[发明专利]一种车轮或车轮中心盘的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车零部件的加工方法，特别是一种车轮或车轮中心盘的铸造方法。

背景技术

低压铸造是液态金属在压力作用下由下而上地充填铸件型腔，以形成铸件的一种方法。其使用的压力较低，一般为0.02~0.09MPa，其优点是：自下而上反重力充填模具型腔，充型速度平稳可控，可有效控制卷气和夹渣；铸件在压力下凝固，辅以合理的冷却系统，有利于补缩，可减少铸件内部的缺陷；成品率高，有利于形成轮廓清晰、表面光洁好的铸件；设备和模具成本低。

由于上述优点，低压铸造方法成为了车辆车轮或车轮中心盘的主要成形方法。车轮主要有轮芯、辐条和轮辋三部分组成，其低压铸造方法主要是依次填充上述的三部分，而其后需要实现轮辋、辐条和轮芯的先后顺序凝固与补缩；车轮中心盘则有轮芯和辐条组成，低压铸造时依次充型，其后凝固过程需要实现辐条和轮芯的顺序凝固与补缩。鉴于车轮和车轮中心盘的结构特点，低压铸造方法主要缺点是：整个流道较长，须进行顺序凝固，导致生产周期较长；轮芯作为液态金属补缩来源，必须保证其最后凝固，其铸造工艺壁厚大；辐条作为补缩通道,通常需要设计时增加其厚度或制造时增加其工艺厚度，致使轮芯和辐条凝固速度低、晶粒粗大、力学性能降低；且凝固后期补缩能力下降，轮辐易产生缩松，辐条和轮辋交接的热节部位易出现收缩孔洞。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种有效提高产品性能、降低辐条壁厚和缩短生产周期的车轮或车轮中心盘的铸造方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种车轮或车轮中心盘的铸造方法，利用低压铸造方法实现液态金属自下而上平稳充填铸件的模具型腔，在充填完毕后，对轮芯中心加工孔部进行自上而下的局部挤压成形，实现凝固过程的强制补缩。

首先，上述的方法充分利用了低压铸造平稳充填模具型腔、控制卷气和夹渣的特点，同时，凝固过程局部挤压成形实现了压力下金属的结晶与凝固，完成了强制补缩，所得到的铸件具有组织细化、力学性能优良的优点。

其次，低压铸造成形车轮为了保证液态金属自轮芯向辐条、辐条与轮辋连接处补缩，有时不得不加厚辐条，保证凝固过程补缩通道的存在，但生产中上述部位仍常出现收缩孔洞。而在轮芯实施局部挤压，对上述两部位实现了强制补缩，提高了铸件的致密性和质量，且在强制补缩的条件下，可对辐条进行适当减薄，实现了铸件的轻量化。

再次，传统的低压铸造技术为了在车轮或车轮中心盘铸件上实现补缩功能，需要增加轮芯工艺厚度。本发明通过对轮芯加工孔部进行局部挤压，利用该部位的液态金属强制补缩辐条、辐条与轮辋连接处，可以降低轮芯的凝固时间，提高生产效率，而且提高材料的利用率，减少轮芯中心孔的机加工量。

最后，本发明在低压铸造基础上，仅增加轮芯部位的局部挤压，即可实现液体金属在轮芯向辐条、辐条与轮辋连接处的强制流动与补缩，在保证生产质量的前提下，大大减低了生产的成本。

作为上述技术方案的进一步改进，在上模中心位置设置一可相对上模作上下运动的挤压杆，利用挤压杆进入轮芯中心加工孔部的向下运动实现局部挤压成型。通过外力作用挤压杆后使得挤压杆对液态金属局部挤压，可以有效的增大对液体金属的挤压力，以达到更强的补缩效果。

作为上述技术方案的进一步改进，在局部挤压成形过程中，利用伺服压力系统控制挤压杆的速度和位移，从而实现凝固补缩的定量控制。挤压杆与伺服压力系统的输出端连接，利用了伺服压力系统所具备的输出速度稳定准确、输出位移精确的特点，使得凝固补缩得到较为理想的控制效果，进一步提高了铸件的致密性和质量。

作为上述技术方案的进一步改进，局部挤压成形中挤压杆位移速度的范围为0.0005~0.01m/s，可满足不同形状和壁厚辐条、轮辋凝固补缩的要求。

作为上述技术方案的进一步改进，局部挤压成形中挤压比压的范围为10~100MPa，避免比压过小,无法实现强制补缩；同时避免比压过大,导致铸件变形和模具受力太大。

作为上述技术方案的进一步改进，所述挤压杆位于内浇口的正上方且挤压杆的直径大于内浇口的直径,在挤压杆局部挤压下行中,避免挤压力完全作用于内浇口部分,保证内浇口不与铸件分离、堵塞升液通道。

作为上述技术方案的进一步改进，液态金属充填模具型腔后，对内浇口强制冷却使内浇口处的液态金属凝固，切断了液态金属的回流通道，再进行局部挤压成型。