CN211661060U - 一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，包括：一区段水平进料机构，所述的一区段水平进料机构用于实现金属颗粒的输送，熔溶，混炼，储存，送入成型模腔；所述的一区段水平进料机构包括定量控制***、进料压力***、进料旋转***、储料装置、干燥***、料筒装置和分段梯度加热***；二区段垂直成型机构，所述的二区段垂直成型机构用于实现模锻压铸成型；所述的一区段水平进料机构的工作方向与二区段垂直成型机构的工作方向呈垂直设置，所述的一区段水平进料机构与二区段垂直成型机构内部连通且通过一畅通型出料口密封对接实现水平进料，垂直成型。采用水平进料，垂直成型，可以成型各种大小零件；成型的坯料重量标准无杂质。

Description

一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备

技术领域

本实用新型涉及有色金属颗粒半固态成型设备技术领域，尤其是涉及一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备。

背景技术

现有铝镁锌有色金属颗粒半固态压铸成型设备是继液态金属压铸成型工艺设备后的一种最新颖最前沿金属材料成型工艺设备，半固态成型工艺设备压铸的各种薄壁零部件品质优于液态压铸，致密性好．各方面力学性能都优于液态金属压铸的零部件。如铝镁锌合金半固态成型后抗拉强度明显提高20—25％以上。但是目前国内外立式或卧室的半固态压铸成型设备均采用轴向运动，进料，输料熔料，存储料，单向高压高速注射成型工艺设备。只适宜薄壁件重量较轻的零件。无法成型超大超厚超重各种零部件和大型坯件。也无法成型同一零部件内厚壁与薄壁相差悬殊的产品。在壁厚处易缩松、缩孔、起泡。

如中国专利文献，公告号为：CN 106925729，公告日为：2019年8月23日；中国专利文献，公告号为，CN205324678，公告日为，2016年6月22日。上述发明专利镁铝合金半固态射出成型机，高压高速成型各种小型零件质量好，速度快，如手机壳，电脑壳等，比金属液态压铸质量更上一层楼。但设备属于轴向运动负载单向高压高速注射成型。这样就决定了其适用范围。无法成型大型零部件和预成各种坯料。

现行铝，鎂，锌预成型大型坯件，铸棒，采用的是半连续浇铸工艺，将铝，镁，锌金属液浇铸到圆或方型结晶器内逐步冷却凝固成型后结晶器底托板逐渐下降，冷却水冲刷棒坯加速冷却凝固。根据井的深度拉至6—8米长的棒料。特别镁合金在浇铸过程中需惰性气体保护，避免氧化物质侵蚀，凝固后的棒料经冷却水冲刷表面氧化发黑。铝合金棒料略为好些。在应用过程中，如锻造汽车轮毂根据轮毂大小切割一定直径，重量为圆坯料。镁合金棒料由于表面氧化发黑严重必须剝皮后切取。

实用新型内容

本实用新型提供一种铝镁锌等有色金属颗粒半固态成型设备，该设备突破了现有的金属半固态成型设备的瓶颈，即解决了现有成型设备只能成型规格小、重量轻、壁厚度落差少的零件产品，难以成型超大超厚超重的大型零部件及预制各种大坯料的问题，以及解决了现有的臥式、立式铝镁锌金属半固态成型设备，采用轴向输料，熔料，高压高速单向注射成型工艺，极大制约了现有铝、镁、锌金属半固态设备应用范畴等问题。

本实用新型的铝镁锌等有色金属颗粒半固态成型设备，采用二步法压力模锻成型工艺，能够成功压铸超大超厚超重的铝、镁零部件及大型预制坯件，而且，成型零件表面光洁度高，内在合金成份无偏析，致密性好无缩松、缩孔及起泡，力学性能抗拉强度等各项指标明显提高。

本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是：一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，包括：

一区段水平进料机构，所述的一区段水平进料机构用于实现金属颗粒的输送，熔溶，混炼，储存，送入成型模腔；所述的一区段水平进料机构包括定量控制***、进料压力***、进料旋转***、储料装置、干燥***、料筒装置和分段梯度加热***；

二区段垂直成型机构，所述的二区段垂直成型机构用于实现模锻压铸成型；

所述的一区段水平进料机构的工作方向与二区段垂直成型机构的工作方向呈垂直设置，所述的一区段水平进料机构与二区段垂直成型机构内部连通且通过一畅通型出料口密封对接实现水平进料，垂直成型。

