CN110438342A - 半固态制浆方法及铝合金零件制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半固态制浆技术领域，提供一种半固态制浆方法及铝合金零件制备方法，包括如下步骤：步骤一，提供一固态的铝合金；步骤二，加热该固态的铝合金，得到熔融金属液；步骤三，提供一容器，盛放该熔融金属液；步骤四，将该容器置于密闭空间内，进行密封隔绝；步骤五，将该密闭空间内的空气抽出；步骤六，在该密闭空间内搅拌熔融金属液，至所述熔融金属液冷却得到半固态浆料。本发明提供的半固态制浆方法及铝合金零件制备方法，采用真空环境下，对熔融金属液进行搅拌冷却，降低了半固态浆料中的金属氧化物和气泡含量，进而能够减小铝合金零件中的氧化、气孔等缺陷，提高铝合金零件的结构强度和表面性能。

Description

半固态制浆方法及铝合金零件制备方法

技术领域

本发明涉及半固态制浆技术领域，尤其提供一种半固态制浆方法及铝合金零件制备方法。

背景技术

铝合金是有色合金，具有较好的强度、韧性、导电性、导热性，常用作结构材料，在航空航天、电子工业、汽车制造领域得到了广泛的应用；但铝合金抗拉强度低、硬度低、耐腐蚀性差，使其在工业上的应用受到了限制。

当前铝合金半固态制浆虽然得到了一定的应用，但是半固态铝合金浆料中易出现氧化、气孔等缺陷，导致铝合金零件的力学性能下降。现有的铝合金半固态浆料制备方法中，通常是先将铝合金加热至半固态，然后通过高速搅拌，将半固态浆料中的树状结晶打散呈球状结晶，提高铝合金半固态浆料的流动性和表面性能。但在搅拌过程中，随着球状结晶的生成，其反应活性增加，易与氧化性物质(氧气、水分子等)反应生成金属氧化物和氢气等，使得半固态浆料中存在金属氧化物、气泡等，致使生产的铝合金零件存在氧化、气孔等缺陷，影响铝合金零件的结构强度和表面性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半固态制浆方法，旨在解决现有技术中的半固态浆料中存在金属氧化物、气泡等，致使生产的铝合金零件存在氧化、气孔等缺陷，影响铝合金零件的结构强度和表面性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种半固态制浆方法，包括如下步骤：

步骤一，提供一固态的铝合金；

步骤二，加热该固态的铝合金，得到熔融金属液；

步骤三，提供一容器，盛放该熔融金属液；

步骤四，将该容器置于密闭空间内，进行密封隔绝；

步骤五，将该密闭空间内的空气抽出；

步骤六，在该密闭空间内搅拌熔融金属液，至所述熔融金属液冷却得到半固态浆料。

进一步地，在步骤二中，加热固态的铝合金，制得的熔融金属液温度为630℃～680℃。

进一步地，在步骤五中，将所述密闭空间内的空气抽出，至所述密闭空间内气压小于等于1kPa。

进一步地，在步骤四中还包括：将容器放置于所述密闭空间内对应的搅拌位置，并将所述容器锁定于密闭空间的底面上。

进一步地，在步骤六中，还包括检测所述容器内半固态浆料的温度，并搅拌所述半固态浆料至其温度下降至580℃～610℃。

进一步地，在步骤六中，搅拌熔融金属液包括步骤：

提供一具有中空内腔的搅拌棒，以搅拌熔融金属液，并吸收熔融金属液的热量以降低熔融金属液的温度；

提供一气源向所述搅拌棒的中空内腔通入冷却气体，用于对搅拌棒进行冷却；

提供一排气管与中空内腔连通，用于将所述中空内腔内的气体排出至所述密闭空间外。

进一步地，所述搅拌棒搅拌所述熔融金属液时，控制所述熔融金属液降温速度在15℃/min～150℃/min。

进一步地，所述搅拌棒的转速为1200r/min～2100r/min。

进一步地，还包括：

步骤七：释放所述密闭空间内的真空，打开所述密闭空间。

本发明还提供一种铝合金零件制备方法，包括使用所述的半固态制浆方法制备的半固态浆料进行浇注得到铝合金零件。

本发明的有益效果：

本发明提供的半固态制浆方法及铝合金零件制备方法，采用真空环境下，对熔融金属液进行搅拌冷却，降低了半固态浆料中的金属氧化物和气泡含量，进而能够减小铝合金零件中的氧化、气孔等缺陷，提高铝合金零件的结构强度和表面性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的半固态制浆方法的流程图一；

