铝合金半固态浆料制备装置

摘要

本发明公开了铝合金半固态浆料制备装置，涉及半固态金属加工技术领域。该铝合金半固态浆料制备装置，铝合金半固态浆料制备装置，包括保护外壳、坩埚、驱动组件以及稳流组件，所述埚转动连接在保护外壳的内部，驱动组件设置在坩埚底部与保护外壳底部内壁之间，稳流组件设置在坩埚的上表面。该铝合金半固态浆料制备装置，通过设置有驱动组件与稳流组件，避免了半固态铝合金在单一方向旋转时出现旋涡的情况，使得半固态浆料液面平稳，不会因为旋涡引起吸气，同时这种方式剪切能力强，制备的半固态铝合金材料晶粒组织细小、圆整、球化，较大地提高了半固态铝合金浆料及复合材料熔体的质量和性能。

权利要求

1.铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：包括保护外壳(1)、坩埚(2)、驱动组件(3)以及稳流组件(4)，所述坩埚(2)转动连接在保护外壳(1)的内部，驱动组件(3)设置在坩埚(2)底部与保护外壳(1)底部内壁之间，稳流组件(4)设置在坩埚(2)的上表面；

驱动组件(3)包括活动块(31)，活动块(31)固定连接在保护外壳(1)的底部内壁上，坩埚(2)的下端固定连接有支撑球(32)，活动块(31)的上表面开设有与支撑球(32)相适配的活动槽(33)，坩埚(2)以支撑球(32)为转动点在活动块(31)上旋转；

稳流组件(4)包括两个呈平行的形式均固定连接在坩埚(2)的上表面的连接杆(41)，两个连接杆(41)的上端固定连接有连接环(42)，保护外壳(1)的上表面固定连接有结构为“n”字状的支撑架(43)，连接环(42)设置在支撑架(43)的两个直板之间，支撑架(43)横板的下表面分别转动连接有两个第一齿轮(44)以及第二齿轮(45)，第二齿轮(45)啮合连接在两个第一齿轮(44)之间，两个第一齿轮(44)与第二齿轮(45)均延伸进连接环(42)的内圈，连接环(42)的内壁上设置有分别与两个第一齿轮(44)啮合连接的连接齿牙(46)，第二齿轮(45)的下表面固定连接有下端延伸进坩埚(2)内的活动轴(47)，活动轴(47)位于坩埚(2)内一端的外表面上分别固定连接有四个呈圆周阵列形式设置的稳流板(48)。

2.根据权利要求1所述的铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：所述坩埚(2)靠近活动块(31)一端的外表面上固定连接有结构为倒转直角三角状的安装块(34)，安装块(34)的斜面上镶嵌有永磁铁(35)，保护外壳(1)的底部内壁上固定连接有结构为直角梯形状且斜面面向永磁铁(35)的承载块(36)，承载块(36)的斜面上设置有电磁铁(37)。

3.根据权利要求1所述的铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：所述坩埚(2)的外表面上固定连接有连接滑杆(21)，保护外壳(1)的内壁上开设有截面为倒转“T”字状的限制滑槽(22)，连接滑杆(21)背对坩埚(2)的一端延伸进限制滑槽(22)的竖槽内，连接滑杆(21)与限制滑槽(22)滑动连接，连接滑杆(21)位于限制滑槽(22)竖槽内一端的上下两侧表面均设置有与限制滑槽(22)滑动连接的限制轮(23)。

4.根据权利要求1所述的铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：所述坩埚(2)的内壁上设置有均流组件(5)，均流组件(5)包括结构为环形状的分流块(51)，分流块(51)镶嵌在坩埚(2)的内壁上，分流块(51)背对坩埚(2)内壁的一侧开设有凹槽，分流块(51)背对坩埚(2)的一侧表面上分别固定连接有四个呈圆周阵列形式设置且结构为半圆环状的安装板(52)，安装板(52)的内圈与分流块(51)的凹槽重合。

5.根据权利要求4所述的铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：所述分流块(51)凹槽面向安装板(52)的一侧内壁上固定连接有背对分流块(51)一端贯穿出安装板(52)外表面的转动轴(53)，转动轴(53)与安装板(52)的内壁转动连接，转动轴(53)位于安装板(52)内圈与分流块(51)凹槽之间一端的外表面上分别固定连接有两个呈圆周阵列形式设置的推动板(54)，转动轴(53)位于安装板(52)外的一端上固定连接有搅拌扇叶(55)。

6.根据权利要求5所述的铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：所述推动板(54)的结构设置为“C”字张，推动板(54)的夹角设置为直角三角形。