本实用新型铝，镁，锌等有色金属半固态复合成型设备突破了现有半固态成型设备的瓶颈，采用水平进料，垂直成型的两步法，有效解决现有技术中采用水平进料、水平注射存在的缺陷：由于大型零件一般壁超厚，材料容量大，如果水平进料高压高射注入模腔，虽然高压但流量小，（高压高射出料孔径一般在8毫米左右，而水平进料出料孔径面积大于高压高射孔径面积50倍以上）高压高射已注入的料与后续注入的料间隔时间长，由此造成材料温度不一致，产生温差造成夹层，裂痕，汽泡。而本申请中采用水平进料，垂直成型且采用大口径出料口密封对接，水平进料，大口径出料口孔径大，流量大，时间短，材料热容量佳，材料温度一致，这样保证了成型后各种零件质量。

采用二步法，第一步在一区段水平进料机构中有色金属颗粒进行熔溶，混炼，储存，低压快速将半固态储存料送入成型机构中的模腔；本申请中的颗粒不需要事先在熔炉熔溶，直接在料筒装置中实现了多步骤的复合作业；第二步，在二区段垂直成型机构中成型，由装有上，下模具的液压机械模锻压铸成型超大超厚超重的零部件及各种预制坯件。由于一区段水平进料机构与二区段垂直成型机构通过一畅通型（大口径）出料口密封对接，畅通型出料口能够根据出料量多少进行设计，大口径出料口减少移送阻力，保证了有色金属颗粒是在密闭的设备内定量压铸成型，全部成型过程在均处于密封状态，无空气进入，成型产品表面光洁，无须剥皮，无氧化物侵蚀，无须切割，材料致密性远远超过半连续浇铸棒料。既省去大型浇铸设备，熔炼设备又避免熔炼炉熔炼产生的污染；又可省去剝皮机，车床，切割机等设备的投入，成倍节省了铝镁汽车轮毂坯料的制造工时和成本。

作为优选，所述的料筒装置内部设置有不等节距不等底径的螺杆，所述的螺杆的螺距自进料端向出料端依次递减设置，所述的螺杆的螺槽的槽深自进料端向出料端依次递减设置。料筒装置内部采用特殊螺杆，采用的是凹槽型螺槽螺杆，不等节距不等底径的螺杆，进料口端的凹槽型螺槽螺杆节距明显大于出料口端节距，进料口端螺纹底径深于出料口端螺纹底径，这些设计是初始金属颗粒进入时未软化容积大，同时螺杆的出料端设计有分料封闭环自动关启装置，螺杆旋转时随旋旋转力分料封闭环自动打开半固态浆料顺利进入存储区，推送料时随压力产生关闭阀门。这是根据有色金属颗粒料特殊性而设计的螺杆，符合金属颗粒在500度以上高温区段熔溶，混炼，吃料裹料输入，螺旋式推进。也是根据大型零件轮毂坯料的金属颗粒特大需要量而设计的。（常规树脂塑料的螺杆是等节距标准型钭锥度螺槽螺杆只适宜于500度以下低温树脂塑料颗粒吃进输入螺旋推进。由于金属颗粒在500度以上高温区熔溶混炼推进，这种常规等节距钭锥形螺槽螺杆会造成前端节距满料后金属颗粒由固态状转化半固态状时粘附在螺杆上滑动旋转阻止金属颗粒前行，造成入口处停滞进入颗粒料向外翻冒），而本申请的螺杆设计则很好的解决了现有技术的上述问题。

作为优选，所述的螺杆至少包括三段不同节距不等底径的输送熔溶螺旋段和一段混炼斜槽螺杆段。螺杆设置有三段输送熔溶螺纹旋段是为了保证进料口端的螺杆满料后金属颗粒由固态状，逐渐转化为半固态状时而不会粘附在螺杆上阻止金属颗粒前行，从而实现颗粒的有效熔溶、输送，而混炼斜槽螺杆段是为了实现对半固态浆料的混炼、推料到储存区。

作为优选，所述的料筒装置的内部设置有储存区段，所述的储存区段的出料口端设置有止回阀，所述的储存区段的进料端设置有分料封闭环；所述的料筒装置中的螺杆旋转时分料封闭环自动打开，储存区段向二区段垂直成型机构推送料时，分料封闭环随压力的产生自动关闭，与螺杆的旋转、退杆实现同步启闭。