图2为本发明实施例提供的半固态制浆方法的流程图二；

图3为本发明实施例提供的半固态制浆方法的设备示意图；

图4为本发明实施例提供的铝合金零件制备方法的流程图；

图5为图3中真空搅拌装置的结构示意图一；

图6为图3中真空搅拌装置的结构示意图二；

图7为图3中真空搅拌装置的结构示意图三；

图8为图5中护罩的结构示意图；

图9为图3中输送机构的结构示意图。。

其中，图中各附图标记：

1—模具、10—熔融装置、11—熔炉、20—真空搅拌装置、21—密封机构、211—基座、2111—卡合位、212—护罩、221—真空管、23—搅拌机构、231—搅拌棒、232—第一驱动件、241—气管外管、25—夹持机构、251—第三驱动件、252—压块、26—汤勺、27—第二驱动件、30—输送机构、31—抓手、32—升降臂、33—横梁。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1和图9，下面对本发明提供的半固态制浆方法进行说明。本发明提供的半固态制浆方法，包括如下步骤：

S10、步骤一，提供一固态的铝合金；

S20、步骤二，加热该固态的铝合金，得到熔融金属液；

S30、步骤三，提供一容器，盛放该熔融金属液；

S40、步骤四，将该容器置于密闭空间内，进行密封隔绝；

S50、步骤五，将该密闭空间内的空气抽出；

S60、步骤六，在该密闭空间内搅拌熔融金属液，至熔融金属液冷却得到半固态浆料。

本发明中，先将铝合金熔融，完全打散其固体结构，使其具有极高的流动性。通过容器将铝合金的熔融金属液取出，转移至密闭空间内。通过密闭空间将盛放熔融金属液的容器隔绝，然后将密闭空间内的空气抽出，降低密闭空间内的空气含量。最后，在密闭空间内搅拌熔融金属液，使熔融金属液温度降低，直至形成半固态浆料。采用密闭空间内抽真空并进行搅拌的方式进行制浆，一方面能够降低密闭空间内空气含量，防止在搅拌熔融金属液时空气中的氧气、H2O等与熔融金属液发生反应，生产金属氧化物、H2，影响半固态浆料的质量；另一方面，有利于熔融金属液中气体的溢出，降低熔融金属液中N2、H2、O2等的含量，减小熔融金属液中的气泡含量。这样能够避免在制浆搅拌过程中生成金属氧化物，减少半固态浆料中金属氧化物和非金属元素的含量，降低半固态浆料中的气泡含量，使得半固态浆料制备的零件性能更加稳定，表面能够更加平滑，结构强度更高。在熔融金属液向半固态浆料转变过程中，降低其内部的金属氧化物和其它杂质含量，有利于降低形成的半固态浆料的温度，能够使结晶部位首先集中在搅拌位置，避免在金属氧化物颗粒表面进行结晶，这样使得半固态浆料中的结晶颗粒较为均匀，提升半固态浆料的流动性，减小了半固态浆料中结晶颗粒的大小。

具体地，请一并参阅图3及图5至图9，本发明实施例提供一种半固态制浆设备，用于实施上述的半固态制浆方法。本发明实施例提供的半固态制浆设备包括熔融装置10、真空搅拌装置20和输送机构30，熔融装置10用于加热固态金属制得熔融金属液，真空搅拌装置20用于将该熔融金属液制成半固态浆料，输送机构30用于将熔融装置10制得的熔融金属液转移至真空搅拌装置20。真空搅拌装置20包括汤勺26、密封机构21、搅拌机构23和抽真空机构，汤勺26作为容器，用于盛放熔融装置10制得的熔融金属液，搅拌机构23用来搅拌汤勺26内的熔融金属液，使该熔融金属液转化为半固态浆料。密封机构21设有容腔，可供汤勺26放入，用来密封汤勺26，容腔形成所述密闭空间。搅拌机构23包括搅拌棒231和第一驱动件232，搅拌棒231设置在容腔内，可伸入到汤勺26内搅拌熔融金属液，使熔融金属液转变为半固态浆料；第一驱动件232驱使搅拌棒231对熔融金属液进行搅拌。真空机构与容腔连通，用于将容腔内的空气抽出。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤二中，采用熔融装置10加热该固态的铝合金，得到熔融金属液。在步骤三中，采用汤勺26作为容器，盛放熔融装置10制得的熔融金属液。在步骤四中，采用密封机构21将汤勺26密封，密封机构21的容腔形成密闭空间，将汤勺26密封隔绝。在步骤五中，采用抽真空机构将容腔内的空气抽出。在步骤五中，采用搅拌机构23在容腔内搅拌熔融金属液，直到熔融金属液冷却得到半固态浆料。

