一种半固态合金制浆过程中的温度控制方法

摘要

本发明公开了一种半固态合金制浆过程中的温度控制方法，包括以下步骤：通过设置在给汤机上的测温仪监测所述给汤机舀取的合金液的温度是否处于第一预定温度；当合金液的温度低于第一预定温度时，采取第一修正措施；或当合金液的温度高于第一预定温度时，采取第二修正措施；通过测温仪监测制浆机内半固态浆料的温度处于第二预定温度后，将半固态浆料送入压射室。采用该方法可以准确实时监测、控制半固态浆料的温度，其制备的半固态浆料温度可以严格地控制在600±3℃，半固态浆料的固相率在15‑35％，半固态产品粒状晶尺寸＜60μm，半固态产品合格率达到98％以上。

说明书

技术领域

本发明属于轻合金半固态流变压铸生产及压铸成形技术领域，具体涉及一种轻合金半固态合金制浆过程中的温度控制方法。

背景技术

半固态成形技术是一种先进的金属加工技术，近年来半固态流变压铸技术研究成取得一定成果。半固态流变压铸技术使传统高压压铸生产方式发生了深刻变化，半固态成形技术打破了传统的枝晶凝固模式，粒状晶组织提高了铸件密度，铸件的综合性能得到提高。

目前用于半固态产业化压铸生产的制浆方法是机械搅拌法，机械搅拌法制浆工艺的优点是制浆效率高，制浆设备可以和压铸机联动运行，可以满足连续的压铸循环生产。但一体化的机械搅拌制浆过程中压铸机汤勺是移动的，从汤勺舀取合金液→制浆→倒浆料→半固态浆料压铸，工艺过程中制浆汤勺是连续移动的，这就给准确测量半固态浆料温度造成一定困难，如果用常规接触式热电偶测量合金液及半固态浆料温度，需要在多个节点位置设置多个热电偶，且接触式热电偶需要一定热传导时间，在小于10s的短时间内很难准确测定出轻合金液的温度。温度是影响半固态固相率分数的主要因素，压铸过程半固态浆料固相率不稳定会对半固态产品组织质量造成影响。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种半固态合金制浆过程中的温度控制方法。通过在给汤机上设置安装非接触式激光温度测温仪，对制浆用的保温炉合金液、制浆过程半固态浆料、半固态浆料充型的温度进行测量记录；在制浆汤勺移动过程中实时监测个位置节点的合金温度，根据温度测定的合金温度变化值，通过压铸机和制浆机联动的控制程序控制保温炉加热装置和制浆机参数，把制备的半固态浆料温度精确控制在一定范围，使半固态浆料压铸充型温度稳定。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种半固态合金制浆过程中的温度控制方法，包括以下步骤：

通过设置在给汤机上的测温仪监测所述给汤机舀取的合金液的温度是否处于第一预定温度；当所述合金液的温度低于所述第一预定温度时，采取第一修正措施；或当所述合金液的温度高于所述第一预定温度时，采取第二修正措施；

通过所述测温仪监测制浆机内半固态浆料的温度处于第二预定温度后，将所述半固态浆料送入压射室；

通过所述测温仪监测所述压射室内半固态浆料的温度处于第三预定温度后，进行压铸。

其中，所述给汤机包括连接杆和汤勺，所述连接杆与所述汤勺可转动连接；所述连接杆垂直于水平面设置；

所述测温仪设置在所述连接杆上，所述测温仪与所述汤勺内合金液的距离为260-290mm；所述测温仪与所述压射室内半固态浆料的距离为230-250mm。

其中，所述测温仪分别与保温炉、制浆机、压射室的控制程序连接。

其中，所述第一修正措施具体为：所述保温炉的控制程序控制所述保温炉进行加热10-40min，且所述制浆机的控制程序控制所述制浆机的搅拌时间减少为10-20s，并控制冷却介质的通入量减少为10-20L/min。

