CN106513598A - 一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术 - Google Patents

一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术 Download PDF

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胡因行
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Abstract

一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术；该装置包括控制柜、顶模、分流锥、顶模风管、边模、底模风管、陶瓷保温杯、底模、强电磁搅拌器、升液管、保温炉、炉底电磁搅拌器；顶模风管设置3～4道,底模风管设置2～3道；强电磁搅拌器为环状，高度300‑350mm,搅拌电流为20～30A,频率为30～50Hz，每做一件产品对浆料做强电磁搅拌；炉底电磁搅拌器电流为80～100A、频率为10～20Hz，在生产过程始终对合金液进行电磁搅拌，并且每间隔3‑5分钟改变熔体搅拌的方向。该装置和技术可使高合金成分均匀、结晶凝固过程有效形核率更高、铸件截面厚大区域晶粒细小均匀。

Description

一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置 和技术
技术领域
本发明涉及铝合金轮毂制造技术领域，具体地说，涉及一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术。
技术背景
近十年来，汽车铝合金轮毂在全球的平均年增长率已超过7.6％，不仅绝大多数轿车和运动车装上了铝合金轮毂，而且越来越多的大型车辆(例客车、卡车、房车、越野车等)开始使用大直径高性能的铝轮毂，但我国大型车辆特别是卡车、客车等基本还在使用重量重、散热差、舒适度底的钢制轮毂，这不仅与我国作为汽车铝轮毂第一制造和出口大国不相符合，而且严重影响了整车的轻量化和节能环保的发展。
大型汽车铝轮毂具有大尺寸、轮辋宽、高性能等特点，我国铝轮毂行业普遍采用的A356.2为原材料采用低压铸造方式生产的铝轮毂可满足轿车和运动车轮毂的需要，但不能达到为大型车辆配套的强韧性要求。目前大型汽车铝轮毂制造的关键技术是材料的制备和成型技术，在这方面，国外制造技术比中国先进二十年左右，例美国公司采用锻造方式生产的铝轮毂材料的力学性能超过轿车和运动车轮毂的20％,但锻造不仅投资大、合格率低，而且只能生产造型简单的轮毂，并且尺寸受到限制；美国公司采用颗粒增强铝基复合材料生产铝轮毂材料强度提高了30％，但目前只能生产至26英寸铝轮毂，不能满足市场向大直径、宽轮辋、深Lip的发展趋势；美国公司采用半固态压铸可使轮毂强度提高50％以上，但目前只能生产26英寸以下的铝轮毂；国内有研究机构研发Al-Zn-Mg-Cu高合金化材料虽使材料的抗拉强度可达350mpa以上，但由于材料凝固收缩大，铸件非常容易开裂，在制造技术上始终未能突破，因此目前还停留在中试阶段。总体来说，铝轮毂行业人士普遍认为选择高合金化材料体系并创新材料的处理方式防止铸造过程中成分偏析、实现材料的晶粒细化是生产高强韧铝轮毂的关键。
发明内容
本发明的目的是克服现有大型汽车铝轮毂制造技术的缺陷，根据高合金化材料Al-Si-Mg-Cu体系和半固态流变成型的特点创新材料的制备技术，实现材料的成分均匀、晶粒细化，具体地说提供一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术。
实现以上方法的技术方案是，一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术；包括控制柜、顶模、分流锥、顶模风管、边模、底模风管、陶瓷保温杯、底模、强电磁搅拌器、升液管、保温炉、炉底电磁搅拌器，边模由4块组成，边模、顶模、底模组合在一起形成铸件的型腔；分流锥安装在顶模的中间区域，在半固态流变充型过程对浆料起分流导向作用；分流锥与底模中间部位的浆料入口组合形成8.0～15.0mm的圆环形缝隙，流变充型过程在压缩空气压力作用下浆料通过圆环形缝隙在模具型腔内流变成型；顶模风管安装在顶模相对应铸件有效截面厚大区域，顶模风管依据轮毂20-34英寸的特点设置3～4道环形风管；底模风管依据轮毂尺寸设置2～3道环形风管，顶模和底模风管的作用为增加铸件凝固过程的过冷度、促使晶粒细化、缩短铸造周期；顶模风管与底模风管的开启时间与延时关闭时间参数通过系统控制柜控制，其设定参数如表1；在底模下端的中间区域安装陶瓷保温杯，其为模具与升液管的连接装置；陶瓷保温杯与升液管相连接；升液管插入保温炉的内，其底端距离保温炉铝液底部150～200mm；在升液管的上端部、靠近陶瓷保温杯的区域安装强电磁搅拌器，强电磁搅拌器为环状，其高度300-350mm,搅拌电流为20～30A,频率为30～50Hz，该装置在浆料充型时开启，浆料充型结束后关闭，每做一件产品对浆料做周期性强电磁搅拌，其作用保证浆料成分均匀以及非常高的有效形核率形成；在保温炉的底部安装炉底电磁搅拌器，搅拌电流为80～100A,频率为10～20Hz，在生产过程始终对保温炉内的合金液进行电磁搅拌，并且每间隔3-5分钟改变熔体搅拌的方向，以促使合金熔体中高密度合金成分均匀以及温度均匀；强电磁搅拌器与炉底电磁搅拌器通过导线与系统控制柜连接，控制电磁搅拌器的参数输入以及开启与关闭。生产时将升液管、模具装配好，依据产品铸造工艺参数将顶模风管、底模风管开启时间与延时关闭时间的参数、强电磁搅拌器与炉底电磁搅拌器所需的参数、铸造过程炉内各段压力参数输入系统控制柜中即可开始生产。该技术方案可以实现大型汽车用铝轮毂流变成型过程浆料的连续复合电磁搅拌，使高合金成分均匀、结晶凝固过程有效形核率高、铸件截面厚大区域晶粒细小均匀，从而为大型汽车铝轮毂的半固态成型奠定基础。
表1
附图说明：
图1、为本发明的结构示意图。
具体的实施方式
如图1所示，一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术，包括系统控制柜1、顶模2、分流锥3、顶模风管4、边摸5、底模风管6、陶瓷保温杯7、底模8、强电磁搅拌器9、升液管10、保温炉11、炉底电磁搅拌器12，分流锥3与底模8中间部位的浆料入口组合后形成宽度为12.0mm的圆环形缝隙，顶模风管4安装在顶模2相对应铸件有效截面厚大区域，顶模风管4设置3道环形风管，底模风管6设置3道环形风管；顶模风管4与底模风管6的开启时间与延时关闭时间以及冷却风压大小参数通过系统控制柜1控制；陶瓷保温杯7与升液管10相连接，升液管10插入保温炉11的铝液内，其底端距离保温炉铝液底部180mm；在升液管10的上端部，靠近陶瓷保温杯7的区域安装强电磁搅拌器9，其搅拌电流为25A,频率为40Hz，该装置在系统控制柜1的控制下浆料充型时开启，浆料充型结束后关闭，每做一件产品对浆料做周期性强电磁搅拌，其作用保证浆料成分均匀以及非常高的有效形核率形成；在保温炉11的底部安装炉底电磁搅拌处理器12，其电流为90A,频率为15Hz，在生产过程始终对保温炉内的合金液进行电磁搅拌，并且每间隔3分钟改变熔体的搅拌的方向，以促使合金熔体中高密度合金成分均匀以及温度均匀；强电磁搅拌器9与炉底电磁搅拌器12通过导线与系统控制柜1连接；该方法可以实现大型汽车用铝车轮流变成型过程浆料连续复合电磁搅拌，促进高合金成分均匀，结晶凝固过程有效形核率高，铸件截面厚大区域晶粒细小均匀。