7.根据权利要求6所述的铝合金半固态浆料制备装置，其特征在于：所述分流块(51)的凹槽设置为弧面斜槽，安装板(52)的内壁上开设有延伸出安装板(52)外表面的漏孔(56)。

说明书

铝合金半固态浆料制备装置

技术领域

[0001] 本发明涉及半固态金属加工技术领域，特别涉及铝合金半固态浆料制备装置。

背景技术

[0002] 半固态铸造技术由于其绿色环保、能有效降低生产成本，受到国内外广大学者和厂家的青睐，被公认为21世纪最有前途的加工技术，半固态金属浆料的制备是半固态成形
技术的基础和关键，它要求浆料原始组织为细小、均匀的球形非枝晶组织，而针对半固态浆
料的制备大多数采用机械搅拌法，利用搅拌棒进行强烈的搅拌，充分打碎已经凝固的树枝
状晶体，进而形成颗粒状固相均匀分布在液相中的非枝晶半固态浆料，但是搅拌棒在作圆
周运动而会使半固态浆料内产生向心力的反作用力，这样半固态浆料在反向作用力下液面
会产生旋涡，会使半固态浆料引起吸气的现象，半固态浆料更容易卷入气体和夹杂着杂质
从而产生缺陷，影响了半固态浆料生产后的质量。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供铝合金半固态浆料制备装置，能够解决单一方向旋转时出现旋涡的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：铝合金半固态浆料制备装置，包括保护外壳、坩埚、驱动组件以及稳流组件，所述埚转动连接在保护外壳的内部，驱动组件设置
在坩埚底部与保护外壳底部内壁之间，稳流组件设置在坩埚的上表面；

[0005] 驱动组件包括活动块，活动块固定连接在保护外壳的底部内壁上，坩埚的下端固定连接有支撑球，活动块的上表面开设有与支撑球相适配的活动槽，坩埚以支撑球为转动
点在活动块上旋转；

[0006] 稳流组件包括两个呈平行的形式均固定连接在坩埚的上表面的连接杆，两个连接杆的上端固定连接有连接环，保护外壳的上表面固定连接有结构为“n”字状的支撑架，连接
环设置在支撑架的两个直板之间，支撑架横板的下表面分别转动连接有两个第一齿轮以及
第二齿轮，第二齿轮啮合连接在两个第一齿轮之间，两个第一齿轮与第二齿轮均延伸进连
接环的内圈，连接环的内壁上设置有分别与两个第一齿轮啮合连接的连接齿牙，第二齿轮
的下表面固定连接有下端延伸进坩埚内的活动轴，活动轴位于坩埚内一端的外表面上分别
固定连接有四个呈圆周阵列形式设置的稳流板。

[0007] 优选的，所述坩埚靠近活动块一端的外表面上固定连接有结构为倒转直角三角状的安装块，安装块的斜面上镶嵌有永磁铁，保护外壳的底部内壁上固定连接有结构为直角
梯形状且斜面面向永磁铁的承载块，承载块的斜面上设置有电磁铁。

[0008] 优选的，所述坩埚的外表面上固定连接有连接滑杆，保护外壳的内壁上开设有截面为倒转“T”字状的限制滑槽，连接滑杆背对坩埚的一端延伸进限制滑槽的竖槽内，连接滑
杆与限制滑槽滑动连接，连接滑杆位于限制滑槽竖槽内一端的上下两侧表面均设置有与限
制滑槽滑动连接的限制轮。

[0009] 优选的，所述坩埚的内壁上设置有均流组件，均流组件包括结构为环形状的分流块，分流块镶嵌在坩埚的内壁上，分流块背对坩埚内壁的一侧开设有凹槽，分流块背对坩埚
的一侧表面上分别固定连接有四个呈圆周阵列形式设置且结构为半圆环状的安装板，安装
板的内圈与分流块的凹槽重合。

[0010] 优选的，所述分流块凹槽面向安装板的一侧内壁上固定连接有背对分流块一端贯穿出安装板外表面的转动轴，转动轴与安装板的内壁转动连接，转动轴位于安装板内圈与
分流块凹槽之间一端的外表面上分别固定连接有两个呈圆周阵列形式设置的推动板，转动
轴位于安装板外的一端上固定连接有搅拌扇叶。