作为优选，所述的分段梯度加热***包覆在料筒装置的外部，采用高温陶瓷电热卷结构；所述的分段梯度加热***自料筒装置的进料端向出料端至少设置有三段温度依次递增的温控区。料筒装置外套有远红外发热的分段梯度加温***，出料口端的温度高于进料口端的温度，采用自功控制***，至少采用三段温控制区对颗粒进行加热熔溶、混炼，温控三区设置在进料口端，金属颗粒通过储料装置外部的干燥***预加热后，进入到料筒装置内部，通过温控三区进行加热熔溶，温控三区的温度控制在350℃～450℃，螺杆的中段为温控二区，实现对温控三区加热熔溶的颗粒进一步加热熔溶，温控二区的温度450℃～550℃，而在螺杆出料口端设置为温控一区，温控一区的温度为550℃～650℃，温控一区所在的螺杆段实现了金属颗粒最后的熔溶以及混炼、储料，这种分段梯度加热结构方式，每一区段各有不同的加热温度，通过梯度加热，边输送、边搅拌、边加热熔溶，保证了金属颗粒能够有效实现一次性的输送、熔溶、混炼、储存、送料等工艺步骤，使的半固态成型效果更好，产品质量更高。

作为优选，所述的储料装置垂直设置在料筒装置上并通过一斜口进料套与料筒装置内部连通；所述的斜口进料套的倾斜方向自上向下沿料筒装置的进料方向倾斜设置且与料筒装置中螺杆的旋转方向相适配。储料装置与通过一斜口进料套与料筒装置内部连通，这样的方式能够实现金属颗粒有效进入到料筒装置内部并与料筒内部螺杆旋进方向保持一致，实现金属颗粒的进料、输送、熔溶。斜口进料套采用硬质合金制成长方形结构，斜口进料套是根据金属颗粒硬度高熔溶温度高的特性需要，保证顺利剪切进料。

作为优选，所述的进料压力***、进料旋转***和料筒装置同轴线水平设置。

作为优选，所述的干燥***包覆在储料装置的外侧。干燥***直接设置在储料装置的外部实现对金属颗粒料快速干燥排湿气功能，排除潮湿气体带入混炼筒内影响产品质量对颗粒的预加热，干燥***的温度控制在100℃～150℃。

作为优选，所述的二区段垂直成型机构包括成型压力***、成型模具和顶出机构，所述的成型模具包括上模、下模和成型模腔。二区段垂直成型机构设置有成型压力***以实现对成型模具的合模加压，而顶出机构是为了方便对成型后的产品的取出。

本实用新型的有益效果是：本申请铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，突破了现有半固态成型设备的瓶颈，采用水平进料、垂直成型二步法；第一步有色金属颗粒进料筒熔溶，混炼，储存，低压快速将储存料送入模腔；第二步，由装有上，下模具的液压机械模锻压铸成型超大超厚超重的零部件及各种预制坯件。本申请是在密闭的机器设备里将金属颗粒料输送，熔溶，混炼，输送出料压铸成型，成型的坯料重量标准，无须机加工，锯切，表面光洁度好，无氧化夹杂，材质优于半连续铸造的圆坯棒料；而且材料制造环节减少。本申请的成型工艺速度快，周转期短，金属颗粒料通过本申请直接加工成坯件，一步成型，节省坯料制造成本90％以上；成型后材料致密性比自然态浇铸棒好，无气孔，隔痕；水平进料，垂直成型是将热容量一致的半固态浆料进行挤压成型，材料强度物理性能远比自然态浇铸棒料高20—25％。本申请采用水平进料，垂直成型，可以成型各种大小零件，适应范围广，特别是成型大形零件，汽车轮毂锻造坯件等超重件；避免浇铸超长棒料，再切割，剥皮，车削加工，多道工艺操作。

附图说明

图1是本实用新型铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备的一种结构示意图；

图2是本实用新型中螺杆的一种结构示意；

图3是本实用新型中斜口进料套的一种结构示意图；

图4是图3的仰视图；

图中：1、定量控制***，2、进料压力***，3、进料旋转***，4、储料装置，5、干燥***，6、料筒装置，7、分段梯度加热***，71、温控三区，72、温控二区，73、温控一区，8、出料口，9、螺杆，91、前推力面，92、后斜面支撑，93、螺槽，10、输送熔溶螺旋段，101、一段输送熔溶螺旋段，102、二段输送熔溶螺旋段，103、三段输送熔溶螺旋段，11、混炼斜槽螺杆段，12、储存区段，13、止回阀，14、分料封闭环，15、斜口进料套，16、成型压力***，17、成型模具，18、顶出机构，19、上模，20、下模，21、成型模腔，22、料筒筒体，23、对接体，24、密封罩，25、总控制***，26、法盘密封结构。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1、图2所示的实施例中，一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，包括：

