一種帶分流楔的扁管式阻尼冷管。包括有扁形管狀阻尼冷管，環(huán)繞在扁形管的管壁安裝了冷卻水管和加熱線圈，該阻尼冷管的上方有一盛裝金屬熔體的較大截面積的容器，阻尼冷管的下方，即出口處設(shè)有上部為楔形的楔形桿，楔形桿的軸線平行于扁形管的長(zhǎng)邊，安裝在出口的中間。合金溶體（合金溶體在液相線溫度以上幾度）通過(guò)阻尼冷管，合金熔體在阻尼冷管中的流動(dòng)速度較快，合金溶體在管壁的冷卻下形成許多細(xì)小的晶核。晶核形成后，將迅速長(zhǎng)大，由于合金熔體的沖擊，使長(zhǎng)大到一定尺寸的晶粒從管壁上脫離進(jìn)入合金熔體。當(dāng)合金熔體通過(guò)分流楔時(shí)，合金熔體被攪拌，從而獲得較均勻的半固態(tài)漿料。該阻尼冷管避免了高溫熔體與空氣接觸而氧化，特別適用于鎂合金。具有工藝簡(jiǎn)單、不需要外加動(dòng)力、冷卻強(qiáng)度可控性好的優(yōu)點(diǎn)。（*該技術(shù)在2014年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種帶分流楔的扁管式阻尼冷管。
技術(shù)介紹
半固態(tài)金屬加工技術(shù)(Semi-Solid Metal Forming or Semi-Solid Metal Process，簡(jiǎn)稱(chēng)SSM)是金屬在凝固過(guò)程中，進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌或通過(guò)控制凝固條件，破碎所生成的樹(shù)枝晶或抑制樹(shù)枝晶的生成，獲得具有等軸或近似于等軸、均勻、細(xì)小的初生相，初生相均勻分布于液相中的懸浮半固態(tài)漿料。此種漿料在外力的作用下，即使固相率達(dá)到60％仍具有較好的流動(dòng)性。可以利用壓鑄、擠壓、模鍛等工藝進(jìn)行加工成形。半固態(tài)加工技術(shù)的工藝路線主要有兩類(lèi)一類(lèi)是將制備的半固態(tài)漿料在保持其半固態(tài)溫度的條件下直接成形，通常被稱(chēng)為流變鑄造或流變成形(Rheo-castingor Rheo-moulding)；另一類(lèi)是將半固態(tài)漿料先制備成具有非枝晶組織的坯料。再根據(jù)產(chǎn)品尺寸下料，然后將坯料重新加熱到半固態(tài)溫度成形，通常被稱(chēng)為觸變成形(Thixo-forming or Thixo-moulding)。對(duì)于觸變成形，由于具有非枝晶組織的坯料重新加熱到半固態(tài)時(shí)能保持一定的形狀，便于輸送，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，觸變成形工藝路線在工業(yè)中較早的得到了應(yīng)用。對(duì)于流變鑄造，由于將制備的半固態(tài)漿料直接成形，具有高效、節(jié)能、短流程的特點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展很快，這是半固態(tài)加工技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的方向。從1990年召開(kāi)第一屆半固態(tài)國(guó)際會(huì)議，至今已召開(kāi)了七次專(zhuān)門(mén)國(guó)際會(huì)議。最近三屆會(huì)議的特點(diǎn)是1998年召開(kāi)的第五屆國(guó)際會(huì)議有大批工業(yè)界人士參加，將半固態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用推向一個(gè)高潮；2000年召開(kāi)的第六屆半固態(tài)國(guó)際會(huì)議上出現(xiàn)了不少實(shí)用技術(shù)及方法；而在2002年召開(kāi)的第七屆半固態(tài)國(guó)際會(huì)議上涌現(xiàn)出了大批實(shí)用技術(shù)及方法，其中絕大部分是有關(guān)半固態(tài)金屬漿料的制備新方法。同時(shí)，也將直接流變鑄造或流變成形提到一個(gè)相當(dāng)高的位置。