本發明涉及鋁合金輪轂制造技術領域，具體地說，涉及一種鋁輪轂用半固態流變成型合金漿料的連續電磁攪拌裝置和技術。

技術背景

近十年來，汽車鋁合金輪轂在全球的平均年增長率已超過7.6％，不僅絕大多數轎車和運動車裝上了鋁合金輪轂，而且越來越多的大型車輛(例客車、卡車、房車、越野車等)開始使用大直徑高性能的鋁輪轂，但我國大型車輛特別是卡車、客車等基本還在使用重量重、散熱差、舒適度底的鋼制輪轂，這不僅與我國作為汽車鋁輪轂第一制造和出口大國不相符合，而且嚴重影響了整車的輕量化和節能環保的發展。

大型汽車鋁輪轂具有大尺寸、輪輞寬、高性能等特點，我國鋁輪轂行業普遍采用的A356.2為原材料采用低壓鑄造方式生產的鋁輪轂可滿足轎車和運動車輪轂的需要，但不能達到為大型車輛配套的強韌性要求。目前大型汽車鋁輪轂制造的關鍵技術是材料的制備和成型技術，在這方面，國外制造技術比中國先進二十年左右，例美國公司采用鍛造方式生產的鋁輪轂材料的力學性能超過轎車和運動車輪轂的20％,但鍛造不僅投資大、合格率低，而且只能生產造型簡單的輪轂，并且尺寸受到限制；美國公司采用顆粒增強鋁基復合材料生產鋁輪轂材料強度提高了30％，但目前只能生產至26英寸鋁輪轂，不能滿足市場向大直徑、寬輪輞、深Lip的發展趨勢；美國公司采用半固態壓鑄可使輪轂強度提高50％以上，但目前只能生產26英寸以下的鋁輪轂；國內有研究機構研發Al-Zn-Mg-Cu高合金化材料雖使材料的抗拉強度可達350mpa以上，但由于材料凝固收縮大，鑄件非常容易開裂，在制造技術上始終未能突破，因此目前還停留在中試階段。總體來說，鋁輪轂行業人士普遍認為選擇高合金化材料體系并創新材料的處理方式防止鑄造過程中成分偏析、實現材料的晶粒細化是生產高強韌鋁輪轂的關鍵。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有大型汽車鋁輪轂制造技術的缺陷，根據高合金化材料Al-Si-Mg-Cu體系和半固態流變成型的特點創新材料的制備技術，實現材料的成分均勻、晶粒細化，具體地說提供一種鋁輪轂用半固態流變成型合金漿料的連續電磁攪拌裝置和技術。

實現以上方法的技術方案是，一種鋁輪轂用半固態流變成型合金漿料的連續電磁攪拌裝置和技術；包括控制柜、頂模、分流錐、頂模風管、邊模、底模風管、陶瓷保溫杯、底模、強電磁攪拌器、升液管、保溫爐、爐底電磁攪拌器，邊模由4塊組成，邊模、頂模、底模組合在一起形成鑄件的型腔；分流錐安裝在頂模的中間區域，在半固態流變充型過程對漿料起分流導向作用；分流錐與底模中間部位的漿料入口組合形成8.0～15.0mm的圓環形縫隙，流變充型過程在壓縮空氣壓力作用下漿料通過圓環形縫隙在模具型腔內流變成型；頂模風管安裝在頂模相對應鑄件有效截面厚大區域，頂模風管依據輪轂20-34英寸的特點設置3～4道環形風管；底模風管依據輪轂尺寸設置2～3道環形風管，頂模和底模風管的作用為增加鑄件凝固過程的過冷度、促使晶粒細化、縮短鑄造周期；頂模風管與底模風管的開啟時間與延時關閉時間參數通過系統控制柜控制，其設定參數如表1；在底模下端的中間區域安裝陶瓷保溫杯，其為模具與升液管的連接裝置；陶瓷保溫杯與升液管相連接；升液管插入保溫爐的內，其底端距離保溫爐鋁液底部150～200mm；在升液管的上端部、靠近陶瓷保溫杯的區域安裝強電磁攪拌器，強電磁攪拌器為環狀，其高度300-350mm,攪拌電流為20～30A,頻率為30～50Hz，該裝置在漿料充型時開啟，漿料充型結束后關閉，每做一件產品對漿料做周期性強電磁攪拌，其作用保證漿料成分均勻以及非常高的有效形核率形成；在保溫爐的底部安裝爐底電磁攪拌器，攪拌電流為80～100A,頻率為10～20Hz，在生產過程始終對保溫爐內的合金液進行電磁攪拌，并且每間隔3-5分鐘改變熔體攪拌的方向，以促使合金熔體中高密度合金成分均勻以及溫度均勻；強電磁攪拌器與爐底電磁攪拌器通過導線與系統控制柜連接，控制電磁攪拌器的參數輸入以及開啟與關閉。生產時將升液管、模具裝配好，依據產品鑄造工藝參數將頂模風管、底模風管開啟時間與延時關閉時間的參數、強電磁攪拌器與爐底電磁攪拌器所需的參數、鑄造過程爐內各段壓力參數輸入系統控制柜中即可開始生產。該技術方案可以實現大型汽車用鋁輪轂流變成型過程漿料的連續復合電磁攪拌，使高合金成分均勻、結晶凝固過程有效形核率高、鑄件截面厚大區域晶粒細小均勻，從而為大型汽車鋁輪轂的半固態成型奠定基礎。

表1

附圖說明：

圖1、為本發明的結構示意圖。

具體的實施方式

如圖1所示，一種鋁輪轂用半固態流變成型合金漿料的連續電磁攪拌裝置和技術，包括系統控制柜1、頂模2、分流錐3、頂模風管4、邊摸5、底模風管6、陶瓷保溫杯7、底模8、強電磁攪拌器9、升液管10、保溫爐11、爐底電磁攪拌器12，分流錐3與底模8中間部位的漿料入口組合后形成寬度為12.0mm的圓環形縫隙，頂模風管4安裝在頂模2相對應鑄件有效截面厚大區域，頂模風管4設置3道環形風管，底模風管6設置3道環形風管；頂模風管4與底模風管6的開啟時間與延時關閉時間以及冷卻風壓大小參數通過系統控制柜1控制；陶瓷保溫杯7與升液管10相連接，升液管10插入保溫爐11的鋁液內，其底端距離保溫爐鋁液底部180mm；在升液管10的上端部，靠近陶瓷保溫杯7的區域安裝強電磁攪拌器9，其攪拌電流為25A,頻率為40Hz，該裝置在系統控制柜1的控制下漿料充型時開啟，漿料充型結束后關閉，每做一件產品對漿料做周期性強電磁攪拌，其作用保證漿料成分均勻以及非常高的有效形核率形成；在保溫爐11的底部安裝爐底電磁攪拌處理器12，其電流為90A,頻率為15Hz，在生產過程始終對保溫爐內的合金液進行電磁攪拌，并且每間隔3分鐘改變熔體的攪拌的方向，以促使合金熔體中高密度合金成分均勻以及溫度均勻；強電磁攪拌器9與爐底電磁攪拌器12通過導線與系統控制柜1連接；該方法可以實現大型汽車用鋁車輪流變成型過程漿料連續復合電磁攪拌，促進高合金成分均勻，結晶凝固過程有效形核率高，鑄件截面厚大區域晶粒細小均勻。