其中，所述第二修正措施具体为：所述保温炉的控制程序控制所述保温炉停止加热，且所述制浆机的控制程序控制所述制浆机的搅拌时间增加为15-25s，并控制冷却介质的通入量增加为15-30L/min。

其中，所述第一预定温度为660-670℃；所述第二预定温度为607-612℃；所述第三预定温度为595-602℃。

其中，所述第二预定温度为607℃；所述第三预定温度为595℃。

其中，所述半固态浆料由所述制浆机送入所述压射室的时间为3-5s。

其中，所述制浆机的搅拌速度为1200-1800rpm，所述冷却介质为压缩空气。

其中，所述测温仪为激光测温仪。

本发明的半固态合金制浆过程中的温度控制方法，通过在给汤机上设置激光测温仪监测半固态浆料制备中舀汤、制浆、浆料压铸各过程节点的温度，通过制浆、压铸控制程序根据合金液不同节点温度变化，自动修正制浆机转速、搅拌时间、冷却介质通入量等参数精确控制压射开始时的半固态浆料温度，从而得到固相率稳定的半固态浆料。

具体的，在给汤机上设置测温仪；给汤机包括连接杆和汤勺，连接杆与汤勺可转动连接；连接杆垂直于水平面设置；激光测温仪设置在连接杆上，激光测温仪与汤勺的距离为260-290mm；激光测温仪与压射室的距离为230-250mm，优选的，为240mm。激光测温仪分别与保温炉、制浆机、压射室的控制程序连接。激光测温仪测量温度范围为0-1000℃，在以上距离设置下，具有非常好的测量精度，测温仪有隔热外壳，在300℃环境温度下测量精度不受影响。

半固态合金制浆过程中的温度控制方法，具体包括以下步骤：

通过设置在给汤机上的激光测温仪监测给汤机舀取的合金液的温度是否处于第一预定温度660-670℃，当合金液的温度低于660℃时，保温炉的控制程序控制保温炉进行加热10-40min；且制浆机的控制程序控制制浆机的搅拌时间减少为10-20s，并控制冷却介质的通入量减少为10-20L/min。

当合金液的温度高于670℃时，保温炉的控制程序控制保温炉停止加热，且制浆机的控制程序控制制浆机的搅拌时间增加至15-25s，并控制冷却介质的通入量增加至15-30L/min。

以上修正措施的工艺参数是经过大量实验所确定地，采用以上工艺参数时，可以快速、有效地对合金液以及半固态浆料地温度进行调整，将修正时间减小到最小，从而极大地提高了半固态合金制浆的效率。

通过激光测温仪监测制浆机内半固态浆料的温度处于第二预定温度607-612℃后，将半固态浆料送入压射室进行压铸；

通过激光测温仪监测压射室内半固态浆料的温度处于第三预定温度595-602℃，压铸程序控制半固态浆料由制浆机送入压射室的时间为3-5s。

处于第二预定温度的半固态浆料在3-5s时间内由制浆送料一体机通过自动运行程序送到压铸机压射室；将第二预定温度控制在607-612℃范围，即可保证半固态浆料在第三预定温度压铸充满模具型腔，从而生产出固相率在15-35％的半固态压铸件。

其中，制浆机的搅拌速度为1200-1800rpm，冷却介质为压缩空气。

本发明的半固态浆料制浆过程中的温度控制方法相较于现有技术，具备以下优点：

1)激光测温仪和半固态温度控制方法解决了合金液舀取、制浆、压铸移动过程中温度测量的工艺难题，可以准确实时监测、控制半固态浆料的温度。

2)合理设定测温仪的位置，使得测温仪所测温度精度高，误差小。

3)测温仪检测结果程序与保温炉、制浆机程序对接，检测结果显示在制浆机PLC控制面板上，压铸、制浆联动程序根据检测的温度值实时修正制浆参数。温度监控和制浆参数修正均在控制程序下自动运行。

4)采用本发明方法制备的半固态浆料温度可以严格地控制在600±3℃，半固态浆料的固相率在15-35％％，半固态产品粒状晶尺寸＜60μm，半固态产品合格率达到98％以上。