一区段水平进料机构Ⅰ，一区段水平进料机构用于实现金属颗粒的输送，熔溶，混炼，储存，送入成型模腔；一区段水平进料机构包括定量控制***1、进料压力***2、进料旋转***3、储料装置4、干燥***5、料筒装置6和分段梯度加热***7；

二区段垂直成型机构Ⅱ，二区段垂直成型机构用于实现模锻压铸成型；

一区段水平进料机构的工作方向与二区段垂直成型机构的工作方向呈垂直设置，一区段水平进料机构与二区段垂直成型机构内部连通且通过一畅通型出料口8密封对接实现水平进料，垂直成型。畅通型出料口能保证大流量成型料的出料需求，又能保证流料量的温度一致。

料筒装置6内部设置有不等节距不等底径的螺杆9，螺杆9的螺距自进料端向出料端依次递减设置，螺杆的螺槽93的槽深自进料端向出料端依次递减设置。螺杆9至少包括三段不同节距不等底径的输送熔溶螺旋段10和一段混炼斜槽螺杆段11。螺杆设置有三段输送熔溶螺纹旋段是为了保证进料口端的螺杆满料后金属颗粒由固态状，逐渐转化为半固态状时而不会粘附在螺杆上阻止金属颗粒前行，从而实现颗粒的有效熔溶、输送，而混炼斜槽螺杆段是为了实现对半固态浆料的混炼、推料到储存区段12。

料筒装置6的内部设置有储存区段12，储存区段12的出料口端设置有止回阀13，储存区段的进料端设置有分料封闭环14；料筒装置6中的螺杆旋转时分料封闭环自动打开，储存区段向二区段垂直成型机构推送料时，分料封闭环随压力的产生自动关闭，与螺杆的旋转、退杆实现同步启闭。

分段梯度加热***7包覆在料筒装置6的外部；分段梯度加热***7自料筒装置6的进料端向出料端至少设置有三段温度依次递增的温控区。

储料装置垂4直设置在料筒装置6上并通过一斜口进料套15与料筒装置6内部连通；斜口进料套15的倾斜方向自上向下沿料筒装置的进料方向倾斜设置且与料筒装置中螺杆的旋转方向相适配。储料装置与通过一斜口进料套与料筒装置内部连通，这样的方式能够实现金属颗粒有效进入到料筒装置内部并与料筒内部螺杆旋进方向保持一致，实现金属颗粒的进料、输送、熔溶。斜口进料套采用硬质合金制成长方形结构，斜口进料套是根据金属颗粒硬度高熔溶温度高的特性需要，保证顺利剪切进料。

进料压力***2、进料旋转***3和料筒装置6同轴线水平设置；干燥***5包覆在储料装置4的外侧。二区段垂直成型机构包括成型压力***16、成型模具17和顶出机构18。二区段垂直成型机构设置有成型压力***以实现对成型模具的合模加压，而顶出机构是为了方便对成型后的产品的取出。

本实施例中，该成型设备设置有总控制***25，实现对整个设备的温度控制、压力控制、信号控制等等，通过一定量控制***1实现对不同产品用料的定量控制，通过进料压力***2对一区段水平进料机构提供压力，通过进料旋转***3带动螺杆9进行旋转推进送料、熔溶、混炼及退杆。本实施例中，二区段垂直成型机构的成型压力***16采用上压力***，成型压力***带动上模上下移动实现对产品的模锻成型，成型模具17包括上模19、下模20和成型模腔21，顶出机构18设置为下顶出***，在下模20内沿成型模腔21上下移动以顶出成型产品。

储料装置4采用漏斗型储料斗，料筒装置6包括一水平设置的料筒筒体22和一体或分体设置在料筒筒体出料口端的对接体23，对接体23优选锥形结构，用于实现与成型模腔21的对接，在对接体23与成型模腔21连接处设置法盘密封结构26和/或密封罩24对一区段与二区段进行密封对接，实现整个过程的密封作业，无空气进入。

在储料斗与料筒筒体22连接处嵌设有一硬质合金材料制作的斜口进料套15，斜口进料套15的开口呈长方形结构设计（见图3、图4），斜口进料套15的倾斜角度α与螺杆9的旋转倾斜角度β相匹配，优选25度～30度的倾斜角α，这样的设计结构是根据金属颗粒硬度高熔溶温度高的特性需要，以保证顺利剪切进料。而在储料斗外部设置有干燥***5，实现对金属颗粒料快速干燥排湿气功能，排除潮湿气体带入混炼筒内影响产品质量对颗粒的预加热，干燥***的温度控制在100℃～150℃。

