一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺及设备制造技术

本发明专利技术涉及一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺及设备，铝合金牌号ZL350/500A，通过保护气体熔炼实现合金化，保护气体浇注控制铸造合金中微量元素的成分，采用金属模具高频低幅伺服振动细化铸造组织，铝合金结晶过程中采用了电磁搅拌技术加速形成浮渣，乙二醇控温冷却保证晶粒均匀，在线锯切实现连连铸，导热油静压均质化处理，实现铝合金铸造态的高强度，为后续锻造铝合金轮毂的高强度奠定基础。基础。基础。

【技术实现步骤摘要】
一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺及设备


[0001]本专利技术属于铝合金制造
，涉及铝合金材料及其制造，特别是一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺及设备。
技术背景
[0002]目前乘用车、商用车大量使用压铸6系铝合金轮毂，少量使用锻造6系铝合金轮毂。
[0003]随着汽车在中国的普及，巨大的汽车保有量和生产量使得汽车轻量化的要求越来越迫切。轮毂是承载汽车全部重量和高速度旋转的关键部件，对其使用的新材料提出了更严苛的要求。目前，世界上的大部分高档车采用铝合金轮毂，如日本的AC4C、ADC3，美国的A356等，我国也有公开报道的铝轮毂材料如ZL101A和6061等用于生产汽车轮毂。这些种材料的抗拉强度不高，均小于270Mpa。由于材料强度的限制，要满足轮毂的使用性能，轮毂的断面尺寸须足够大，才能满足轮毂高速度旋转和承载汽车全部重量的要求。面对汽车轻量化和新能源汽车的发展要求，在保证轮毂强度(和疲劳寿命)的前提下尽量减轻重量与成本，提高运载能力和速度。研究和发展超高强度铸造铝合金材料的需求，日益迫切。
[0004]中国专利技术专利(专利号：201310069762.2)公开了一种铝合金材料及其热处理工艺，按质量百分比包括以下组分：Si：7～12.5％；Fe：0.25～0.45％；Cu：l.9～3.2％；Mn：0.25～0.55％：Mg：l.7～2.8％；Zr：0.01～0.05％；Zn：0.15～0.30％；Ti：0.10～0.55％；Ni≤0.05；其余为铝。该专利技术的铝合金材料及其热处理工艺，通过在传统6xxx合金基础上，添加微量元素，优化主元素含量，同时采用真空铸造方式及优化热处理工艺，使铝合金材料强度，韧性性能得到步提升，实现了强度、韧性和耐蚀性的有机结合，可用于在某些领域取代2xxx和7xxx铝合金的使用，使得产品在航空航天以及民用汽车等领域具有良好的应用前景。
[0005]现有锻造铝合金轮毂材料以6061为主，该材料的屈服强度只有235MPa，并且因为锻造流动性差，充填不满废品率高。继续提高屈服强度的铝合金，延伸系数下降，锻模模腔内充填更加困难。
[0006]随着新能源汽车的世界范围内的广泛发展，对于铝合金轮毂需求提出了新的要求，减重、高强、长疲劳寿命，是锻造铝合金轮毂的发展方向，现有的国产6系铝合金已经不能满足发展的需要；而国产7系航空铝合金锻造工艺复杂、残余应力处理成本高，还不能被汽车工业所接受。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的抗拉强度不高的不足之处，而提出了一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺及设备，提高了铝合金材料的抗拉伸强度，在保证轮毂强度和疲劳寿命的前提下尽量减轻重量与成本，提高运载能力和速度。
[0008]本专利技术的目的是这样实现的：
[0009]一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备，该设备包括：结晶器伺服控制、锯
屑收集、乙二醇循环装置，熔炼均匀化炉通过管道与转液泵及转液溜槽与中间包连接，中间包位于结晶器上方，在线锯切位于结晶器下方冷却介质中，拉坯引锭也安装在冷却介质中，通过控制拉坯引锭的速度来实现结晶器的液面控制，锯切后的铸锭通过锯切后铸锭提升送到铸锭料框中。
[0010]熔炼均匀化炉通过转液泵及转液溜槽把铝合金液体送到中间包中，中间包铝业进入结晶器形成铸锭，连续浇注的的铸锭通过在线锯切锯断，保证生产连续进行；拉坯引锭的速度控制实现了结晶器的液面控制，锯切后的铸锭通过锯切后铸锭提升送到铸锭料框中。浇注过程中，通过乙二醇循环装置输送的冷却液进行结晶器和铸锭的冷却；锯切过程中产生的锯屑下沉，通过锯屑收集送到地面，结晶器伺服控制实现了结晶器的高频低幅振动，细化了铸锭晶粒度，拉坯引锭油缸控制铸锭拉坯下降速度并承担铸锭重量；在线锯切油缸控制在线锯切下降速度，使用在线锯切与铸锭同步下降。
[0011]一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺，该铸造工艺包括如下步骤：
[0012]第一步：铝合金在熔炼均匀化炉内进行合金化，合金化过程中通入氩气隔离空气和水分；