参照附图来阅读对于实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理，在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的半固态合金制浆过程中的温度控制方法中测温仪监测合金液温度的示意图；

图2示出了根据本发明的半固态合金制浆过程中的温度控制方法中测温仪监测半固态合金温度的示意图；

图3示出了根据本发明的半固态合金制浆过程中的温度控制方法中测温仪监测半固态合金倒入压射室过程中温度的示意图；

图4示出了根据本发明的半固态合金制浆过程中的温度控制方法中测温仪监测压射室内半固态合金温度的示意图；

其中，1为汤勺、2为测温仪、3为合金液、4为半固态合金、5为搅拌棒、6为压射锤头、7为压射室、8为压铸机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例

实施例1

设置激光测温仪与汤勺的距离为268mm；激光测温仪与压射室的距离为240mm。

通过激光测温仪监测给汤机舀取的合金液的温度为655℃，保温炉控制程序控制保温炉进行加热20min；且制浆机控制程序控制制浆机的搅拌时间为18min，并控制冷却介质的通入量为16L/min，制浆机的搅拌速度为1350rpm。测得半固态浆料温度609℃，将半固态浆料送入压射室进行压铸；

压铸程序控制半固态浆料由制浆机送入压射室的时间为3.9s，通过激光测温仪监测压射室内半固态浆料的温度为596℃，进行压铸。

实施例2

设置激光测温仪与汤勺的距离为280mm；激光测温仪与压射室的距离为240mm。

通过激光测温仪监测给汤机舀取的合金液的温度为675℃，保温炉控制程序控制保温炉停止加热，且将制浆机控制程序控制制浆机的搅拌时间增加为23s，并控制冷却介质的通入量增加为24L/min，制浆机的搅拌速度为1670rpm；待合金液的温度为610℃后，将半固态浆料送入压射室进行压铸；

压铸程序控制半固态浆料由制浆机送入压射室的时间为3.5s，通过激光测温仪监测压射室内半固态浆料的温度为598℃，进行压铸。

实施例3

设置激光测温仪与汤勺的距离为275mm；激光测温仪与压射室的距离为240mm。

通过激光测温仪监测给汤机舀取的合金液的温度为650℃，保温炉控制程序控制保温炉进行加热36min；且制浆机控制程序控制制浆机的搅拌时间为24s，并控制冷却介质的通入量为28L/min，制浆机的搅拌速度为1280rpm。测得半固态浆料温度608℃，将半固态浆料送入压射室进行压铸；

压铸程序控制半固态浆料由制浆机送入压射室的时间为4.5s，通过激光测温仪监测压射室内半固态浆料的温度为599℃，进行压铸。

对比测试例

表1示出了采用本申请半固态浆料制浆过程中的温度控制方法实施例1-3所生产的半固态产品与对比例产品的对比情况。其中，对比例为采用现有半固态浆料制浆工艺生产的半固态产品的各项参数。

表1实施例与对比例半固态产品对比情况

固相率粒状晶尺寸球状晶元整度产品合格率对比例18％55μm0.7696.5％实施例121％51μm0.8398.3％实施例228％46μm0.8798.5％实施例319％43μm0.9098.1％

由表1对比可以数据可以看出，采用本发明的半固态浆料制浆过程中的温度控制方法所生产的半固态产品的产品参数明显优于对比例的产品参数。

综上所述，根据本发明提供一种半固态合金制浆过程中的温度控制方法用激光测温仪器全程检测半固态制浆过程各位置节点的液体温度，精确控制半固态浆料的温度；并根据各个位置点温度变化情况，通过压铸机、制浆机控制程序实施修正制浆参数和保温炉加热装置，把半固态浆料温度精确控制在稳定的范围，使半固态浆料有稳定的固体含量；从而保证了半固态浆料的质量。本发明专利半固态温度实时控制技术使半固态浆料的质量稳定，为半固态流变压铸产品的产业化发展提供了技术支持。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。