分段梯度加热***7设置在料筒装置的外径，采用高温陶瓷电热卷加热，温控区至少分为三段控制***，温控范围350℃～650℃。至于是分三段还是四段或更多段，可以根据生产的需要进行设置。料筒筒体外套有远红外发热的分段梯度加温***，具体设置为，料筒筒体出料口端的温度高于料筒筒体进料口端的温度，采用自动控制***，本实施例采用三段温控区对颗粒进行加热熔溶、混炼。温控三区71设置在进料口端，金属颗粒通过储料装置外部的干燥***预加热后，进入到料筒筒体内部，通过温控三区71进行加热熔溶，温控三区71的温度控制在350℃～450℃，螺杆的中段为温控二区72，实现对温控三区加热熔溶的颗粒进一步加热熔溶，温控二区72的温度450℃～550℃，而在螺杆出料口端设置为温控一区73，温控一区73的温度为550℃～650℃，温控一区73所在的螺杆段实现了金属颗粒最后的熔溶以及混炼、储料，这种分段梯度加热结构方式，每一区段各有不同的加热温度，通过梯度加热，边输送、边搅拌、边加热熔溶，保证了金属颗粒能够有效实现一次性的输送、熔溶、混炼、储存、送料等工艺步骤，使的半固态成型效果更好，产品质量更高。

本实施例中，螺杆的螺纹采用外径平牙，宽度8毫米左右与料筒内径负配合0.5—0.8毫米松配合。螺纹的螺旋斜度与轴心线之间的倾斜夹角β为25度～30度。螺纹的前推力面91为R凹陷0.3～0.9毫米，螺纹的后斜面支撑92支点强化强度为20～25R过渡（见图2）。螺杆9包括三段不同节距不等底径的输送熔溶螺旋段10和一段混炼斜槽螺杆段11。靠近螺杆进料端的一段输送熔溶螺旋段101的螺杆节距优选50～60mm，二段输送熔溶螺旋段102设置在螺杆的中段，其螺杆节距优选40～50mm，而靠近螺杆出料口端设置为三段输送熔溶螺旋段103，其螺杆节距优选30～40mm，螺杆的出料口段设置有混炼斜槽螺杆段11，斜槽为直槽结构；一段输送熔溶螺旋段处于温控三区，二段输送熔溶螺旋段处于温控二区，三段输送熔溶螺旋段和混炼斜槽螺杆段处于温控一区。在混炼斜槽螺杆段11的出料口一侧的料筒筒体内部设置有分料封闭环14，分料封闭环14是浆糊状料进入料筒前端储存区段时自动开启，让浆糊状料从螺杆端混炼直斜槽顺利通过，螺杆推料时分料封闭环将直斜槽封闭。而在储存区段12与成型模腔21连接处设置有止回阀13，止回阀13在浆料被推入成型模腔后自动关闭，以免浆糊状料流涎。混炼斜槽螺杆段11、分料封闭环14和储存区段12所在的区域为混炼区域，混炼区域处于温控一区。

本申请铝，镁，锌等有色金属半固态复合成型设备突破了现有半固态成型设备的瓶颈，采用水平进料，垂直成型的两步法，有效解决现有技术中采用水平进料、水平注射存在的缺陷：由于大型零件一般壁超厚，材料容量大，如果水平进料高压高射注入模腔，虽然高压但流量小，（高压高射出料孔径一般在8毫米左右，而水平进料出料孔径面积大于高压高射孔径面积50倍以上）高压高射已注入的料与后续注入的料间隔时间长，由此造成材料温度不一致，产生温差造成夹层，裂痕，汽泡。而本申请中采用水平进料，垂直成型且采用大口径出料口密封对接，水平进料，大口径出料口孔径大，流量大，时间短，材料热容量佳，材料温度一致，这样保证了成型后各种零件质量。

采用二步法，第一步在一区段水平进料机构中有色金属颗粒进行熔溶，混炼，储存，低压快速将半固态储存料送入成型机构中的模腔；本申请中的颗粒不需要事先在熔炉熔溶，直接在料筒装置中实现了多步骤的复合作业；第二步，在二区段垂直成型机构中成型，由装有上，下模具的液压机械模锻压铸成型超大超厚超重的零部件及各种预制坯件。由于一区段水平进料机构与二区段垂直成型机构通过一畅通型（大口径）出料口密封对接，畅通型出料口能够根据出料量多少进行设计，大口径出料口减少移送阻力，保证了有色金属颗粒是在密闭的设备内定量压铸成型，全部成型过程在均处于密封状态，无空气进入，成型产品表面光洁，无须剥皮，无氧化物侵蚀，无须切割，材料致密性远远超过半连续浇铸棒料。既省去大型浇铸设备，熔炼设备又避免熔炼炉熔炼产生的污染；又可省去剝皮机，车床，切割机等设备的投入，成倍节省了铝镁汽车轮毂坯料的制造工时和成本。