在采用半固态制浆设备实施半固态制浆方法进行半固态制浆过程中，将铝合金放入熔融装置10中，熔融装置10将铝合金原料加热成铝合金熔融金属液，输送机构30移动汤勺26至熔融装置10，盛取熔融装置10中的熔融金属液。然后，将盛放熔融金属液的汤勺26输送至密封机构21的容腔内，密封机构21将盛放熔融金属液的汤勺26罩住，与容腔外部空气进行密封隔绝。抽真空机构将容腔内的空气抽出，使容腔内形成真空环境。接着搅拌机构23的第一驱动件232驱动伸入汤勺26内的搅拌棒231，对汤勺26内的熔融金属液进行搅拌，使汤勺26内的熔融金属液逐渐冷却，并生成近球状结晶，形成半固态浆料。

采用抽真空机构能够将容腔内的空气抽出，在搅拌棒231搅拌汤勺26内的熔融金属液时，就能够避免熔融金属液与空气接触，避免了熔融金属液与空气中的水分、氧气等氧化介质反应生成金属氧化物，同时减少了半固态浆料中的气泡含量，从而提升半固态浆料的质量和稳定性，有利于提高半固态浆料生产零件的表面性能和结构强度的稳定性，提升产品的品质。当搅拌棒231在搅拌时，搅拌棒231和汤勺26能够使得熔融金属液的热量传导至容腔外逐渐散失，使得熔融金属液逐渐结晶，形成半固态浆料；在熔融金属液结晶时，由于搅拌棒231的搅拌作用，使得熔融金属液内液体具有较强的剪切作用，从而避免了树状结晶的产生，使得结晶趋向于球状，从而使得形成的半固态浆料具有较优异的性能。另一方面，采用抽真空方式，能够降低汤勺26与周围的热传导速度，有利于避免汤勺2613内壁附近形成树状结晶。而且，护罩212在半固态制浆过程中将汤勺26与外界隔绝，能够避免熔融金属液溅出造成安全事故。其中，熔融金属液可以是铝合金熔液。

更具体地，输送机构30还包括与抓手31连接的升降臂32、供升降臂32活动连接的横梁33、驱使升降臂32上升或下降的第四驱动件以及驱使升降臂32水平移动的第五驱动件。采用升降臂32和横梁33，便于控制汤勺26的移动位置，可使汤勺26在同一竖直平面内运行。具体地，熔炉11和基座211位于横梁33下侧。

在半固态制浆方法的步骤三中，采用输送机构30移动汤勺26，实现汤勺26盛放熔融金属液。在抓手31与空置的汤勺26连接后，升降臂32先向上运动，提升汤勺26高度，再沿横梁33水平运动至熔融装置10，然后升降臂32向下运动，汤勺26盛取熔融金属液。

更具体地，熔融装置位于输送机构的一端，模具浇注装置位于输送机构30的另一端，真空搅拌装置20位于熔融装置10和模具浇注装置之间。即：熔炉11位于横梁33的一端，模具1位于横梁33的另一端，基座211位于模具1与熔炉11之间。这样能够使汤勺26沿零件生产顺序方向进行移动。优选地，输送机构30上设有两个升降臂32，各升降臂32的底部均设有抓手31。这样能够使得一个升降臂32将汤勺移动至熔炉11盛放熔融金属液，另一个汤勺26将半固态浆料移动至模具1进行浇注。这样有利于提高生产效率。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤三中，输送机构30沿横梁33所在的竖直平面输送汤勺26，将汤勺26移动至熔融装置10内。在步骤四中，输送机构30沿横梁33所在的竖直平面输送汤勺26，将汤勺移动至密封机构21的容腔内。

