半固态电磁拌和器半固态电磁拌和成套体系

半固态电磁拌和器

半固态电磁拌和器是在液态金属的凝结过程中进行剧烈的拌和，使普通铸造易于构成的树枝晶网络骨架被打碎而构成涣散的颗粒状安排形状，然后制成半固态金属液，然后将其压铸成坯料或铸件。

一、半固态电磁拌和器概述

自1971年美国麻省理工学院的D.B.Spencer和M.C.Flemings发明晰一种搅动铸造（stircast）新工艺，即用旋转双桶机械拌和法制备出Srr15%pb流变浆料以来，半固态金属（SSM）铸造工艺技能阅历了20余年的研讨与开展。搅动铸造制备的合金一般称为非枝晶安排合金或称部分凝结铸造合金（PartiallySolidifiedCastingAlloys）。因为选用该技能的产品具有高质量、高功能和高合金化的特色，因而具有强壮的生命力。除军事装备上的运用外，开端首要会集用于主动车的要害部件上，例如，用于轿车轮毂，可进步功能、减轻分量、下降废品率。尔后，逐步在其它范畴取得运用，出产高功能和近净成型的部件。半固态金属铸造工艺的成型机械也相继推出。现在已研发出产出从600吨到2000吨的半固态铸造用压铸机，成形件分量可达7kg以上。当时，在美国和欧洲，该项工艺技能的运用较为广泛。半固态金属铸造工艺被以为是21世纪最具开展前途的近净成型和新材料制备技能之一。

二、半固态电磁拌和器工艺原理

在普通铸造过程中，初晶以枝晶办法长大，当固相率到达0.2左右时，枝晶就构成接连网络骨架，失掉微观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行剧烈拌和，则使普通铸造成形时易于构成的树枝晶网络骨架被打碎而保存涣散的颗粒状安排形状，悬浮于剩下液相中。这种颗粒状非枝晶的显微安排，在固相率达0.5-0.6时仍具有必定的流变性，然后可运用惯例的成形工艺如压铸、揉捏，模锻等完结金属的成形。

三、半固态压铸工艺工艺优势和产品优势

工艺优势

1）不需加任何晶粒细化剂即可取得细晶粒安排，消除了传统铸造中的柱状晶和粗大树枝晶。

2）成形温度低（如铝合金可下降1200℃以上），可节省能源。

3）模具寿数延伸。固较低温度的半固态浆料成形时的剪切应力，比传统的枝晶浆料小三个数量级，故充型平稳、热负荷小，热疲劳强度下降。

4）削减污染和不安全要素。因作业时摆脱了高温液态金属环境。

5）变形阻力小，选用较小的力就可完结均质加工，对难加工材料的成形简单。

6）凝结速度加速，出产率进步，工艺周期缩短。

7）适于选用计算机辅助设计和制作，进步了出产的主动化程度

产品优势

1、件质量高。因晶粒细化、安排散布均匀、体缩短削减、热裂倾向下降，基体上消除了缩松倾向，力学功能大幅度进步。

2、凝结缩短小，故成型体尺度精度高，加工余量小，近净成形。

3、成形合金规模广。非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金；铁基合金有不锈钢、低合金钢等。

4、制作金属基复合材料。运用半固态金属的高粘度，使密度差大、固溶度小的金属制成合金，也可有效地使不同材料混合，制成新的复合材料

四、半固态电磁拌和器展望

虽然半固态连铸技能还没有到达大规模工业运用的水平，但在现有的试验研讨及小规模出产中现已显现出了极强的生命力。归纳国内外的有关研讨不难看出，半固态连铸技能将在下列范畴具有光亮的运用远景：

(1)高合金和难变形材料成形

高合金和难变形材料的成型一直是材料加工范畴的一个难题。半固态连铸坯在半固态温度下具有类似于液态直接成型的成型优势，为高合金材料无偏析无缺点连铸和难变形材料的顺畅成型找到了一条可行的技能道路。本课题组的研讨标明，一般以为不能铸造的白口铁及高锰钢，制成半固态连铸坯后，在半固态温度下能够顺畅成型壁厚2mm，长度100mm以上的杂乱零件。因而，半固态连铸在难变形材料成型用坯的出产方面将大有可为。

(2)新一代钢铁材料研发

现在世界各国都在进行超级钢的研讨，我国也现已发动严峻根底规划项目“新一代钢铁材料研讨”。新一代钢铁材料要求高洁净、超细化、超高强度，一起还要有大规模运用的或许。为完结这一方针，必定需求选用连铸技能制坯，而现有的连铸坯遍及存在柱状晶区大，微观偏析严峻的缺点。半固态连铸坯晶粒细微，微观偏析少的优势无疑会为新一代钢铁材料的制坯供给一条值得探究的技能道路。

(3)复合材料制坯与成型

复合材料是材料科学的一枝新秀，但迄今为止，复合材料的制备及其大规模成材仍是一个难题。半固态连铸在处理这一难题方面会大有作为，这已被很多的试验研讨所证明[7]。总归，半固态连铸技能在高合金材料、难变形材料、细晶均质化钢铁材料及高附加值的新材料成型方面有着独特的技能优势

5、电磁拌和法

1）电磁拌和器的原理：电磁拌和器的根本结构就沟通感应办法而言，实际上是一个能激起磁场的感应器，它类仿于电机的定子，结晶器相当于转子。感应器发生的磁场效果于结晶器内熔融的金属液，并与金属液有相对运动，金属液又是导电体，因而，也就在其间发生感触应电流，该电流与感应器发生的磁场相互效果而发生电磁力，推进金属液的运动。运动的办法由磁场办法决议，现在，遍及运用的磁场有旋转磁场和行波磁场。 电磁拌和法是运用电磁感应力的效果将分出的树枝晶破碎成颗粒状，归于非触摸式拌和。因而，金属液纯洁，不卷进气体，操控便利，产量大，是现在工业运用的首要办法之一。这种办法也适用熔点较高的合金。现在，在工业出产中占主导地位的电磁拌和技能称为MHD(Magnetohydrofynamic)，用于出产接连流变锭料，其间铝合金锭的直径达50—110mm。

2）拌和效果选用先进的电磁拌和技能，经过国内外很多的试验与工业出产经过运用电磁拌和所到达的首要效果：下降夹渣含量；削减中心缩孔；消除微观偏析；增加等轴晶比率；改进凝结安排等

6、半固态试验用电磁拌和器

1）作业原理电磁拌和办规律运用电磁感应在半凝结的金属液中发生感应电流，感应电流在外加磁场的效果下促进金属固液浆料剧烈地搅动，使传统的枝晶安排转变为非枝晶的拌和安排。 2）体系组成本体系以INTER高功能十六位单片机为中心组成的交--直--交变频电源、电磁感应器、操作操控界面、冷却体系等组成。 3）体系长处为了试验室研讨便利，感应器内半固态金属液受力与枝晶的联系。本体系选用了电压、频率、拌和时刻接连可调，使半固态金属液受力状况一望而知。简练操作操控界面，人机接口简单明晰，一切操作在操控面板上可当即完结。

首要用户

1、四川核聚能研讨院

2、重庆理工大学

3、沈阳航天航空大学

4、东北工业大学

5、兰州工业学院

6、西南理工大学

7、沈阳工业大学

8、哈尔滨大学

9、上海800所

10.西南交通大学

11、我国兵科院