[0013]第二步：合金化后的合适温度为530℃～560℃的铝液通过专液泵和转液溜槽进入中间包，转液溜槽和中间包继续通入氩气保持铝合金液体与空气及灰尘隔离；
[0014]第三步：中间包通过水口向结晶器注入铝合金液体，根据结晶器的液面位置，控制中间包的注入流量，实现结晶器内的液面控制；中间包的滑动水口比例控制开口度，实现铝液注入流量的控制；
[0015]第四步：浇注过程中，向中间包转液溜槽和结晶器上部通入氩气隔离空气和水分；
[0016]第五步：采用乙二醇换热的金属模具结晶器铸造铝合金，结晶器细化了通过结晶器的铸造合金组织，铝合金液态到半固态结晶过程中采用了电磁搅拌，搅拌频率50Hz～90Hz，加速形成浮渣并进一步细化晶粒；
[0017]第六步：铝合金凝固以后二次冷却也采用乙二醇冷却；
[0018]第七步：拉坯引锭与下降的连铸锭同步运动，在线锯切实现连续浇铸；
[0019]第八步：锯切过程中产生的锯屑收集需要连续进行；
[0020]第九步：锯断的铸锭通过锯切后铸锭提升运送到铸锭料框中。
[0021]第十步：铸造后的铸锭采用导热油静压均质化处理，密闭容器内导热油285℃
±
2℃，加压270bar～295bar。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]铝合金牌号ZL350/500，通过保护气体熔炼实现合金化，保护气体浇注控制铸造合金中微量元素的成分，采用金属模具高频低幅伺服振动细化铸造组织，铝合金结晶过程中采用了电磁搅拌技术加速形成浮渣，乙二醇控温冷却保证晶粒均匀，在线锯切实现连连铸，导热油静压均质化处理，实现铝合金铸造态的高强度和良好塑性。新材料抗拉强度要大于500MPa，屈服强度要大于370MPa，延伸率为8％～13％。
附图说明
[0024]本专利技术共有5幅附图，其中图1可做为说明书摘要的附图。
[0025]图1.为本专利技术车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备的俯视图；
[0026]图2.为本专利技术车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备的左视图；
[0027]图3.为本专利技术车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备的A
‑
A剖视图；
[0028]图4.为本专利技术车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备的N向视图；
[0029]图5.为本专利技术车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备的P向视图。
[0030]图中：熔炼均匀化炉1；转液泵2；转液溜槽3；中间包4；结晶器5；液面控制6；结晶器伺服控制7；在线锯切8；拉坯引锭9；锯切后铸锭提升10；锯屑收集11；乙二醇循环装置12；拉坯引锭油缸13；在线锯切油缸14；铸棒料框15。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术的实施例做进一步描述。
[0032]如图1所示，该设备包括:结晶器伺服控制7、锯屑收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造设备，该设备包括:结晶器伺服控制(7)、锯屑收集(11)、乙二醇循环装置(12)，其特征在于：熔炼均匀化炉(1)通过管道与转液泵(2)及转液溜槽(3)与中间包(4)连接，中间包(4)位于结晶器(5)上方，在线锯切(8)位于结晶器(5)下方冷却介质中，拉坯引锭(9)也安装在冷却介质中，通过控制拉坯引锭(9)的速度来实现结晶器(5)的液面控制(6)，锯切后的铸锭通过锯切后铸锭提升(10)送到铸锭料框(15)中。2.一种车用铸造超高强铝合金轮毂材料铸造工艺，其特征在于：该铸造工艺包括如下步骤：第一步：铝合金在熔炼均匀化炉(1)内进行合金化，合金化过程中通入氩气隔离空气和水分，氩气形成正压压力；第二步：合金化后的铝液通过专液泵(2)和转液溜槽(3)进入中间包(4)，转液溜槽(3)和中间包(4)继续通入氩气保持铝合金液体与空气及灰尘隔离；第三步：中间包(4)通过水口向结晶器(5)注入铝合金液体，根据结晶器(5)的液面位置，控制中间包(4)的注入流量，实现结晶器(5)内的液面控制(6)；第四步：浇注过程中，向中间包(4)转液溜槽(3)和结晶器上部通入氩气隔离空气和水分；第五步：采用乙二醇换热的金属模具结晶器(5)铸造铝合金，结晶器(5)细化了通过结晶器的铸造合金组织，铝合金液态到半固态结晶过程中采用了电磁搅拌，加速形成浮渣并进一步细化晶粒；第六步：铝合金凝固以后冷却；第七步：拉坯引...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛元良，
申请(专利权)人：西安鼎鑫科技新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：