CN113414365A - 一种铝合金轮毂胚料制造设备及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝合金轮毂胚料制造设备及其工作方法，包括熔炼炉、精炼部、压铸机、预热炉、第一机械手、第二机械手和控制单元熔炼炉与精炼部之间通过中转包中转，精炼部设有第一机械手，第一机械手用于投入精炼料；压铸机的一侧具有第二机械手，第二机械手用于将在压铸机的模具中形成的胚料投入输送带送入预热炉内；预热炉与压铸机之间通过输送带接合，预热炉的进口外设置有第一红外传感器，预热炉的进口内设置有第二红外传感器，预热炉的出口内设置有第三红外传感器。制造与加工时间周期短、制造加工效率高、安全可靠，解决了目前铝合金轮毂胚料制造设备效率低、周期长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轮毂加工相关技术领域，具体涉及一种铝合金轮毂胚料制造设备及其工作方法。
背景技术
车轮是高速回转运动的零件，承受着车辆的多维运动载荷及车辆在行驶过程中的各种应力，要求其尺寸精度高、质量轻并具有高强韧性。铝合金车轮质轻、节能、散热好、耐腐蚀等特点已逐步取代钢轮，使用量巨大，其生产所需的生产线需求旺盛。
目前，我国铝车轮制造具有原材料价格低、劳动力成本低和性价比高的优势，但生产技术落后，超过90％企业集中在传统的重力铸造和低压铸造，自动化水平低、能耗和成本高、生产周期长、成品率低，产品价格低、性能难以提升，铝车轮产业发展进入瓶颈期；为了摆脱这种困境，少数企业引进和发展了高端固态锻造工艺，产品性能好、价格高，但投资成本较高，关键技术及设备为国外垄断，产品主要供应欧美及国内高端市场。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种铝合金轮毂胚料制造设备及其工作方法，制造与加工时间周期短、制造加工效率高、安全可靠，解决了目前铝合金轮毂胚料制造设备效率低、周期长的问题。
本发明的目的是通过以下方案实现的，一种铝合金轮毂胚料制造设备，包括熔炼炉、精炼部、压铸机、预热炉、第一机械手、第二机械手和控制单元；
所述熔炼炉、精炼部、压铸机和预热炉沿着物料行进方向布置；所述熔炼炉与所述精炼部之间通过中转包中转，所述精炼部设有第一机械手，第一机械手用于投入精炼料；所述压铸机的一侧具有第二机械手，所述第二机械手用于将在压铸机的模具中形成的胚料投入输送带送入预热炉内；
所述预热炉与压铸机之间通过输送带接合，所述预热炉的进口外设置有第一红外传感器，预热炉的进口内设置有第二红外传感器，预热炉的出口内设置有第三红外传感器；
所述控制单元分别与第一机械手、第二机械手、第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器连接。
上述方案中，所述精炼部包括除气机和烤包机；烤包机设置在离所述熔炼炉近的一侧，除气机设在另一侧，第一机械手位于除气机和烤包机之间。
上述方案中，所述预热炉内设置有直线输送副。
一种根据所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，包括以下步骤：
步骤S1、熔炼：原料按重量份数配比：7.35-7.5份Si、不大于0.15份Fe、0.08-0.2份Ti、不大于0.05份Zn、不大于0.05份Mn、不大于0.01份Cu、0.35-0.45份Mg、88-92份Al，配好的金属原料投入熔炼炉加热至740℃-770℃进行熔炼，形成铝合金液；
步骤S2、精炼：在步骤S1中的铝合金溶液中加入0.1-0.2份Al-Sr合金、0.4-0.6份铝钛硼、0.1-0.3份清渣剂和0.05-0.15份精炼剂，搅拌，并不断冲入氮气，控制精炼的温度在690-750℃之间；将铝合金液转入精炼部，控制单元控制第一机械手投入精炼料至精炼部精炼后得到精炼铝合金液；
步骤S3、铸造：压铸机中的模具预热，将所述步骤S2精炼后的铝合金溶液加入到保温炉中，铝水温度保持为670-690℃，通过加压将铝合金溶液加入模具型腔进行成型，获得胚料；