目前，工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的是觸變成形工藝路線。而它存在一些不足，如流程較長(zhǎng)。為此，如何進(jìn)一步簡(jiǎn)化加工工藝流程和進(jìn)一步降低加工成本，是促進(jìn)半固態(tài)加工技術(shù)廣泛的應(yīng)用的基礎(chǔ)。半固態(tài)金屬漿料的制備是半固態(tài)加工技術(shù)的核心，因此近些年來(lái)，出現(xiàn)了許多制備半固態(tài)金屬漿料的新工藝、新技術(shù)、新裝置。在半固態(tài)金屬漿料的制備方面，有雙螺旋攪拌法、冷卻斜槽法、控制冷卻速度的近液相線鑄造法、新MIT法、不同液體混合制備法等，下面主要介紹其中的兩種方法(1)冷卻斜槽法(Cooling Slope) 冷卻斜槽是日本宇部株式會(huì)社開(kāi)發(fā)新工藝，已在歐洲申請(qǐng)了專(zhuān)利。其原理為將略高于液相線溫度的熔融金屬倒在冷卻斜槽上，由于斜槽的冷卻作用，在斜槽壁上有細(xì)小的晶粒形核長(zhǎng)大，金屬熔體的沖擊使晶粒從斜槽壁上脫離進(jìn)入容器。控制容器溫度，即緩慢冷卻，冷卻到一定的半固態(tài)溫度后保溫，達(dá)到要求的固相體積分?jǐn)?shù)，隨后可進(jìn)行流變成形或觸變成形。(2)“新MIT工藝”法是由MIT的Flemings等人提出，其工藝過(guò)程為用帶有冷卻作用的攪拌器插入溫度在液相線溫度以上幾度的合金溶體中，進(jìn)行攪拌。攪拌數(shù)秒鐘后，熔體溫度降低到對(duì)應(yīng)只有幾個(gè)百分?jǐn)?shù)的固相分?jǐn)?shù)時(shí)，把攪拌器取出。合金溶體在液相線溫度下，由于攪拌與冷卻的共同作用，導(dǎo)致了熔體體積中合金晶粒的過(guò)冷形核，而且固相合金晶粒在熔體中分布均勻。再迅速冷卻合金熔體，就能獲得較理想的半固態(tài)漿料。MIT最近的實(shí)驗(yàn)研究表明，影響形成非枝晶半固態(tài)漿料的重要因素是合金的快速冷卻和熱傳導(dǎo)。在一定的攪拌速度下，能獲得半固態(tài)組織，進(jìn)一步提高攪拌速度對(duì)產(chǎn)生球形晶粒沒(méi)有太大影響，而且當(dāng)攪拌時(shí)間為2秒時(shí)就能產(chǎn)生非枝晶半固態(tài)漿料。當(dāng)合金溫度低于液相線溫度時(shí)，攪拌對(duì)最終的微觀組織沒(méi)有太大影響。上述兩種方法及其設(shè)備的主要缺點(diǎn)是，高溫熔體在攪拌過(guò)程中或在冷卻斜槽上流動(dòng)中易與空氣接觸，以及冷卻強(qiáng)度不易控制從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；此外，需要外加動(dòng)力，加大生產(chǎn)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種冷卻強(qiáng)度可控性好、不需要外加動(dòng)力、避免高溫熔體與空氣接觸的帶分流楔的扁管式阻尼冷管。該扁管式阻尼冷管能適應(yīng)各種不同的合金溶體的要求和流量的需要而進(jìn)行制備半固態(tài)合金漿料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采取以下技術(shù)方案一種帶分流楔的扁管式阻尼冷管，包括有扁形管狀阻尼冷管，環(huán)繞在扁形管的管壁安裝了冷卻水管和加熱線圈，該阻尼冷管的上方有一盛裝金屬熔體的較大截面積的容器，阻尼冷管的下方，即出口處設(shè)有上部為楔形的楔形桿，楔形桿的軸線平行于扁形管的長(zhǎng)邊，安裝在出口的中間。在本技術(shù)中，阻尼冷管是一個(gè)扁形管，目的是增加金屬熔體與冷管的接觸面積，從而增加對(duì)流動(dòng)金屬熔體的冷卻效果。楔形桿可以形成阻尼作用。本技術(shù)的帶分流楔的扁管式阻尼冷管在使用過(guò)程中，使盛裝在阻尼冷管上方容器中的合金溶體(合金溶體在液相線溫度以上幾度)通過(guò)該阻尼冷管，由于阻尼冷管截面面積較小，合金熔體在冷管中的流動(dòng)速度較快。合金溶體通過(guò)阻尼冷管時(shí)，合金溶體在管壁的冷卻下形成許多細(xì)小的晶核。