[0011] 优选的，所述推动板的结构设置为“C”字张，推动板的夹角设置为直角三角形。

[0012] 优选的，所述分流块的凹槽设置为弧面斜槽，安装板的内壁上开设有延伸出安装板外表面的漏孔。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0014] (1)、该铝合金半固态浆料制备装置，通过设置有驱动组件与稳流组件，因此有驱动组件带动坩埚内的半固态铝合金进行正向搅拌，而稳流组件对坩埚内的半固态铝合金进
行反向搅拌，避免了半固态铝合金在单一方向旋转时出现旋涡的情况，使得半固态浆料液
面平稳，不会因为旋涡引起吸气，同时这种方式剪切能力强，制备的半固态铝合金材料晶粒
组织细小、圆整、球化，较大地提高了半固态铝合金浆料及复合材料熔体的质量和性能。

[0015] (2)、该铝合金半固态浆料制备装置，驱动组件采用电磁铁产生旋转磁场直接驱动，减少了中间环节，转换效率得以提高，同时由于电磁铁可以通过调节电压、电流获得大
于永久磁铁的磁场强度，坩埚旋转力矩得到大大提高，适用性更强，由于没有电动机的机械
运动，不仅消除了电动机运行时的噪声而且降低了故障率。

[0016] (3)、该铝合金半固态浆料制备装置，通过设置有限制轮与限制滑槽，使得限制轮对坩埚形成限制效果，防止了坩埚在保护外壳内旋转时出现晃动的情况，导致坩埚与保护
外壳内壁相接触的情况，进一步防止了坩埚与保护外壳之间出现机械卡死的情况，进一步
保障了坩埚旋转时的流畅性以及稳定性。

[0017] (4)、该铝合金半固态浆料制备装置，通过设置有分流组件，分流组件内的搅拌扇叶在半固态铝合金流速的冲击下进行旋转，因此由搅拌扇叶进一步增加了半固态铝合金的
剪切力，进一步提高了半固态铝合金材料晶粒组织细小、圆整、球化，保障了半固态铝合金
材料制备后的质量，同时该方式也进一步弱化了半固态浆料旋转后产生的离心力，因此进
一步保障了半固态浆料液面平稳，同时该组件运用简单方便的结构实现对自然资源的转
换，将自然资源所带来的推动力，完成增加半固态铝合金的剪切力，达到生生不息的资源利
用，结构简单，实施成本低，使得分流组件具有很好的环保价值，避免了对资源的浪费。

[0018] (5)、该铝合金半固态浆料制备装置，将推动板的结构设置为“C”字张，且推动板的夹角设置为直角三角形，通过这种方式使得推动板在被半固态铝合金推动时推动板凹面受
力大于推动板夹角面的受力，这样推动板在流动的半固态铝合金推动下持续带动转动轴旋
转，保障了该组件运行时的稳定性。

[0019] (6)、该铝合金半固态浆料制备装置，通过将分流块的凹槽设置为弧面斜槽，以及在安装板的内壁上开设有若干个延伸出安装板外表面的漏孔，通过这种方式设置当半固态
铝合金内不在进行搅拌时，位于安装板与分流块凹槽内的半固态铝合金会在惯性的作用下
沿着斜面或者漏孔排出，防止了半固态铝合金聚集在安装板或者分流块内，避免了对下次
进行半固态铝合金浆料制备时造成影响，因此保障了后期半固态铝合金浆料制备的质量。

附图说明

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

[0021] 图1为本发明铝合金半固态浆料制备装置的结构示意图；

[0022] 图2为本发明保护外壳的剖视示意图；

[0023] 图3为图2中A处放大图；

[0024] 图4为本发明活动块与支撑之间的结构示意图；

[0025] 图5为本发明活动轴的连接结构示意图；

[0026] 图6为本发明分流块的剖视结构示意图。

[0027] 附图标记1保护外壳、2坩埚、3驱动组件、4稳流组件、5均流组件、21连接滑杆、22限制滑槽、23限制轮、31活动块、32支撑球、33活动槽、34安装块、35永磁铁、36承载块、37电磁
铁、41连接杆、42连接环、43支撑架、44第一齿轮、45第二齿轮、46连接齿牙、47活动轴、48稳
流板、51分流块、52安装板、53转动轴、54推动板、55搅拌扇叶、56漏孔。

具体实施方式

[0028] 本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的
每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0029] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简
化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和
操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0030] 在本发明的描述中，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示
或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特
征的先后关系。

[0031] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体
含义。

[0032] 实施例一：

[0033] 请参阅图1‑6，本发明提供一种技术方案：铝合金半固态浆料制备装置，包括有保护外壳1、坩埚2、驱动组件3以及稳流组件4，坩埚2转动连接在保护外壳1的内部，且坩埚2的
上表面与保护外壳1的上表面平齐，驱动组件3设置在坩埚2底部与保护外壳1底部内壁之
间，稳流组件4设置在坩埚2的上表面；