本申请料筒装置内部设置具有自搅拌功能的螺杆，螺杆具有凹槽型潜伏式节进止退螺槽93将金属粒料顺利输送、熔溶、混炼至浆糊状储存区段；料筒装置外设有梯度加温功能及自动化恒温控制功能的分段梯度加热***，料筒装置的进料口处设有剪切止退功能的金属粒料进口。料筒装置的出料口端浆糊状储存区段与螺杆前端分炼，研磨功能的分料封闭环相匹配，料筒出料口大小根据出料量多少设置成畅通型的大口径出料口，即能减少移送阻力，又能够便于关闭开启，存储浆糊料时关闭，出料时开启，一区段与二区段对接处设有自动关启的单向止回阀，出料后自动关闭，防止储存区段在储存过程中有浆糊状料泄出。金属料筒装置在进料口连接储备金属颗粒的漏斗型储存装置，储存装置外部设有金属颗粒料快速干燥排湿气功能的干燥***，以排除潮湿气体，防止颗粒带入混炼筒内影响产品质量。

一区段水平进料机构金属半固态粒料输送，熔溶，混炼，储存至出料口后与二区段垂直成型机构之间设置有压铸成型密封罩，模腔内部设有法兰盘或锥套密封联接机构，使铝镁金属颗粒料在输送，熔溶，混炼送入模腔过程中无空气侵入，保证产品在成型过程中不于氧化。

料筒装置内部采用的特殊螺杆，是凹槽型螺槽螺杆，不等节距不等底径的螺杆，进料口端的凹槽型螺槽螺杆节距明显大于出料口端节距，进料口端螺纹底径深于出料口端螺纹底径，这些设计是初始金属颗粒进入时未软化容积大，同时螺杆的出料端设计有分料封闭环自动关启装置，螺杆旋转时随旋旋转力分料封闭环自动打开半固态浆料顺利进入存储区，推送料时随压力产生关闭阀门。这是根据有色金属颗粒料特殊性而设计的螺杆，符合金属颗粒在500度以上高温区段熔溶，混炼，吃料裹料输入，螺旋式推进。也是根据大型零件轮毂坯料的金属颗粒特大需要量而设计的。（常规树脂塑料的螺杆是等节距标准型钭锥度螺槽螺杆只适宜于500度以下低温树脂塑料颗粒吃进输入螺旋推进。由于金属颗粒在500度以上高温区熔溶混炼推进，这种常规等节距钭锥形螺槽螺杆会造成前端节距满料后金属颗粒由固态状转化半固态状时粘附在螺杆上滑动旋转阻止金属颗粒前行，造成入口处停滞进入颗粒料向外翻冒），而本申请的螺杆设计则很好的解决了现有技术的上述问题。

采用本申请的设备进行成型的有色金属颗粒半固态成型工艺，该有色金属颗粒半固态成型工艺釆用二步复合工艺：

第一步工艺为金属颗粒料进入筒内输送，熔溶，混炼，储存，送入模腔；第一步工艺在一区段水平进料机构完成：

1）将铝，镁，锌有色金属颗粒料加入漏斗型储料装置，预热干燥***启动；

2）颗粒粒料通过斜口进料套渐渐进入料筒装置的剪切口，此时料筒装置外套的分段梯度加热***启动加温，颗粒粒料由不等节距不等底径的螺杆凹槽将金属颗粒料逐渐向出料口端输送，颗粒料在输送过程中经过不同区段的温控区进行熔溶、混炼成半固态状浆糊，被通过分料封闭环送入到储存区段；