具体地，熔融装置10包括熔炉11以及控温加热机构，熔炉11用来将放置于其内的铝合金加热呈熔融金属液，控温加热机构用于控制熔炉11的加热温度。控温加热机构包括第一温度传感器和加热组件，用于检测熔炉11内的温度。当熔炉11加入固态金属后，启动加热组件，对固态金属进行加热，加热组件根据熔融金属液的温度控制对熔炉11进行加热。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤二中，采用熔炉11容置铝合金，通过控温加热机构对熔炉内的铝合金进行加热。第一温度传感器检测检测熔炉11内铝合金的温度，加热组件根据第一温度传感器检测的温度，对熔炉11内的铝合金进行加热，控制熔炉11内铝合金的温度。

具体地，熔融装置10还包括供料机构，供料机构用于向熔炉11内输送固态金属原料，控温加热机构将加入熔炉11中的固态金属原料加热熔化。具体地，供料机构可以是链板机或传送带。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤一中，采用供料机构输送固态的铝合金，通过供料机构向熔炉11内输送固态铝合金。

具体地，熔炉11上设置有液位检测传感器，用于检测熔炉11内熔融金属液的液位，当检测到熔炉11中熔融金属液液位低于设定值时，控制供料机构向熔炉11内加料；当检测到熔炉11中液位达到设定值时，停止向熔炉11中投料。其中，液位检测传感器可以为超声波传感器。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤一中，采用液位检测传感器控制供料机构输送固态铝合金的速度，使熔炉11内的液位保持相对稳定。

进一步地，在步骤一中，去除铝合金表面氧化层。这样能够减小原料中带入的金属氧化物，减少熔融金属液中的金属氧化物含量。具体地，可以采用打磨、抛光等方式将铝合金表面的氧化层去除。当然，也可以采用优质的铝锭，直接通过输送带输送至熔炉11。

进一步地，在步骤二中，加热固态的铝合金，制得的熔融金属液温度为630℃至680℃。根据不同的铝合金成分可以采用不同的加热温度，制得不同温度的熔融金属液，采用630℃至680℃的熔融金属液，一方面是为了保障熔融金属液的流动性较好，便于搅拌过程的进行；另一方面，能够降低半固态浆料制备时释放的热量，缩短降温时间，减小对设备温差的冲击。其中，对于不同的铝合金，其熔点存在一定的差异，相应的熔融金属液的温度也存在差异；不同铝合金的熔融金属液的温度略高于该铝合金的熔点。本发明中的铝合金可以是铝镁合金、铝锌合金等。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤二中，采用第一温度传感器检测熔炉11内熔融金属液的温度，当检测到熔炉11中熔融金属液温度达到设定值时，即熔炉11内熔融金属液温度达到630℃至680℃，控制输送机构30将汤勺26移动至熔炉11中，盛取熔融金属液；然后，输送机构30将盛放熔融金属液的汤勺26移动至密封机构21。

更进一步地，步骤二还包括去除熔融金属液中的金属氧化物，在铝合金熔融过程中，会与环境中的氧化性介质反应，生成相应的金属氧化物。由于金属氧化物的熔点高于该铝合金的温度，这就使得金属氧化物容易生成固态的氧化皮。尤其是在熔融金属液的表层，容易生成金属氧化层，当金属氧化层被打散之后，会混入到熔融金属液内，增加熔融金属液中金属氧化物的含量。而去除熔融金属液表层的金属氧化物，能够防止熔融金属液表层的金属氧化物在容器提取熔融金属液时混入熔融金属液中。

具体地，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤二中，采用刮刀机构和收集机构将熔炉内壁上的金属氧化物去除。在熔炉11上设置有刮刀机构和收集机构，刮刀机构包括可沿熔炉11内壁运动的第一刮刀组件，将熔炉11内壁上粘附的金属氧化物刮掉，收集机构用于承接挂掉的金属氧化物，并将收集的金属氧化物移动至熔炉11外堆放。

更进一步地，在将熔融金属液转移至容器内时，去除熔融金属液表层的金属氧化层。

具体地，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤二中，采用刮刀机构和收集机构将熔炉内熔融金属液表层的金属氧化物去除。刮刀机构还包括第二刮刀组件，用于将熔炉11内熔融金属液表面的金属氧化层刮动至收集机构中，在汤勺26从熔炉11中盛取熔融金属液之前，第二刮刀组件先将表层的氧化层刮除，能够防止汤勺26盛放熔融金属液时金属氧化层进入汤勺26内。

进一步地，在步骤三中，还包括对容器进行预热，这样能够提高容器的温度，避免容器在取样时与熔融金属液之间温差过大，受热冲击过大，导致容器受损，引发安全事故。

具体地，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤三中，采用熔炉11热量对汤勺26进行预热。输送机构30将汤勺26移动至熔炉11内熔融金属液上方时，停留一段时间，通过熔炉11内温度对汤勺26进行预热，使汤勺26温度均匀升高。这样可利用熔炉11实现对汤勺26的预热。