[0034] 进一步地驱动组件3包括活动块31，活动块31固定连接在保护外壳1的底部内壁上，坩埚2的下端固定连接有支撑球32，活动块31的上表面开设有与支撑球32相适配的活动
槽33，因此坩埚2以支撑球32为转动点在活动块31上进行旋转；

[0035] 进一步在坩埚2靠近活动块31一端的外表面上固定连接有若干个结构为倒转直角三角状的安装块34，同时安装块34的数量根据坩埚2的实际外侧面积以及安装块34之间的
间距设置，在此不做数量上的限定，安装块34的斜面上镶嵌有永磁铁35，永磁铁35为现有结
构在此不做过多的赘述，保护外壳1的底部内壁上固定连接有与安装块34数量相同且结构
为直角梯形状的承载块36，承载块36的斜面上设置有电磁铁37，电磁铁37为现有结构在此
不做过多的赘述；

[0036] 在本实施例中将承载块36的斜面设置为面向安装块34的斜面，同时电磁铁37与永磁铁35的相对面设置有相同磁极，例如均为正磁极或者负磁极，根据磁铁同性相斥的原理
得出，因此当电磁铁37通电后产生磁性时，电磁铁37与永磁铁35之间产生相斥力，这样相斥
力会对永磁铁35形成推力，从而推动了坩埚2在保护外壳1内以支撑球32为转动点进行旋
转，因此坩埚2内的半固态铝合金在坩埚2的带动下形成离心力，从而造成半固态铝合金内
的晶粒之间互相磨损、剪切以及液体对晶粒剧烈冲刷，这样枝晶臂被打断形成了更多的细
小晶粒，其自身结构也逐渐相蔷薇形演化，同时半固态铝合金在旋转的过程会加快温度下
降的速度，这样半固态铝合金随着温度的继续下降，最终使得这种蔷薇形结构演化成更简
单的球形结构；

[0037] 通过这种方式由于采用电磁铁产生旋转磁场直接驱动，减少了中间环节，转换效率得以提高，同时由于电磁铁可以通过调节电压、电流获得大于永久磁铁的磁场强度，坩埚
2旋转力矩得到大大提高，适用性更强，由于没有电动机的机械运动，不仅消除了电动机运
行时的噪声而且降低了故障率；

[0038] 进一步地稳流组件4包括两个连接杆41，两个连接杆41呈平行的形式均固定连接在坩埚2的上表面，两个连接杆41的上端固定连接有连接环42，同时保护外壳1的上表面固
定连接有结构为“n”字状的支撑架43，连接环42设置在支撑架43的两个直板之间，支撑架43
横板的下表面分别转动连接有两个第一齿轮44以及第二齿轮45，第二齿轮45啮合连接在两
个第一齿轮44之间，同时两个第一齿轮44与第二齿轮45均设置在连接环42的内圈中，连接
环42的内壁上设置有分别与两个第一齿轮44啮合连接的连接齿牙46，因此当坩埚2进行旋
转时，坩埚2通过连接杆41同步带动了连接环42进行旋转，两个第一齿轮44在连接齿牙46的
传动下分别进行同向旋转，这样第二齿轮45在两个第一齿轮44之间进行反向旋转；

[0039] 进一步地在第二齿轮45的下表面固定连接有下端延伸进坩埚2内的活动轴47，活动轴47位于坩埚2内一端的外表面上分别固定连接有四个呈圆周阵列形式设置的稳流板
48，这样当坩埚2带动半固态铝合金进行旋转时，稳流板48在第二齿轮45的传动下进行反向
旋转，这样稳流板48在半固态铝合金内形成反向作用力，避免了半固态铝合金在单一方向
旋转时出现旋涡的情况，使得半固态浆料液面平稳，不会因为旋涡引起吸气，同时这种方式
剪切能力强，制备的半固态铝合金材料晶粒组织细小、圆整、球化，较大地提高了半固态铝
合金浆料及复合材料熔体的质量和性能；

[0040] 本方案同时提供实施例二：

[0041] 请参阅图2‑3，实施例二是在实施例一的基础上做出相对应的改进，进一步在坩埚2的外表面上固定连接有若干个连接滑杆21，连接滑杆21的数量根据坩埚2外圈面积进行设
置在此不做数量上的限定，同时保护外壳1的内壁上开设有截面为倒转“T”字状的限制滑槽
22，同时连接滑杆21背对坩埚2的一端延伸进限制滑槽22的竖槽内，连接滑杆21与限制滑槽
22滑动连接，连接滑杆21位于限制滑槽22竖槽内一端的上下两侧表面均设置有与限制滑槽
22滑动连接的限制轮23；