步骤S4、保温：控制单元控制第二机械手将步骤S3铸造后热坯料轮毂转至输送带，位于预热炉入口处的第一红外传感器监测有料，预热炉的进口内的第二红外传感器监测无料，输送带带动胚料行进至预热炉内，预热炉的进口内的第二红外传感器监测有料，并将信号发送到控制单元，控制单元关闭预热炉的进口，预热炉提温形成热胚料，预热炉内的直线输送副持续行进至工件位于预热炉内的出口处，第三红外传感器监测有料并将信号发送到控制单元，控制单元控制预热炉出口和进口关闭，开始预热保温，保证坯料出炉温度控制在380-410℃。
上述方案中，所述步骤S1中，熔炼时间为2h。
上述方案中，所述步骤S2中，先加入0.05-0.15份精炼剂，所述精炼剂包括冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、六氯乙烷的混合物，混合比为例为：7:7:10:4:4；再加入0.1-0.3份清渣剂，所述清渣剂为冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、氯钛酸钾和氯硼酸钾的混合物，混合比例为4:10:10:9:8:5，最后加入0.1份的Al-Sr合金和0.4份铝钛硼合金。
上述方案中，所述步骤S2中，精炼部的除气机和烤包机进行机械搅拌的速度为450转/min，氮气冲入速度为25ml/s，精炼的时间为18min。
上述方案中，所述步骤S3中，将模具预热到400℃。
上述方案中，所述步骤S4中，对胚料进行提温20-30min。
上述方案中，所述步骤S4中，对胚料进行提温20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述铝合金轮毂胚料制造设备，通过第一机械手配合第二机械手、以及控制单元、第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器很好的实现了全生产线的自动化，极大的提高了整体的加工效率，从而极大的节省了加工的成本。通过将整体的物料进行预加热，减少了模具形成的冷却过程，很好的降低了整体的工时以及能耗。本发明制造与加工时间周期短、制造加工效率高、安全可靠，解决了目前铝合金轮毂胚料制造设备效率低、周期长的问题。
附图说明
图1为本发明的铝合金轮毂胚料制造设备结构示意图；
图2为本发明的压铸机和预热炉结构示意图；
图3为前后对比金相图，其中图3(a)为现有车轮成胚金相图，图3(b)为实施例2制备得到的车轮成胚金相图。
图4为图3(b)的电镜放大图。
图中：1.熔炼炉，2.精炼部，3.压铸机，4.预热炉，5.第一机械手，6.第二机械手，7.升降输送带，8.第一红外传感器，9.第二红外传感器，10.第三红外传感器，11.烤包机，12.除气机。
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。
实施例一
如图1和2所示，一种铝合金轮毂胚料制造设备，包括沿着物料行进方向设置的熔炼炉1、精炼部2、压铸机3和预热炉4，优选的，所述熔炼炉1为四台感应熔炼炉并排设置，所述熔炼炉1与所述精炼部2之间通过中转包中转，所述精炼部2通过第一机械手5投入精炼料；所述压铸机3的一侧具有第二机械手6，所述第二机械手6用于将在模具中形成的胚料投入输送带7输送至预热炉4内。
所述预热炉4与所述压铸机3之间通过升降的输送带7接合；在所述预热炉4的进口处设置有第一红外传感器8和进口外设置有第二红外传感器9，位于所述预热炉4的出口处设置有第三红外传感器10。
所述预热炉4内设置有直线输送副。
所述精炼部2包括设置在所述熔炼炉1一侧的烤包机11和除气机12。
一种铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法如下：
步骤S1、熔炼：将熔炼铝合金用原料按重量份数配比：7.35份Si、0.05份Fe、0.15份Ti、0.02份Zn、0.02份Mn、0.01份Cu、0.40份Mg、92份Al，配好的金属原料投入熔炼炉1内加热至760℃，并熔炼2h，熔炼形成铝合金液；
