连续制备金属粉末半固态浆料的制造设备制造技术

本发明专利技术提供一种连续制备金属粉末半固态浆料的制造设备，其包括机架、花键电机、第一液压缸、过渡轴、变螺距螺杆、浆料制备筒、直角转接筒、半固态浆料储备缸、电磁加热搅拌器以及第二液压缸。本发明专利技术的第一道工序为利用变螺距螺杆和浆料制备筒外围的电磁加热搅拌器对金属粉末充分均匀搅拌加热，实现半固态浆料的第一次搅拌加热；经过第一道工序后，进入第二道工序，浆料被挤入配备有电磁加热搅拌器的浆料储备缸对浆料进行二次搅拌和一定时间的保温，半固态浆料内部的枝晶在第二道工序中会被球化成均匀分布的球状晶；最后利用金属熔体轴向阀和液压缸将浆料送入成形加工设备。阀和液压缸将浆料送入成形加工设备。阀和液压缸将浆料送入成形加工设备。

【技术实现步骤摘要】
连续制备金属粉末半固态浆料的制造设备


[0001]本专利技术涉及固态浆料成形领域，具体地涉及一种连续制备金属粉末半固态浆料的制造设备。

技术介绍

[0002]固态成形的零件使用性能好，但需要较多加工工序，且受到加工设备的限制，只能生产形状不太复杂的零件；液态成形时，生产复杂的零件只需要较少的工序，但其使用性能却不如固相成形的零件可靠，且难以避免铸造缺陷。半固态成形技术兼有液态和固态金属成形的优良特性，而半固态粉末成形同时具有粉末冶金和半固态成形的优点，打破了传统的枝晶凝固模式，其所制备的成品材料具有晶粒微小、尺寸均匀、变形抗力小、成形工艺流程短等显著优点。作为一种先进的金属加工方法，半固态加工技术可以制造复杂的零件，而且其使用性能可以和锻造零件相媲美。金属材料在半固态状态下就像触变的流体，具有粘塑性特征。在无剪切应力作用时，浆料近似于固体；但在剪切应力作用时，浆料粘度开始降低，具有剪切稀化效应。因此制备半固态组织的关键是获取球形或近球形、均匀分布于液相中的固相颗粒浆料。