[0042] 通过这种这种方式使得限制轮23对坩埚2形成限制效果，防止了坩埚2在保护外壳1内旋转时出现晃动的情况，导致坩埚2与保护外壳1内壁相接触的情况，进一步防止了坩埚
2与保护外壳1之间出现机械卡死的情况，进一步保障了坩埚2旋转时的流畅性以及稳定性；

[0043] 本方案同时提供实施例三：

[0044] 请参阅图1‑6，实施例三是在实施例一以及实施例二的基础上做出相对应的改进，进一步在坩埚2的内壁上设置有均流组件5，均流组件5包括若干个结构为环形状的分流块
51，分流块51镶嵌在坩埚2的内壁上，同时分流块51的数量根据坩埚2的实际深度进行设置
在此不做数量上的限定，同时分流块51背对坩埚2内壁的一侧开设有凹槽，分流块51背对坩
埚2的一侧表面上分别固定连接有四个呈圆周阵列形式设置且结构为半圆环状的安装板
52，安装板52的内圈与分流块51的凹槽重合，分流块51凹槽面向安装板52的一侧内壁上固
定连接有背对分流块51一端贯穿出安装板52外表面的转动轴53，转动轴53与安装板52的内
壁转动连接，转动轴53位于安装板52内圈与分流块51凹槽之间一端的外表面上分别固定连
接有两个呈圆周阵列形式设置的推动板54，转动轴53位于安装板52外的一端上固定连接有
搅拌扇叶55，因此当半固态铝合金受到离心力沿着坩埚2内壁滑动时，半固态铝合金同样会
沿着分流块51的凹槽滑动，因此半固态铝合金会对转动轴53上的推动板54形成推动力，这
样推动板54会推动转动轴53进行旋转，这样转动轴53同步带动了搅拌扇叶55进行转动，从
而由搅拌扇叶55进一步增加了半固态铝合金的剪切力，进一步提高了半固态铝合金材料晶
粒组织细小、圆整、球化，保障了半固态铝合金材料制备后的质量，同时该方式也进一步弱
化了半固态浆料旋转后产生的离心力，因此进一步保障了半固态浆料液面平稳；

[0045] 在本实施例中进一步将推动板54的结构设置为“C”字张，且推动板54的夹角设置为直角三角形，通过这种方式使得推动板54在被半固态铝合金推动时推动板54凹面受力大
于推动板54夹角面的受力，这样推动板54在流动的半固态铝合金推动下持续带动转动轴53
旋转，保障了该组件运行时的稳定性；

[0046] 同时在本实施例中分流块51的凹槽设置为弧面斜槽，在安装板52的内壁上开设有若干个延伸出安装板52外表面的漏孔56，漏孔56根据安装板52实际的长度进行设置在此不
做数量上的限定，通过这种方式设置当半固态铝合金内不在进行搅拌时，位于安装板52与
分流块51凹槽内的半固态铝合金会在惯性的作用下沿着斜面或者漏孔56排出，防止了半固
态铝合金聚集在安装板52或者分流块51内，避免了对下次进行半固态铝合金浆料制备时造
成影响，因此保障了后期半固态铝合金浆料制备的质量。

[0047] 工作原理：当铝合金半固态浆料制备装置使用时；

[0048] 第一步：电磁铁37通电后产生磁性时，电磁铁37与永磁铁35之间产生相斥力，这样相斥力会对永磁铁35形成推力，从而推动了坩埚2在保护外壳1内以支撑球32为转动点进行
旋转，因此坩埚2内的半固态铝合金在坩埚2的带动下形成离心力，从而造成半固态铝合金
内的晶粒之间互相磨损、剪切以及液体对晶粒剧烈冲刷；

[0049] 第二步：坩埚2进行旋转时，坩埚2通过连接杆41同步带动了连接环42进行旋转，两个第一齿轮44在连接齿牙46的传动下分别进行同向旋转，这样第二齿轮45在两个第一齿轮
44之间进行反向旋转，稳流板48在第二齿轮45的传动下进行反向旋转，稳流板48在半固态
铝合金内形成反向作用力，避免了半固态铝合金在单一方向旋转时出现旋涡的情况；

[0050] 第三步：半固态铝合金受到离心力沿着坩埚2内壁滑动时，半固态铝合金同样会沿着分流块51的凹槽滑动，因此半固态铝合金会对转动轴53上的推动板54形成推动力，这样
推动板54会推动转动轴53进行旋转，这样转动轴53同步带动了搅拌扇叶55进行转动，对坩
埚2内的半固态铝合金进行二次搅拌。

[0051] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作
出各种变化。