[发明专利]一种用于铸造铝合金车轮的水冷模具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体地涉及一种用于铸造铝合金车轮的水冷模具及其制造方法。

背景技术

随着各车轮制造企业对水冷模具研究的深入，水冷模具在不远的将来必将会被广泛地应用于生产。然而，现时的水冷模具还存在一些问题。

一般车轮的造型如附图1所示，除法兰外，正面由轮辐与窗口组成；而目前，冷却水道的地设计方式如附图2所示，没有对窗口与轮辐进行区分，而是统一冷却。本领域技术人员知道，在车轮的轮辐、法兰、轮辋等部位，其冷却所需要的条件不同，尤其是铸造热节部位。对车轮各部分不加区分地进行冷却，将导致部分位置的冷却不均匀。这有可能导致车轮的部分冷却过度而部分冷却不足，这可能导致缩松等铸造缺陷。

由于影响的生产的因素众多，难以就单一因素进行详细的分析。现仅对传统的冷却水道设计方式，分析其不足之处：

a、传统冷却水道的冷却面有3个，即冷却范围为270°夹角的空间范围，而有利于冷却铸件的只有与铸件平行的一个面，造成冷却效率低下；

b、通过隔热槽的形式控制冷却水道对铸件其它部位的影响，会使模具的局部刚性受损，降低模具寿命；

c、没有区分窗口与轮辐，对于不需要冷却的窗口部位，没有进行避让。传统的冷却水道设计方式存在的问题必然会影响水冷模具在生产中的推广，事实上，影响已经凸显。

发明内容

为了克服以上的缺陷，本发明的目的在于提供一种可在三维空间有效控制冷却方向与范围的冷却设计方法与装置，以解决目前的问题。

在本发明的一个方面，提供了一种用于铸造铝合金车轮的水冷模具，其特征在于：所述的水冷模具安装有热交换效率高的第一类水冷通道和热交换效率低的第二类水冷通道；所述的热交换效率高的第一类水冷通道是凹型槽，所述的凹形槽设置为冷却水从凹型槽中流过，并且模具的冷却面与凹型槽的开口面接触；所述的热交换效率低的第二类水冷通道是装有不锈钢管的槽，所述的不锈钢管与模具的冷却面相接触；在与型腔的车轮窗口位置对应的模具部分，安装有热交换效率低的第二类水冷通道；以及在与型腔的轮辐、法兰、轮辋对应的模具部分，安装有热交换效率高的第一类水冷通道。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率低的第二类水冷通道中，装有不锈钢管的槽选自凹型槽、L型槽和三角形槽。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率高的第一类水冷通道的冷却面的表面粗糙度不小于12.5。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率高的第一类水冷通道的冷却面的表面粗糙度是按照GB/T1031-2009来测量的。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率高的第一类水冷通道的冷却面的表面粗糙度为12.5-50。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率高的第一类水冷通道的凹型槽的槽壁厚度为6-8mm。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率高的第一类水冷通道的凹型槽当安装于模具时，密封焊槽不小于C4。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率高的第一类水冷通道的凹型槽的冷却面和密封焊槽之间的距离为2-4mm。

在本发明一个优选的方面，所述的热交换效率低的第二类水冷通道中，所述的不锈钢管和槽以点焊的方式进行固定。

在本发明的另一个方面，提供了制造前文所述的水冷模具的方法，其特征在于：将热交换效率高的第一类水冷通道和热交换效率低的第二类水冷通道安装到水冷模具的冷却面；所述的热交换效率高的第一类水冷通道是凹型槽，所述的凹形槽设置为冷却水从凹型槽中流过，并且模具的冷却面与凹型槽的开口面接触；所述的热交换效率低的第二类水冷通道是装有不锈钢管的槽，所述的不锈钢管与模具的冷却面相接触；在与型腔的车轮窗口位置对应的模具部分，安装有热交换效率低的第二类水冷通道；以及在与型腔的轮辐、法兰、轮辋对应的模具部分，安装有热交换效率高的第一类水冷通道。

在本发明一个优选的方面，在型腔的车轮每个窗口位置对应的模具部分都设置热交换效率低的第二类水冷通道。

在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：

本发明的可有效控制冷却方向与范围的冷却设计方法与装置，其特征在于：包括凹型槽1、不锈钢管4、L型槽9、三角形槽10、模具11。

前文所述的可有效控制冷却方向与范围的冷却设计方法与装置，其特征在于：冷却通道由凹型槽1或L型槽9或三角形槽10与冷却面3、水流通道2组成。