[發(fā)明專利]一種低壓鑄造鋁車輪模具

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• 申請日: 2017-03-19
• 公開（公告）號: CN106694855A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 王凱慶;李鴻標;汪熙;李昌海;趙永旺;周洪海
• 申請（專利權）人: 中信戴卡股份有限公司
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及鑄造模具，具體的說涉及一種消除低壓鑄造鋁車輪R角熱節(jié)位置缺陷的模具。

背景技術

鋁車輪要兼顧外觀與安全的雙重要求，這對各車輪生產(chǎn)廠家提出了很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段，約80%的鋁車輪采用低壓鑄造成形工藝，該方法采用中心底注的方式，高溫鋁液在外界壓力的驅(qū)動下進入模具，并在型腔中完成最終的凝固成形，從而獲得尺寸、性能均達標的合格鑄件。對于車輪造型而言，輪輻與輪輞交接R角處結構十分厚大，是典型的鑄造熱節(jié)，也是目前生產(chǎn)中的難點與重點所在。大量實踐表明：R角位置缺陷造成的廢品占總比例的70%以上，這主要是因為該處鑄件壁厚，熱量在此過于集中，造成鋁液凝固速度緩慢，而前端輪輻壁厚相對較薄，凝固快，早早的將鋁液流動通道堵塞，從而妨礙了對熱節(jié)的有效補縮，導致出現(xiàn)縮松、縮孔等成形缺陷；此外，較低的過冷度會造成鑄件結晶粗大，組織不致密，力學性能低下，很難通過后續(xù)的可靠性試驗，影響了車輪的安全性能。同時，漫長的凝固過程延長了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)的良性發(fā)展。因此，如何解決R角位置的成形問題是擺在眾多車輪工藝人員面前的一項難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低壓鑄造鋁車輪模具，可有針對性的加強R角位置熱節(jié)的冷卻強度，并構建利于車輪順序凝固的模具溫度分布，從而解決生產(chǎn)中易出現(xiàn)的縮松、縮孔、力學性能低下等缺陷，提高成品率；縮短工藝周期，降低企業(yè)的制造成本，實現(xiàn)車輪的高效生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術方案是：一種低壓鑄造鋁車輪模具，包括頂模、邊模、底模、水管接頭、蓋板、隔板、保溫石棉。

頂模背腔分為三部分：輪輞區(qū)域的背腔線呈開口狀，頂模壁厚由下至上15-25mm遞增；輪輻區(qū)域的背腔隨形加工，頂模設置為等壁厚，壁厚20-30mm；針對輪輞與輪輻連接的R角位置，頂模設置凸臺，凸臺軸向壁厚為40-60mm，徑向壁厚在30-50mm。

凸臺頂部設置為平面，側(cè)部為錐面，并分別與相鄰部位倒圓角光滑過渡。在凸臺上設置U型截面環(huán)形水道，環(huán)形水道中間用隔板分成兩部分。所述隔板為兩塊L型截面金屬片，位置靠近于輪輻一側(cè)，減弱對輪輻內(nèi)側(cè)的冷卻。環(huán)形水道上設置蓋板，蓋板焊接密封在環(huán)形水道，保證不能漏水。

環(huán)形水道的蓋板上設置水孔，水孔焊接進水管接頭、出水管接頭；進水管接頭、出水管接頭為兩進兩出，二者呈180°交叉對稱分布，以保證冷卻的均勻性；水管接頭均選用不銹鋼材料制作，減少銹蝕風險，提高使用壽命。

輪輞與輪輻連接的熱節(jié)R角處設置的凸臺，凸臺上側(cè)輪輞的下端設置上隔熱槽，垂直于輪輞型面，并在內(nèi)部塞滿保溫石棉；凸臺下側(cè)輪輻末端設置下隔熱槽，垂直于輪輻，并在槽內(nèi)塞滿保溫石棉。

在車輪澆注開始后，輪輞及以上部分一般在40-60s內(nèi)即完成凝固結晶，之后便可開啟R角位置的冷卻，然后在保壓結束前20-30s內(nèi)關閉，冷卻水流量一般設定為200-300L/h，水溫為30℃左右，通過冷卻水在水道內(nèi)的高速循環(huán)流通，帶走厚大熱節(jié)位置聚集的熱量，從而實現(xiàn)了高溫鋁液的快速凝固結晶，按上述工藝即可實現(xiàn)車輪鑄件穩(wěn)定、順暢的生產(chǎn)。

本發(fā)明改進了模具頂模及冷卻裝置，通過對壁厚分段，構建了利于鑄件順序凝固的溫度梯度。在輪輞與輪輻連接的R角處設計了環(huán)形水冷裝置，有針對性的對熱節(jié)位置實現(xiàn)了快速降溫，其冷卻能力更強，冷卻范圍更加精確，并不會對相鄰薄壁部位產(chǎn)生不良影響，確保了鋁液的順暢補縮；消除了熱節(jié)易出現(xiàn)的縮松、縮孔、力學性能低下等缺陷，提升了成品率的同時也大幅度改善了車輪的安全性能；此外，單件的工藝周期也有了明顯的縮短，提高了生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中新型的低壓鑄造車輪模具裝配示意圖。

圖2是本發(fā)明中頂模R角位置冷卻結構示意圖。

圖中：1－頂模，11－凸臺，12－環(huán)形水道，13－上隔熱槽，14－下隔熱槽，15－水道隔斷，2－邊模，3－底模，4－水管接頭，41－進水管接頭，42－出水管接頭，5－蓋板，51－圓形水孔，6－隔板，7－保溫石棉。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，一種低壓鑄造鋁車輪模具，包括頂模1、邊模2、底模3、水管接頭4、蓋板5、隔板6、保溫石棉7。

頂模1背腔分為三部分：輪輞區(qū)域的背腔線呈開口狀，頂模壁厚由下至上15-25mm遞增；輪輻區(qū)域的背腔隨形加工，頂模設置為等壁厚，壁厚20-30mm；針對輪輞與輪輻連接的R角位置，頂模設置凸臺11，凸臺11軸向壁厚為40-60mm，徑向壁厚在30-50mm。