更进一步地，预热温度为200℃～300℃，这样一方面能够防止容器盛放熔融金属液时受损，另一方面，能够使得容器壁面温度较高，防止熔融金属液在容器壁面挂着，避免挂着在容器壁面上的铝合金在转移过程中发生氧化，减少金属氧化物的生成。同时，能够减小熔融金属液在容器壁上的凝结，较少树状结晶的生成。

具体的，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤三中，可以通过汤勺26在熔炉11内熔融金属液上方停留的时间控制预热温度。可以根据实验得出预热至200℃～300℃所需要的停留时间，然后，根据该实验得出的停留时间设置汤勺26停留时间的预设值范围。

进一步地，在步骤三中，还包括移动容器，盛放熔融金属液；将盛放熔融金属液的容器移动至待搅拌位置。通过容器进行取样，能够减少熔融金属液转移的次数，减少熔融金属液与空气的接触产生的金属氧化物。

具体地，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤三中，采用与汤勺26可拆卸连接的输送机构30，输送机构30与汤勺26连接，输送机构30将汤勺26移动至熔炉11内，盛取熔融金属液；在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用与汤勺26可拆卸连接的输送机构30，打开容腔，将汤勺26移动至容腔内，输送机构30与汤勺26分离，关闭容腔，使汤勺26与容腔外部隔绝。。

进一步地，在步骤四中，还包括设置一基座211，用于支撑盛放熔融金属液的容器；设置一护罩212，用于与基座211配合形成密闭空间。这样在转移容器时，先将护罩212打开，即可将容器放置在基座211上；然后，盖上护罩212，使得护罩212与基座211之间形成容纳容器的密闭空间，从而使容器与外部隔绝。

具体地，请一并参阅图5至图8，密封机构21包括基座211和护罩212，护罩212与基座211配合，护罩212与基座211之间形成容腔，用于密封隔绝汤勺26。

在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用容腔作为密闭空间，打开护罩212，输送机构30将盛取熔融金属液的汤勺26放置在基座211上，然后，输送机构30与汤勺26分离，护罩212盖合在基座211上，将汤勺26罩住。

更具体地，请一并参阅图5至图7，基座211上设有用于驱动护罩212与基座211盖合或打开的第二驱动件27。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用第二驱动件27驱动护罩212与基座211打开和关闭，便于对护罩212的控制，能够防止人工打开护罩212被烫伤。

优选地，第二驱动件27为竖直安装于基座211上的回转夹紧气缸，这样使得护罩212在打开或者落下过程中不仅能沿竖直方向升降，还能够沿气缸活塞杆进行旋转。这样使得护罩212打开后能够避让输送机构30，避免护罩212对输送机构30的运动产生干扰。具体地，回转夹紧气缸在第一行程内进行直线运动，使得护罩212上升，搅拌棒231上升至汤勺26上方；回转夹紧气缸在第二形成内进行旋转运动或螺旋运动，使得护罩212偏离汤勺26的上方，这样避免护罩212在打开或者落下过程中搅拌棒231与汤勺26产生干扰，防止汤勺26内的半固态浆料洒出。

进一步地，在护罩212与基座211之间设置密封结构，当将密闭空间内的空气向外抽出时，能够避免外部的空气进入密闭空间内，使得密闭空间内的空气逐渐减少，真空度逐渐提高。从而减小密闭空间内空气与半固态奖励的接触，促进半固态浆料中气体的溢出。这样一方面减少了氧气、H2O进入半固态浆料中氧化金属，减少H2的生成，另一方面，能够减少半固态浆料中溶解的气体，使得生成的H2溢出。

具体地，基座211上设有框状密封槽，密封垫圈容置于密封槽内，这样能够避免密封垫圈移动，防止密封结构失效。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用密封槽与密封垫圈使基座211与护罩密封，使容腔与外部密封隔绝。优选地，护罩212上设有密封凹槽，密封凹槽内嵌设有密封环，这样在护罩212与基座211盖合时，密封环和密封垫圈能够同时起到密封作用，三层密封结构，确保护罩212与基座211将汤勺26与外界隔绝。

