却液流向与高温金属液流向相逆，能够有效保证螺旋管25低端的温度相对较低，高端的温度相对较高，与熔体流动的温度以及浆料制备过程工艺的要求是一致的，因为通过冷却液将高温金属熔体的热量吸走，使熔体在螺旋管25由上向下流动过程中温度适当降低，才有助于半固态浆料的形成，底板28上设置有液压缸27，液压缸27通过顶板推杆26与顶板24连接，同时液压缸27可驱动顶板推杆26上下移动，从而实现顶板24的上下移动，最终实现螺旋管25螺旋角的变化，当顶板24向下运动时，螺旋管25整体受到压缩，当顶板24向上运动时螺旋管25整体受拉伸，类似弹簧结构，以此来改变螺旋管螺25旋角的大小，螺旋管25螺旋角度的改变即是对工艺参数的调整，可以使高温金属熔体流经螺旋管25的时间长短发生改变，可使熔体的流动速度发生改变，可使熔体所受到螺旋管25的剪切强度发生改变等，最终可以通过实验得出不同材料半固态浆料制备的最佳工艺参数，螺旋管导杆21设置在底板28上，在螺旋管25压缩与拉伸过程中，与顶板24上的圆孔组成圆柱运动副，对螺旋管25起导向作用。
[0026]
所述浆料缓存组件包括缓存罐36、缓存罐盖34、过滤网37，所述缓存罐36通过出料导管29与螺旋管25相连接，缓存罐盖34设置在缓存罐36顶部，缓存罐盖34上设置有抽气阀-33、温度传感器-31和液位传感器-32，缓存罐36壁内设置有加热管-35，缓存罐36内腔设置有过滤网37，过滤网37成倾斜设置，制备好的半固态浆料进入缓存罐36后需要通过过滤网37才可被利用，过滤网37有效过滤了金属熔体本身所具有的以及在浆料制备过程中所产生的杂质，提高半固态浆料的纯度，缓存罐36壁上过滤网37最低端位置处设置有杂质出口，杂质出口处设置有杂质出口控制阀39，可通过杂质出口控制阀39定期对遗留在缓存罐36中的杂质进行清除，缓存罐36底部成倾斜角，在其右下角处设置有出料口，出料口处设置有浆料出口控制阀38，缓存罐36中的半固态浆料可以通过浆料出口控制阀38进入压铸模具或者浆料接收以及浆料传输装置。
[0027]
本实用新型的具体工作过程如下。
[0028]
工作开始前，开启进料口控制阀251，通过与真空阀23相连接的外部抽真空机将螺旋管25内以及炉体支撑管22内的通道抽成真空状态，然后通过加热管-257对螺旋管25进行预热，当预热到一定温度时，开启出料口控制阀254，驱动缸19通过推杆18驱动浆料挡板17向右运动，炉体16底部的出料口开启，炉体中的高温金属熔体自炉体中流出，经过炉体支撑管22，流入螺旋管25，螺旋管25的温度迅速升高，开启冷却液控制阀，冷却液由进液嘴253进入冷却管256，将螺旋管25和高温金属熔体中的热量带走，同时高温金属熔体在重力作用下沿螺旋管25向下作螺旋运动，在流动的过程中，由于螺旋管25的特殊形状，金属熔体的流道也成螺旋形状，因此高温金属熔体在沿螺旋管25向下流动的过程中，不断的翻滚和流动，同时受螺旋管25的剪切作用，在较高强度的翻滚和剪切作用下，加之冷却管256中的冷却液对螺旋管25和金属熔体的冷却，金属熔体中刚形成的细小枝状晶，立即破碎，最后成形细小、圆整的半固态浆料，浆料由出料导管29进入浆料缓存罐36，再通过过滤网37过滤，当外部需要浆料时，可开启浆料出口控制阀38，浆料从缓存罐36底部流出。

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