Claims (5)

1.一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术，其特征是:该装置包括系统控制柜(1)、顶模(2)、分流锥(3)、顶模风管(4)、边摸(5)、底模风管(6)、陶瓷保温杯(7)、底模(8)、强电磁搅拌器(9)、升液管(10)、保温炉(11)、炉底电磁搅拌器(12)；强电磁搅拌器(9)设计为环状，在升液管的上端部、靠近陶瓷保温杯(7)的区域,，每做一件产品对浆料做强电磁搅拌；炉底电磁搅拌器(12)设计在保温炉的底部，在生产过程始终对合金液进行电磁搅拌，并且每间隔3-5分钟改变熔体搅拌的方向；该装置和技术可使高合金成分均匀、结晶凝固过程有效形核率更高、铸件截面厚大区域晶粒细小均匀。
2.根据权利要求1所述的一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术，其特征是:边模由4块组成，边模(5)、顶模(2)、底模(8)组合在一起形成铸件的型腔；分流锥(3)安装在顶模的中间区域,分流锥与底模中间部位的浆料入口组合形成8.0～15.0mm的圆环形缝隙；顶模风管(4)安装在顶模相对应铸件有效截面厚大区域，顶模风管依据轮毂20-34尺寸英寸的特点设计3～4道环形风管，底模风管(6)依据轮毂尺寸设置2～3道环形风管。
3.根据权利要求1所述的一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术，其特征是:在底模下端的中间区域安装陶瓷保温杯(7)，陶瓷保温杯与升液管(10)相连接，升液管插入保温炉(11)内，其底端距离保温炉铝液底部150～200mm。
4.根据权利要求1所述的一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术，其特征是:强电磁搅拌器(9)为环状，其高度300-350mm,搅拌电流为20～30A,频率为30～50Hz，该装置在浆料充型时开启，浆料充型结束后关闭，每做一件产品对浆料做周期性强电磁搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种铝轮毂用半固态流变成型合金浆料的连续电磁搅拌装置和技术，其特征是:炉底电磁搅拌器(12)搅拌电流为80～100A,频率为10～20Hz，在生产过程始终对保温炉内的合金液进行电磁搅拌，并且每间隔3-5分钟改变熔体搅拌的方向。
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