进一步地，在步骤五中，将密闭空间内的空气抽出，至密闭空间内气压小于等于1kPa。即，密闭空间内绝压小于等于1kPa。将密闭空间内的气压抽至1kPa，这样能够排出密闭空间内99％的空气，降低密闭空间内氧气、H2O等的含量，减少金属氧化物的生产；同时，使得熔融金属液在搅拌时内部的气体能够释放出来。

具体地，请一并参阅图5至图8，抽真空机构包括与容腔连通的真空管221、与真空管221连接的真空泵以及设置于护罩212上的放空阀。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤五中，采用真空泵将容腔内的空气抽出，避免汤勺26内的熔融金属液与空气中的水、氧气等氧化介质反应，防止生成金属氧化物，提高半固态浆料的纯度。

更具体地，护罩212上设置有压力传感器，用于检测容腔内的真空度。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤五中，在盖合护罩212后，启动抽真空机构，采用压力传感器检测容腔内的真空度。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，压力传感器检测到容腔内气压小于等于1kPa时，启动搅拌机构23，搅拌熔融金属液。

优选地，将密闭空间内气压抽至小于等于0.05kPa，这样密闭空间内仅存在极少的空气，避免了容器通过空气传动进行散热，这样使得容器内壁的温度降低较慢，避免容器内壁处生成半固态浆料结晶，影响浆料的均一性。

进一步地，在步骤四中，还包括：将容器放置于密闭空间内对应的搅拌位置，并将容器锁定于密闭空间的底面上。将容器放置在密闭空间内的搅拌位置，并将容器位置锁定，这样能够在密闭空间封闭后，保障搅拌棒231能顺利***容器内；在搅拌过程中，容器位置被锁定，能够防止容器晃动，有利于提高搅拌速度，加快制浆效率。

具体地，请一并参阅图5及图6，基座211上设有与汤勺26底部配合的卡合位2111。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用卡合位2111定位汤勺26，确保汤勺26的放置位置，这样在护罩212每次落下时，搅拌棒231都能够准确***汤勺26内。采用压块252和第三驱动件251能够起到固定汤勺26的作用，避免半固态制浆过程中汤勺26晃动。

更具体地，基座211上还设有用于夹持固定汤勺26的夹持机构25。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用夹持机构25，可将汤勺26锁定在基座211上，这样能够在搅拌机构23搅拌时避免汤勺26晃动，也可防止护罩212升降过程中汤勺26的移动。防止由于汤勺26晃动致使半固态浆料洒出，造成安全事故。

更具体地，汤勺26上设置有卡位，夹持机构25包括与卡位配合的压块252以及用于驱动压块252的第三驱动件251。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤四中，采用压块252与卡位配合固定汤勺，便于保持汤勺26的平稳，通过第三驱动件251驱使压块252下压夹紧汤勺26，或上升松开汤勺26。优选地，第三驱动件251为回转夹紧气缸。

进一步地，在步骤六中，还包括检测容器内半固态浆料的温度，并搅拌半固态浆料至其温度下降至580℃～610℃。采用580℃～610℃生成半固态浆料，能够保障浆料的流动性；同时，半固态浆料具有较低的温度，能够降低浇注时冷却成型释放的热量，减小其收缩量，提高半固态浆料制备的零件的精确度和表面性能。

具体地，护罩212上设置有第二温度传感器，用于检测汤勺26内半固态浆料的温度。其中，第二温度传感器可以是热电偶等。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，采用第二温度传感器检测半固态浆料的温度，根据半固态浆料的温度要求，可以在第二温度传感器检测到汤勺26内半固态浆料温度下降至580℃～610℃时，停止搅拌半固态浆料，打开护罩212。

进一步地，在步骤六中，搅拌熔融金属液包括步骤：

提供一具有中空内腔的搅拌棒231，以搅拌熔融金属液，并吸收熔融金属液的热量以降低熔融金属液的温度；

提供一气源向搅拌棒231的中空内腔通入冷却气体，用于对搅拌棒231进行冷却；

提供一排气管与中空内腔连通，用于将中空内腔内的气体排出至密闭空间外。

采用通气冷却搅拌棒231，能够减低搅拌棒231的温度，使得搅拌棒231在搅拌过程中，半固态浆料结晶首先在搅拌棒231附近形成，由于搅拌棒231的运动，使得其表面的半固态浆料具有较高的流速，从而避免了形成大颗粒或者树状结晶；同时，由于搅拌棒231的扰动和冷却作用，能够使得半固态浆料快速充分与搅拌棒231接触，增加了半固态浆料中球状结晶的含量和结晶的速度。从而能够在较短的时间内完成半固态制浆过程，减小半固态浆料与密闭空间内气体接触的几率，同时，提高了半固态制浆的效率以及半固态浆料中球状结晶的比例。