技术实现思路

[0003]为了克服现有的传统半固态成形技术的局限，提高半固态成形技术从浆料的制备和生产加工成具体产品的效率，本专利提供一种金属粉末半固态浆料连续制备设备，其能够生产出晶粒度小、晶粒分布均匀和固相分数可控的高质量半固态浆料，并且可以在制备好浆料的第一时间通过自带的传送结构送入加工成形设备中，使得从半固态浆料的制备和成形一步到位，并且半固态浆料的制备是连续的，保证了成形加工设备的高效率生产。
[0004]具体地，本专利技术提供一种连续制备金属粉末半固态浆料的制造设备，其包括机架、花键电机、第一液压缸、过渡轴、变螺距螺杆、浆料制备筒、直角转接筒、半固态浆料储备缸、电磁加热搅拌器以及第二液压缸；
[0005]所述花键电机、第一液压缸以及过渡轴借助于固定支架固定在机架上，所述花键电机的输出轴借助于过渡轴和第一液压缸的双头活塞连接所述变螺距螺杆的第一端，所述变螺距螺杆的第二端的外部设置所述浆料制备筒，所述浆料制备筒的第二端借助于所述直角转接筒连接所述半固态浆料储备缸的入口端，所述半固态浆料储备缸连通用于二次搅拌并保温的电磁加热搅拌器的第一端，所述电磁加热搅拌器的第二端连接第二液压缸的活塞，所述半固态浆料储备缸的出口端连接成形加工设备，所述半固态浆料储备缸的出口端设置有阻止浆料流出的金属熔体轴向阀；
[0006]双头活塞为空心结构，双头活塞的两端伸出第一液压缸，双头活塞的两端加工有用于安装活塞端盖的外螺纹，所述过渡轴为中间部分粗两端细的阶梯轴，所述过渡轴的第一端设置有用于借助刚性联轴器与变螺距螺杆连接的销钉孔，所述过渡轴的第二端设置有用于与花键电机连接传递扭矩的花键，所述过渡轴安装在第一液压缸的双头活塞内，所述
过渡轴的两端分别安装有角接触球轴承，并在活塞端盖的作用下限定其相对于双头活塞的轴向移动自由度；
[0007]所述浆料制备筒靠近第一端的外壁上设置有一个用于安装金属粉末料斗的空心的第一圆柱凸台，所述浆料制备筒第一端与空心端盖螺纹连接起到封闭作用，浆料制备筒第二端设置有一个曲面和圆柱面相结合的第二圆柱凸台，第二圆柱凸台与直角转接筒螺纹连接，所述浆料制备筒的外壁上均匀包覆有用来控制粉末温度和固液状态的电磁加热搅拌器；
[0008]所述变螺距螺杆外圈设置有螺纹段，所述螺纹段的前段、中段以及后段分别设置有螺距不同的螺纹，螺距不同的螺纹用于给处于不同融化阶段的金属粉末施加不同程度的搅拌并完成输送功能，所述变螺距螺杆的第一端设置有与刚性联轴器连接的销孔，所述变螺距螺杆的第二端设置有锥形头，所述锥形头上开设有用于挤出浆料的槽，所述锥形头和螺纹段之间设置有一个台阶，所述台阶整体为锥形，台阶靠近锥形头的部分为圆柱结构，台阶靠近螺纹段的部分为锥面，所述变螺距螺杆安装有防止浆料回流的止回阀；所述止回阀为圆柱结构，所述止回阀的第一端设置有与变螺距螺杆的台阶的锥面配合的锥形孔，所述止回阀的第二端设置有圆孔，圆孔直径大于变螺距螺杆台阶圆柱结构的直径，从而使浆料向变螺距螺杆锥形头方向输送时推动止回阀向前通过锥形头周向的槽流出，而当浆料储备缸的活塞推动浆料流向成形加工设备时，止回阀反向移动，止回阀的锥形孔与变螺距螺杆的锥形台阶接触进而限制浆料的回流；
[0009]在生产时，金属粉末由金属粉末料斗进入浆料制备筒并在电磁加热搅拌器的作用下融化，处于不同融化阶段的金属粉末施加不同程度的搅拌并完成输送，一边熔化一边搅拌的金属粉末开始变成半固态并在变螺距螺杆螺纹的作用下输送到直角转接筒的第一端，此时改变第一液压缸内的油压推动双头活塞沿轴向移动进而推动变螺距螺杆并结合在变螺距螺杆锥形头端安装的止回阀将半固态浆料从直角转接筒的第一端推入半固态浆料储备缸，止回阀阻止浆料回流入浆料制备筒，金属熔体轴向阀阻止浆料流出半固态浆料储备缸，电磁加热搅拌器以半固态温度区间内的一定温度搅拌，经过一定时间搅拌后开始保温使浆料的组织均匀结晶，最后，改变第二液压缸的油压使第二液压缸提供的压力大于金属熔体轴向阀的阻力，推动第二液压缸的活塞将半固态浆料经过金属熔体轴向阀进入成形加工设备。
[0010]优选地，所述直角转接筒的第一端设置有锥面和圆柱面相结合的凸台，凸台周向设置有等距分布的用于将直角转接筒与浆料制备筒连接的螺孔，凸台的内部靠近端面部分为圆柱孔，圆柱孔的直径等于浆料制备筒的内径，与圆柱孔相邻部分为与变螺距螺杆锥形头尺寸一致的锥孔，直角转接筒内部设置有多个与锥孔连接的圆形流道孔，直角转接筒的第二端设置有一个圆台，所述圆台轴向分布有四个用于与浆料储备缸连接的螺孔。
[0011]优选地，所述半固态浆料储备缸的内部是用于储放半固态浆料的空心结构，所述半固态浆料储备缸的出口端设置有一个圆柱凸台，所述圆柱凸台的内部为与缸体内部连通的圆孔，圆柱凸台在上部以及两个侧部设置有分别与金属熔体止回阀连接、与直角转接筒连接以及与浆料储备缸端盖连接的螺纹孔；
[0012]所述浆料储备缸的内部安装有活塞，活塞的推杆部分的端部设置有一个与第二液压缸的活塞螺纹连接的圆柱凸台。