晶核形成后，將迅速長(zhǎng)大，由于合金熔體的沖擊，使長(zhǎng)大到一定尺寸的晶粒從管壁上脫離進(jìn)入合金熔體。當(dāng)合金熔體通過(guò)在阻尼冷管下方的分流楔時(shí)，合金熔體被攪拌，從而獲得較均勻的半固態(tài)漿料。獲得的半固態(tài)漿料流入下方的容器。流入下方的容器的半固態(tài)漿料，根據(jù)需要可以進(jìn)行保護(hù)。半固態(tài)漿料可直接進(jìn)行流變鑄造或流變成形，也可制備成坯料。在本技術(shù)的帶分流楔的扁管式阻尼冷管管壁中，安裝有冷卻水管和加熱線圈。所述的冷卻水管和加熱線圈呈內(nèi)外排列，且冷卻水管和加熱線圈可分兩組或三組，每組冷卻水管和加熱線圈都可以獨(dú)立控制，以便更好的調(diào)節(jié)沿扁形管軸線方向的冷卻速度或加熱能力分布。由于阻尼冷管周?chē)O(shè)有冷卻系統(tǒng)(即管壁中設(shè)有冷卻管)，而且冷卻水管分兩組或三組。因此，可以有效地調(diào)節(jié)合金熔體的冷卻速度，即調(diào)節(jié)出口處半固態(tài)漿料的固相體積分?jǐn)?shù)。同時(shí)，可以控制阻尼冷管下方的容器溫度，從而一步調(diào)節(jié)半固態(tài)漿料的固相體積分?jǐn)?shù)，獲得設(shè)定固相體積分?jǐn)?shù)的半固態(tài)漿料。當(dāng)阻尼冷管內(nèi)管壁由于溫度過(guò)低，有大量合金凝固在阻尼冷管內(nèi)管壁時(shí)，可以通過(guò)加熱系統(tǒng)(即管壁中設(shè)有加熱線圈)來(lái)清除凝固在管壁的合金。在本技術(shù)的帶分流楔的扁管式阻尼冷管中，所述的阻尼冷管的截面為扁長(zhǎng)圓形，即其兩長(zhǎng)邊為直邊、兩短邊為圓弧邊。扁長(zhǎng)圓形截面能增加截面的周長(zhǎng)，從而增加了管壁的冷卻作用。在本技術(shù)的帶分流楔的扁管式阻尼冷管中，所述的楔形桿的截面為菱形，兩對(duì)角線的比值大于4，兩對(duì)角線的比值優(yōu)選為4-8，四個(gè)角均為圓弧過(guò)度。在本技術(shù)的帶分流楔的扁管式阻尼冷管中，所述的加熱線圈環(huán)繞在管壁內(nèi)的里層，冷卻管環(huán)繞在管壁內(nèi)的外層。加熱線圈的作用一是能精確的調(diào)節(jié)冷卻效果；二是能加熱熔化和清理阻尼冷管中的殘留合金。在本技術(shù)的帶分流楔的扁管式阻尼冷管中，該阻尼冷管的上方有一盛裝金屬熔體的較大截面積的容器，該容器與靜置爐相連接，由靜置爐或保溫爐連續(xù)提供金屬熔體。容器的截面積與冷管截面積的比值應(yīng)大于10，容器的截面積與冷管截面積的比值優(yōu)選為20-50，容器中的合金熔體應(yīng)保持一定的高度。阻尼冷管中的合金熔體流動(dòng)速度與容器中合金熔體的高度是密切相關(guān)，容器中合金熔體的高度(壓頭)是阻尼冷管中合金熔體流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，因此要求容器中液面高度穩(wěn)定。具體液面高度與合金和工藝要求有關(guān)，需要實(shí)驗(yàn)確定。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 1、合金熔體是在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種帶分流楔的扁管式阻尼冷管，其特征在于：包括有扁形管狀阻尼冷管，環(huán)繞在扁形管的管壁安裝了冷卻水管和加熱線圈，該阻尼冷管的上方有一盛裝金屬熔體的較大截面積的容器，阻尼冷管的下方，即出口處設(shè)有上部為楔形的楔形桿，楔形桿的軸線平行于扁形管的長(zhǎng)邊，安裝在出口的中間。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝水生，賀金宇，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京有色金屬研究總院，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：11[中國(guó)|北京]
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