步骤S2、精炼：然后通过中转包将铝合金液投入到精炼部2，铝合金液内冲入氮气，氮气冲入速度为25ml/s，除气机12的搅拌速度为450转/min，并通过第一机械手5投入0.05份的精炼剂，所用精炼剂包括冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、六氯乙烷的混合物，混合比为例为：7:7:10:4:4；然后投入0.1份的清渣剂，所述清渣剂为冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、氯钛酸钾和氯硼酸钾的混合物，混合比例为4:10:10:9:8:5，然后加入0.1份的Al-Sr合金、0.4份铝钛硼，铝合金液在除气机12以及烤包机11内形成精炼铝合金液，精炼铝合金液的温度控制在740℃。
步骤S3、铸造：压铸机3模具预热到400℃，并将精炼铝合金液温度保持在680℃，将精炼铝合金液投入到压铸机3内的模具中，借助压铸机3压铸形成胚料；
步骤S4、保温：控制单元控制第二机械手6抓取胚料，将其投入到预热炉4外的输送带7，并且借助输送带7将工件输送到预热炉4内直至工件充满预热炉4；此时，第一红外传感器8检测输送带上有料，第二红外传感器9检测到预热炉4的进口处有料，第三红外传感器10检测到预热炉4出口处有料，此时，预热炉4的出口和进口关闭，开始预热保温，铝合金轮毂胚料的提温温度为400℃，提温时间为25min。预热保温结束后，打开预热炉4的出口，第三机械手抓取出口处的物料，此时，预热炉4的出口处的第三红外传感器10检测不到有料，预热炉4内的直线输送副输送工件至第一红外传感器8、第二红外传感器9和第三红外传感器10检测到有料，再次关闭预热炉4的进口和出口进行保温预热，以此往复，完成铝合金轮毂胚料的制备。
实施例二
如图1和2所示，一种铝合金轮毂胚料制造设备，包括沿着物料行进方向设置的熔炼炉1、精炼部2、压铸机3和预热炉4，优选的，所述熔炼炉1为四台感应熔炼炉并排设置，所述熔炼炉1与所述精炼部2之间通过中转包中转，所述精炼部2通过第一机械手5投入精炼料；所述压铸机3的一侧具有第二机械手6，所述第二机械手6用于将在模具中形成的胚料投入输送带7输送至预热炉4内。
所述预热炉4与所述压铸机3之间通过升降的输送带7接合；在所述预热炉4的进口处设置有第一红外传感器8和进口外设置有第二红外传感器9，位于所述预热炉4的出口处设置有第三红外传感器10。
所述预热炉4内设置有直线输送副。
所述精炼部2包括设置在所述熔炼炉1一侧的烤包机11和除气机12。
一种铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法如下：
步骤S1、熔炼：将熔炼铝合金用原料按重量份数配比：7.50份Si、0.0份Fe、0.2份Ti、0.0份Zn、0.0份Mn、0.0份Cu、0.30份Mg、92份Al，配好的金属原料投入熔炼炉1内加热至770℃，并熔炼2h，熔炼形成铝合金液；
步骤S2、精炼：然后通过中转包将铝合金液投入到精炼部2，铝合金液内冲入氮气，氮气冲入速度为25ml/s，除气机12的搅拌速度为450转/min，并通过第一机械手5投入0.05份的精炼剂，所用精炼剂包括冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、六氯乙烷的混合物，混合比为例为：7:7:10:4:4；然后投入0.1份的清渣剂，所述清渣剂为冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、氯钛酸钾和氯硼酸钾的混合物，混合比例为4:10:10:9:8:5，然后加入0.2份的Al-Sr合金、0.6份铝钛硼，铝合金液在除气机12以及烤包机11内形成精炼铝合金液，精炼铝合金液的温度控制在750℃；
步骤S3、铸造：压铸机3的模具预热到400℃，并将精炼铝合金液温度保持在690℃，将这些精炼铝合金液投入到压铸机3内的模具中，借助压铸机3压铸形成胚料；