3）储存区段的半固态状浆糊经止回阀通过畅通型出料口被输送到二区段垂直成型机构；半固态状浆糊中固态相的占比为45%～55%；

第二步工艺为成型；半固态状浆糊在二区段垂直成型机构内部通过成型模具的上模、下模模锻压铸成型；并通过顶出机械将成型件顶出。

本实施例中，将铝，镁，锌等有色金属颗粒料加入漏斗型储料装置，预热干燥***启动。颗粒粒料渐渐进入料筒装置6的斜口进料套15剪切口，由螺杆9凹槽潜伏型将金属颗粒料输送前进，熔溶，混炼成浆糊状进分料封闭环14到达储存区段12。料筒筒体外套有远红外发热梯度加温分段梯度加热***7，出料口端温度高于进料口温度，采用自功控制***进行控制。料筒装置出料口采用畅通型大口径出料口，出料口远大于现有的高压注射工艺喷嘴，出料口以浆糊状料能够顺利通过为原则，并在出料口设有单向止回阀，出料后自动关闭，避免存储区段内的浆糊状料泄出。料筒装置及出口设置有法盘密封结构连通模具型腔内部，或采用密封罩，保证金属颗粒料在无大气侵入情况下输入，熔溶，混炼研磨，输出，成型。零部件成型后，由活塞顶缸顶出，机器人或机械手提取。

该有色金属颗粒半固态成型工艺，一区段水平进料机构将金属颗粒熔溶，混炼成半固态状时，在密闭的对接设施内将半固态浆料低压快速从畅通型可关启的出料口送入二区段垂直成型机械的模腔内部，畅通型出料口能保证大流量成型料的需求，又能保证流料量的温度一致。本申请成型工艺采用水平进料、垂直成型的设计，与轴向负载运动高压高射的小喷嘴工艺流程完全不同，本申请采用二区合一工艺流程来完成大型零部件及汽车轮毂毛坯的成型。

该有色金属颗粒半固态成型工艺，水平进料，垂直成型，可以成型各种大小零件，适应范围广，特别是成型大型零件例如汽车轮毂锻造坯件等超重件；避免采用通过浇铸超长棒料，再切割，剥皮，车削加工等多道工艺；本申请的成型工艺速度快，周转期短，金属颗粒料通过本申请直接加工成坯件，一步成型，节省坯料制造成本90％以上；成型后材料致密性比自然态浇铸棒好，无气孔，隔痕；水平进料，垂直成型是将热容量一致的半固态浆料进行挤压成型，材料强度物理性能远比自然态浇铸棒料高20—25％。

该有色金属颗粒半固态成型工艺，根据成型产品的质量需求，第一步在一区段水平进料机构设有定量控制***，以满足各种不同规大小零件的成型供量需要。

具体工艺技术路线：由二区段合一成型设备。一区段有色金属颗粒存入漏斗型储料装置——经外部的干燥秕排湿干燥预热——进入料筒装置。由特殊的凹槽型螺杆，即不等节距不等底径的螺纹螺杆，进料口处的凹槽型螺杆节距明显长于出料口端的节距，螺纹底径明显深于出料口端的螺纹底径，螺纹螺槽的前侧面即吃料面根据螺纹槽深度不一设有0.5—0.9的R型凹槽圆面，这些设计是根据初始金属颗粒进入时未软化容积大，以及有色金属颗粒料不同与常规树脂塑料的特殊性而设计，该设计符合金属颗粒在500度以上高温区段熔溶，混炼，吃料裹料输入，螺旋式推进的要求，同时，也是根据大型零件轮毂坯料的金属颗粒特大需要量而设计的。而常规树脂塑料的螺杆是等节距标准型钭锥度螺槽螺杆只适宜于500度以下低温树脂塑料颗粒吃进输入螺旋推进。由于金属颗粒在500度以上高温区熔溶混炼推进，这种常规等节距钭锥形螺槽螺杆会造成前端节距满料后金属颗粒由固态状转化半固态状时粘附在螺杆上滑动旋转阻止金属颗粒前行，造成入口处停滞进入颗粒料向外翻冒。

一区段将金属颗粒熔溶，混炼成半固态状时在密闭的对接设施内将半固态浆料低压快速从畅通型可关启的出料口送入二区段模腔。畅通型出口，即口径不存在变径的设计，口径前后一致，既能保证大流量成型料的需求，又能保证流料量的温度一致。

本申请水平进料，垂直成型，与轴向负载运动高压高射的小喷嘴工艺流程完全不同，本申请中铝、镁、锌等有色金属半固态复合模锻成型设备突破了现有的金属半固态成型设备的瓶颈，解决了现有设备只能成型规格小，重量轻，壁厚度落差少的零件产品，难以成型超大超厚超重的大型零部件及预制各种大坯料的问题。现有的臥式、立式铝镁锌等有色金属半固态成型设备，采用轴向输料，熔料，高压高速单向注射成型工艺，这就制约了其应用范围。只适宜薄壁件重量较轻的零件。无法成型超大超厚超重各种零部件和大型坯件。也无法成型同一零部件内厚壁与薄壁相差悬殊的产品。在壁厚处易缩松、缩孔、起泡。而本申请铝镁锌等有色金属半固态复合成型设备采用二步法压力模锻成型工艺。能够成功压铸超大超厚超重的铝，镁零部件及大型预制坯件。成型零件表面光洁度高，内在合金成份无偏析，致密性好无缩松，缩孔及起泡，力学性能抗拉强度等各项指标明显提高。