具体地，请一并参阅图8，真空搅拌装置20还包括用于冷却搅拌棒231的冷却机构。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，采用冷却机构冷却搅拌棒231，能够使搅拌棒231快速降温，加快熔融金属液在搅拌棒231周围结晶生成半固态浆料，提高半固态浆料的制浆效率。同时，由于搅拌棒231的搅拌作用，使得搅拌棒231周围产生的半固态结晶能够快速分散，避免生成树状结晶，从而提高了近球状结晶的生成速度和含量。

更具体地，搅拌棒231为中空结构，冷却机构包括用于向搅拌棒231内腔供气的气源、连接气源与搅拌棒231内腔的进气管以及与搅拌棒231内腔连通的排气管。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，采用中空结构能够增加搅拌棒231，加快搅拌棒231的散热效率。采用气体冷却，可避免搅拌棒231内外温差大出现裂纹或破损，能够减小冷却介质泄露的危害，更加安全。同时，能够通过控制搅拌棒231内的冷却气体的流速，调节熔融金属液形成半固态浆料的降温梯度和时间。

具体地，请参照图8，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，在护罩212上设有气管外管241，气管外管241的一端与搅拌棒231连接，气管外管241的另一端伸出护罩212外，进气管和出气管穿设于气管外管241内，这样能够起到双重保护作用，避免进气管或出气管漏气对容腔内真空和半固态浆料的影响。

具体地，冷却机构包括气源、过滤器、干燥器及电磁阀等。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，气源可以是空气压缩机或风机，通过输送空气，来对搅拌棒231进行冷却。过滤器能够对气源输出的空气进行过滤，防止空气中的杂质等堵塞搅拌棒231的内腔，影响熔融金属液的冷却。干燥器能够去除气体中的水分，防止气体内的水分进入到高温的搅拌棒231内损坏搅拌棒231，造成安全事故。当然，气源也可以是氮气、氦气等惰性气体的气源，如氮气瓶、氦气瓶等。电磁阀可以控制气体流量，用来调节搅拌棒231的降温速度。

进一步地，搅拌棒231搅拌熔融金属液时，控制熔融金属液降温速度为15℃/min～150℃/min。采用15℃/min～150℃/min的降温速率，使得熔融金属液变为半固态浆料的过程极短，降低了容器与半固态浆料之间热传导以及半固态浆料热辐射对半固态浆料温度的影响，确保球状结晶沿高速转动的搅拌棒231周围产生，并迅速远离搅拌棒231，保障了容器内半固态浆料的均匀性。

具体地，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，采用冷却机构向搅拌棒231内通入冷却气体，通过冷却气体的流速控制熔融金属液降温速度在15℃/min～150℃/min。

进一步地，搅拌棒231的转速为1200r/min-2100r/min。搅拌棒231转速采用1200r/min-2100r/min，能够在容器内具有极强的搅动作用，避免了半固态浆料在搅拌棒231周围凝结。

具体地，第一驱动件232为变频电机，变频电机的主体安装于护罩212外侧，护罩212的顶部设有密封组件，变频电机的转轴和搅拌棒231与护罩212之间通过密封组件密封。这样能够保障电机转动时，护罩212不漏气，确保容腔的密封。该密封组件可以是轴套密封结构等。在本发明提供的半固态制浆方法的步骤六中，变频电机与搅拌棒231之间通过变速箱传动连接，通过变频电机和变速箱可以控制和调节搅拌棒231的转速，使搅拌棒231的转速在1200r/min-2100r/min范围内。

半固态制浆方法，还包括：S70、步骤七：释放密闭空间内的真空度，打开密闭空间。在浆料形成之后，先释放密闭空间内的真空度，这样就能够顺利打开密闭空间，将制得的半固态浆料取出备用。

具体地，在本发明提供的半固态制浆方法的步骤七中，在护罩212上设置的放空阀，能够在半固态浆料制备完成后，向容腔内输送气体，降低容腔内的真空度，至压力传感器检测到容腔内压力等于设定开启压力时，将护罩212与基座211分开，输送机构30将制备好的半固态浆料取出备用。