步骤S4、保温：控制单元控制第二机械手6抓取胚料，将其投入到预热炉4外的输送带7，并且借助输送带7将工件输送到预热炉4内直至工件充满预热炉4；此时，第一红外传感器8检测输送带7上有料，第二红外传感器9检测到预热炉4的进口处有料，第三红外传感器10检测到预热炉4出口处有料，此时，预热炉4的出口和进口关闭，开始预热保温，铝合金轮毂胚料的提温温度为410℃，提温时间为20min。预热保温结束后，打开预热炉4的出口，控制单元控制第三机械手抓取预热炉出口处的物料，此时，预热炉4的出口处的第三红外传感器10检测不到有料，预热炉4内的直线输送副输送工件至第一红外传感器8、第二红外传感器9和第三红外传感器10检测到有料，再次关闭预热炉4的进口和出口进行保温预热，以此往复，完成铝合金轮毂胚料的制备。
经过上述方法加工的铝合金轮毂胚料，温度在400℃左右，无需冷却和再加热，可直接进行旋压成型，经机加工后热处理、精整、气门嘴加工和表面毛刺处理后，经喷码、水磨抛光、清洗后制得成品铝合金轮毂产品。经过上述方法加工的铝合金轮毂胚料成型性能好，生产速度快，无毛边飞刺，室温拉伸强度大于340MPa，屈服强度大于310MPa，延伸率大于12％，可以保证加工成车轮产品后，在性能最薄弱处的性能指标仍高于现有车轮最高标准，为高性能铝合金车轮生产建立了材料基础。如图3所示，其中图3(a)为现有车轮成胚金相图，图3(b)为本实施例制备得到的车轮成胚金相图，对比可见本发明车轮成胚精度高，金相组织更有序、紧密，解决了低压铸造难以克服的针孔缩松问题，产品针孔度100％达到国家一级标准，铸造铝合金的密度为2.5-2.82g/cm，本实施例铝合金密度可达到2.78g/cm，材料致密度2.699g/cm3，图4可见本实施例所得颗粒细小，材料性能和强度均匀性达到理想状态，为高性能轮坯的制备建立了工艺基础。产品一致性达到99.99％，缺陷下降20％。
由于本发明制备的铝合金轮毂胚料为高温无缺陷胚料，不需要下线冷却、检测、修整和重新加热固溶处理等环节，因此，可将胚料制备环节由原来的48小时缩短到3小时以内，大大提高了生产效率和显著的节能降耗，同时，本发明全部采用计算机自动化控制，降低了劳动成本，提高了操作精准度，也提高了产品的质量和生产效率，值得推广。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金轮毂胚料制造设备，其特征在于，包括熔炼炉(1)、精炼部(2)、压铸机(3)、预热炉(4)、第一机械手(5)、第二机械手(6)和控制单元；
所述熔炼炉(1)、精炼部(2)、压铸机(3)和预热炉(4)沿着物料行进方向布置；所述熔炼炉(1)与所述精炼部(2)之间通过中转包中转，所述精炼部(2)设有第一机械手(5)，第一机械手(5)用于投入精炼料；所述压铸机(3)的一侧具有第二机械手(6)，所述第二机械手(6)用于将在压铸机(3)的模具中形成的胚料投入输送带(7)送入预热炉(4)内；
所述预热炉(4)与压铸机(3)之间通过输送带(7)接合，所述预热炉(4)的进口外设置有第一红外传感器(8)，预热炉(4)的进口内设置有第二红外传感器(9)，预热炉(4)的出口内设置有第三红外传感器(10)；
所述控制单元分别与第一机械手(5)、第二机械手(6)、第一红外传感器(8)、第二红外传感器(9)和第三红外传感器(10)连接。
2.根据权利要求1所述的铝合金轮毂胚料制造设备，其特征在于，所述精炼部(2)包括烤包机(11)和除气机(12)；烤包机(11)设置在离所述熔炼炉(1)近的一侧，除气机(12)设在另一侧，第一机械手(5)位于烤包机(11)和除气机(12)之间。
3.根据权利要求1所述的铝合金轮毂胚料制造设备，其特征在于，所述预热炉(4)内设置有直线输送副。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、熔炼：原料按重量份数配比：7.35-7.5份Si、不大于0.15份Fe、0.08-0.2份Ti、不大于0.05份Zn、不大于0.05份Mn、不大于0.01份Cu、0.35-0.45份Mg、88-92份Al，配好的金属原料投入熔炼炉(1)加热至740℃-770℃进行熔炼，形成铝合金液；