本申请铝镁锌等有色金属半固态成型工艺及设备，是在密闭的设备内定量压铸成型，表面光洁，无须剥皮，无氧化物侵蚀，无须切割，材料致密性远远超过半连续浇铸棒料。既省去大型浇铸设备，熔炼设备又避免熔炼炉熔炼产生的污染。又可省去剝皮机，车床，切割机等设备的投入。成倍节省了铝镁汽车轮毂坯料的制造工时和成本。而且材料制造环节减少，本申请工艺流程，金属合金锭——粉碎金属颗粒——进入设备直接压铸坯料。而现有的半连续铸造工艺流程，金属合金锭——熔炼——浇铸棒坯——切割——剝皮——再切割——两端车平。本申请的制作工艺流程，使得轮毂等大型坯料制作工艺流程大大缩短，成本降低90％左右，而且坯料质量各方面都比半连续铸造的好。

本申请有色金属颗粒半固态成型工艺与设备不仅适用于铝、镁、锌，也适用于其他有色金属颗粒料。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。采用任何其他方法将铝，镁，锌有色金属半固态复合模锻成型设备稍作修改，成型铝，镁，锌汽车轮毂锻造坯料或大型零部件，使用的工艺路径仍为二步法成型。或液态金属成型工艺采用本实用新型二步法压铸铝，镁，锌汽车轮毂坯料及大型零部件成型设备均为本实用新型专利保护范畴。

Claims (10)

1.一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于包括：

一区段水平进料机构（Ⅰ），所述的一区段水平进料机构（Ⅰ）用于实现金属颗粒的输送，熔溶，混炼，储存，送入成型模腔；所述的一区段水平进料机构包括定量控制***（1）、进料压力***（2）、进料旋转***（3）、储料装置（4）、干燥***（5）、料筒装置（6）和分段梯度加热***（7）；

二区段垂直成型机构（Ⅱ），所述的二区段垂直成型机构（Ⅱ）用于实现模锻压铸成型；

所述的一区段水平进料机构（Ⅰ）的工作方向与二区段垂直成型机构（Ⅱ）的工作方向呈垂直设置，所述的一区段水平进料机构（Ⅰ）与二区段垂直成型机构（Ⅱ）内部连通且通过一畅通型出料口（8）密封对接实现水平进料，垂直成型。

2.根据权利要求1所述的一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的料筒装置（6）内部设置有不等节距不等底径的螺杆（9），所述的螺杆（9）的螺距自进料端向出料端依次递减设置，所述的螺杆（9）的螺槽的槽深自进料端向出料端依次递减设置。

3.根据权利要求2所述的一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的螺杆（9）至少包括三段不同节距不等底径的输送熔溶螺旋段（10）和一段混炼斜槽螺杆段（11）。

4.根据权利要求1所述的一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的料筒装置（6）的内部设置有储存区段（12），所述的储存区段（12）的出料口端设置有止回阀（13），所述的储存区段（12）的进料端设置有分料封闭环（14）；所述的分料封闭环与螺杆的旋转、退杆实现同步启闭。

5.根据权利要求1所述的一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的分段梯度加热***（7）包覆在料筒装置（6）的外部，采用高温陶瓷电热卷结构；所述的分段梯度加热***（7）自料筒装置的进料端向出料端至少设置有三段温度依次递增的温控区。

6.根据权利要求1所述的一种铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的储料装置（4）垂直设置在料筒装置（6）上并通过一斜口进料套（15）与料筒装置（6）内部连通；所述的斜口进料套（15）的倾斜方向自上向下沿料筒装置的进料方向倾斜设置且与料筒装置中螺杆的旋转方向相适配。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的进料压力***（2）、进料旋转***（3）和料筒装置（6）同轴线水平设置。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的干燥***（5）包覆在储料装置（4）的外侧。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：所述的二区段垂直成型机构包括成型压力***（16）、成型模具（17）和顶出机构（18），所述的成型模具包括上模（19）、下模（20）和成型模腔（21）。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的铝镁锌有色金属颗粒半固态成型设备，其特征在于：该设备还包括总控制***（25）。

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