[0013]优选地，所述金属熔体轴向阀包括阀门外壳、滚珠花键套、花键塞、阀门入口挡套、导向杆以及弹簧；
[0014]所述阀门外壳的两端各自设置有一个圆柱凸台，圆柱凸台的轴向设置有等距分布的螺纹孔，圆柱凸台的一端与浆料储备缸相连接，圆柱凸台的第二端将半固态浆料输送到成形加工设备的管道相连接；阀门外壳的第一端内部设置有三个周向分布的矩形支撑杆，三个矩形支撑杆相交于阀门外壳的圆心，圆心相交位置设置有一个第三圆柱凸台，第三圆柱凸台内部是一个贯穿的螺纹孔；
[0015]所述滚珠花键套的内部周向设置有三个花键，滚珠花键套的一端内部底部设置有一个用于限定弹簧摆动的圆形凹槽，所述滚珠花键套的外底面设置有一个外部是螺纹结构且内部空心贯穿花键套的螺杆，所述螺杆与所述阀门外壳的第三圆柱凸台配合连接，第三圆柱凸台的两侧各安装一个螺母于花键套的凸台螺杆上，所述螺母用于定位所述螺杆与阀门外壳三个支撑杆上的圆柱凸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续制备金属粉末半固态浆料的制造设备，其特征在于：其包括机架、花键电机、第一液压缸、过渡轴、变螺距螺杆、浆料制备筒、直角转接筒、半固态浆料储备缸、电磁加热搅拌器以及第二液压缸；所述花键电机、第一液压缸以及过渡轴借助于固定支架固定在机架上，所述花键电机的输出轴借助于过渡轴和第一液压缸的双头活塞连接所述变螺距螺杆的第一端，所述变螺距螺杆的第二端的外部设置所述浆料制备筒，所述浆料制备筒的第二端借助于所述直角转接筒连接所述半固态浆料储备缸的入口端，所述半固态浆料储备缸连通用于二次搅拌并保温的电磁加热搅拌器的第一端，所述电磁加热搅拌器的第二端连接第二液压缸的活塞，所述半固态浆料储备缸的出口端连接成形加工设备，所述半固态浆料储备缸的出口端设置有阻止浆料流出的金属熔体轴向阀；双头活塞为空心结构，双头活塞的两端伸出第一液压缸，双头活塞的两端加工有用于安装活塞端盖的外螺纹，所述过渡轴为中间部分粗两端细的阶梯轴，所述过渡轴的第一端设置有用于借助刚性联轴器与变螺距螺杆连接的销钉孔，所述过渡轴的第二端设置有用于与花键电机连接传递扭矩的花键，所述过渡轴安装在第一液压缸的双头活塞内，所述过渡轴的两端分别安装有角接触球轴承，并在活塞端盖的作用下限定其相对于双头活塞的轴向移动自由度；所述浆料制备筒靠近第一端的外壁上设置有一个用于安装金属粉末料斗的空心的第一圆柱凸台，所述浆料制备筒第一端与空心端盖螺纹连接起到封闭作用，浆料制备筒第二端设置有一个曲面和圆柱面相结合的第二圆柱凸台，第二圆柱凸台与直角转接筒螺纹连接，所述浆料制备筒的外壁上均匀包覆有用来控制粉末温度和固液状态的电磁加热搅拌器；所述变螺距螺杆外圈设置有螺纹段，所述螺纹段的前段、中段以及后段分别设置有螺距不同的螺纹，螺距不同的螺纹用于给处于不同融化阶段的金属粉末施加不同程度的搅拌并完成输送功能，所述变螺距螺杆的第一端设置有与刚性联轴器连接的销孔，所述变螺距螺杆的第二端设置有锥形头，所述锥形头上开设有用于挤出浆料的槽，所述锥形头和螺纹段之间设置有一个台阶，所述台阶整体为锥形，台阶靠近锥形头的部分为圆柱结构，台阶靠近螺纹段的部分为锥面，所述变螺距螺杆安装有防止浆料回流的止回阀；所述止回阀为圆柱结构，所述止回阀的第一端设置有与变螺距螺杆的台阶的锥面配合的锥形孔，所述止回阀的第二端设置有圆孔，圆孔直径大于变螺距螺杆台阶圆柱结构的直径，从而使浆料向变螺距螺杆锥形头方向输送时推动止回阀向前通过锥形头周向的槽流出，而当浆料储备缸的活塞推动浆料流向成形加工设备时，止回阀反向移动，止回阀的锥形孔与变螺距螺杆的锥形台阶接触进而限制浆料的回流；在生产时，金属粉末由金属粉末料斗进入浆料制备筒并在电磁加热搅拌器的作用下融化，处于不同融化阶段的金属粉末施加不同程度的搅拌并完成输送，一边熔化一边搅拌的金属粉末开始变成半固态并在变螺距螺杆螺纹的作用下输送到直角转接筒的第一端，此时改变第一液压缸内的油压推动双头活塞沿轴向移动进而推动变螺距螺杆并结合在变螺距螺杆锥形头端安装的止回阀将半固态浆料从直角转接筒的第一端推入半固态浆料储备缸，止回阀阻止浆料回流入浆料制备筒，金属熔体轴向阀阻止浆料流出半固态浆料储备缸，电磁加热搅拌器以半固态温度区间内的一定温度搅拌，经过一定时间搅拌后开始保温使浆料
的组织均匀结晶，最后，改变第二液压缸的油压使第二液压缸提供的压力大于金属熔体轴向阀的阻力，推动第二液压缸的活塞将半固态浆料经过金属熔体轴向阀进入成形加工设备。2.根据权利要求1所述的连续制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永刚，赵熠堃，赵滨，敖金磊，黄鑫磊，尚虎城，何轩，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：