更具体地，放空阀连接保护气源，在制浆完毕后，打开保护气源和放空阀向密闭空间内注入保护气体。这样采用保护气体隔绝半固态浆料，能够防止真空释放时，空气中的氧化性物质与半固态浆料反应，减少半固态浆料表层金属氧化物的生成。

更具体地，保护气体为氮气或者氦气。优选地，保护气体为氮气，采用氮气一方面成本低，无污染，不需要进行尾气处理；另一方面，氮气化学性质稳定，且与空气密度相近，不宜自动扩散，能够起到较好的保护作用。

请一并参与图1至图4，本发明还提供一种铝合金零件制备方法，包括使用上述的半固态制浆方法制备的半固态浆料进行浇注得到铝合金零件。即，在制备半固态浆料后，还包括S80、步骤八，浇注成型。采用上述的半固态制浆方法制备的半固态浆料浇注成型，制备铝合金零件，能够减少铝合金零件内的金属氧化物含量，降低零件内部的气泡含量，提高铝合金零件的表面性能和结构强度。同时，由于该半固态浆料的流动性增强，使得浇注温度降低，从而能够减少浇注过程中半固态浆料的放热，减小模具1和浇注的铝合金零件在降温过程中的收缩，提高铝合金零件的精度，降低能耗。

请一并参与图1至图9，本发明还提供一种铝合金零件制备方法，包括使用上述的半固态制浆方法制备的半固态浆料进行浇注得到铝合金零件。即，在制备半固态浆料后，还包括S80、步骤八，浇注成型。采用上述的半固态制浆方法制备的半固态浆料浇注成型，制备铝合金零件，能够减少铝合金零件内的金属氧化物含量，降低零件内部的气泡含量，提高铝合金零件的表面性能和结构强度。同时，由于该半固态浆料的流动性增强，使得浇注温度降低，从而能够减少浇注过程中半固态浆料的放热，减小模具1和浇注的铝合金零件在降温过程中的收缩，提高铝合金零件的精度，降低能耗。具体地，在步骤八中，采用输送机构30将汤勺26移动至浇注位置进行浇注。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半固态制浆方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，提供一固态的铝合金；

步骤二，加热该固态的铝合金，得到熔融金属液；

步骤三，提供一容器，盛放该熔融金属液；

步骤四，将该容器置于密闭空间内，进行密封隔绝；

步骤五，将该密闭空间内的空气抽出；

步骤六，在该密闭空间内搅拌熔融金属液，至所述熔融金属液冷却得到半固态浆料。

2.根据权利要求1所述的半固态制浆方法，其特征在于：在步骤二中，加热固态的铝合金，制得的熔融金属液温度为630℃～680℃。

3.根据权利要求1所述的半固态制浆方法，其特征在于：在步骤五中，将所述密闭空间内的空气抽出，至所述密闭空间内气压小于等于1kPa。

4.根据权利要求1所述的半固态制浆方法，其特征在于：在步骤四中还包括：将容器放置于所述密闭空间内对应的搅拌位置，并将所述容器锁定于密闭空间的底面上。

5.根据权利要求4所述的半固态制浆方法，其特征在于：在步骤六中，还包括检测所述容器内半固态浆料的温度，并搅拌所述半固态浆料至其温度下降至580℃～610℃。

6.根据权利要求1所述的半固态制浆方法，其特征在于：在步骤六中，搅拌熔融金属液包括步骤：

提供一具有中空内腔的搅拌棒，以搅拌熔融金属液，并吸收熔融金属液的热量以降低熔融金属液的温度；

提供一气源向所述搅拌棒的中空内腔通入冷却气体，用于对搅拌棒进行冷却；

提供一排气管与中空内腔连通，用于将所述中空内腔内的气体排出至所述密闭空间外。

7.根据权利要求6所述的半固态制浆方法，其特征在于：所述搅拌棒搅拌所述熔融金属液时，控制所述熔融金属液降温速度在15℃/min～150℃/min。

8.根据权利要求6所述的半固态制浆方法，其特征在于：所述搅拌棒的转速为1200r/min～2100r/min。

9.根据权利要求1至8任一项所述的半固态制浆方法，其特征在于：还包括：

步骤七：释放所述密闭空间内的真空，打开所述密闭空间。

10.一种铝合金零件制备方法，其特征在于：包括使用如权利要求1至9任一项所述的半固态制浆方法制备的半固态浆料进行浇注得到铝合金零件。