步骤S2、精炼：在步骤S1中的铝合金溶液中加入0.1-0.2份Al-Sr合金、0.4-0.6份铝钛硼、0.1-0.3份清渣剂和0.05-0.15份精炼剂，搅拌，并不断冲入氮气，控制精炼的温度在690-750℃之间；将铝合金液转入精炼部(2)，控制单元控制第一机械手(5)投入精炼料至精炼部(2)精炼后得到精炼铝合金液；
步骤S3、铸造：压铸机(3)中的模具预热，将所述步骤S2精炼后的铝合金溶液加入到保温炉中，铝水温度保持为670-690℃，通过加压将铝合金溶液加入模具型腔进行成型，获得胚料；
步骤S4、保温：控制单元控制第二机械手(6)将步骤S3铸造后热坯料轮毂转至输送带(7)，位于预热炉(4)入口处的第一红外传感器(8)监测有料，预热炉(4)的进口内的第二红外传感器(9)监测无料，输送带(7)带动胚料行进至预热炉(4)内，预热炉(4)的进口内的第二红外传感器(9)监测有料，并将信号发送到控制单元，控制单元关闭预热炉(4)的进口，预热炉(4)提温形成热胚料，预热炉(4)内的直线输送副持续行进至工件位于预热炉(4)内的出口处，第三红外传感器(10)监测有料并将信号发送到控制单元，控制单元控制预热炉(4)出口和进口关闭，开始预热保温，保证坯料出炉温度控制在380-410℃。
5.根据权利要求4所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，所述步骤S1中，熔炼时间为2h。
6.根据权利要求4所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，所述步骤S2中，先加入0.05-0.15份精炼剂，所述精炼剂包括冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、六氯乙烷的混合物，混合比为例为：7:7:10:4:4；再加入0.1-0.3份清渣剂，所述清渣剂为冰晶石、氯化钠、氯化钾、铝硅酸钠、氯钛酸钾和氯硼酸钾的混合物，混合比例为4:10:10:9:8:5，最后加入0.1份的Al-Sr合金和0.4份铝钛硼合金。
7.根据权利要求4所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，所述步骤S2中，精炼部(2)的烤包机(11)和除气机(11)进行机械搅拌的速度为450转/min，氮气冲入速度为25ml/s，精炼的时间为18min。
8.根据权利要求4所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，所述步骤S3中，将模具预热到400℃。
9.根据权利要求4所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，所述步骤S4中，对胚料进行提温20-30min。
10.根据权利要求4所述铝合金轮毂胚料制造设备的工作方法，其特征在于，所述步骤S4中，对胚料进行提温20min。
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| CN202110526338.0A CN113414365A (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种铝合金轮毂胚料制造设备及其工作方法 |
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| CN114210935A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-22 | 山东裕隆金和精密机械有限公司 | 一种高致密度铝合金压铸件的智能压铸系统及其压铸方法 |
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2021
- 2021-05-14 CN CN202110526338.0A patent/CN113414365A/zh active Pending
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