[发明专利]一种低压铸造铝车轮模具

说明书

技术领域

本发明涉及铸造模具，具体的说涉及一种消除低压铸造铝车轮R角热节位置缺陷的模具。

背景技术

铝车轮要兼顾外观与安全的双重要求，这对各车轮生产厂家提出了很大的挑战。现阶段，约80%的铝车轮采用低压铸造成形工艺，该方法采用中心底注的方式，高温铝液在外界压力的驱动下进入模具，并在型腔中完成最终的凝固成形，从而获得尺寸、性能均达标的合格铸件。对于车轮造型而言，轮辐与轮辋交接R角处结构十分厚大，是典型的铸造热节，也是目前生产中的难点与重点所在。大量实践表明：R角位置缺陷造成的废品占总比例的70%以上，这主要是因为该处铸件壁厚，热量在此过于集中，造成铝液凝固速度缓慢，而前端轮辐壁厚相对较薄，凝固快，早早的将铝液流动通道堵塞，从而妨碍了对热节的有效补缩，导致出现缩松、缩孔等成形缺陷；此外，较低的过冷度会造成铸件结晶粗大，组织不致密，力学性能低下，很难通过后续的可靠性试验，影响了车轮的安全性能。同时，漫长的凝固过程延长了生产周期，提高了生产成本，不利于企业的良性发展。因此，如何解决R角位置的成形问题是摆在众多车轮工艺人员面前的一项难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压铸造铝车轮模具，可有针对性的加强R角位置热节的冷却强度，并构建利于车轮顺序凝固的模具温度分布，从而解决生产中易出现的缩松、缩孔、力学性能低下等缺陷，提高成品率；缩短工艺周期，降低企业的制造成本，实现车轮的高效生产。

本发明的技术方案是：一种低压铸造铝车轮模具，包括顶模、边模、底模、水管接头、盖板、隔板、保温石棉。

顶模背腔分为三部分：轮辋区域的背腔线呈开口状，顶模壁厚由下至上15-25mm递增；轮辐区域的背腔随形加工，顶模设置为等壁厚，壁厚20-30mm；针对轮辋与轮辐连接的R角位置，顶模设置凸台，凸台轴向壁厚为40-60mm，径向壁厚在30-50mm。

凸台顶部设置为平面，侧部为锥面，并分别与相邻部位倒圆角光滑过渡。在凸台上设置U型截面环形水道，环形水道中间用隔板分成两部分。所述隔板为两块L型截面金属片，位置靠近于轮辐一侧，减弱对轮辐内侧的冷却。环形水道上设置盖板，盖板焊接密封在环形水道，保证不能漏水。

环形水道的盖板上设置水孔，水孔焊接进水管接头、出水管接头；进水管接头、出水管接头为两进两出，二者呈180°交叉对称分布，以保证冷却的均匀性；水管接头均选用不锈钢材料制作，减少锈蚀风险，提高使用寿命。

轮辋与轮辐连接的热节R角处设置的凸台，凸台上侧轮辋的下端设置上隔热槽，垂直于轮辋型面，并在内部塞满保温石棉；凸台下侧轮辐末端设置下隔热槽，垂直于轮辐，并在槽内塞满保温石棉。

在车轮浇注开始后，轮辋及以上部分一般在40-60s内即完成凝固结晶，之后便可开启R角位置的冷却，然后在保压结束前20-30s内关闭，冷却水流量一般设定为200-300L/h，水温为30℃左右，通过冷却水在水道内的高速循环流通，带走厚大热节位置聚集的热量，从而实现了高温铝液的快速凝固结晶，按上述工艺即可实现车轮铸件稳定、顺畅的生产。

本发明改进了模具顶模及冷却装置，通过对壁厚分段，构建了利于铸件顺序凝固的温度梯度。在轮辋与轮辐连接的R角处设计了环形水冷装置，有针对性的对热节位置实现了快速降温，其冷却能力更强，冷却范围更加精确，并不会对相邻薄壁部位产生不良影响，确保了铝液的顺畅补缩；消除了热节易出现的缩松、缩孔、力学性能低下等缺陷，提升了成品率的同时也大幅度改善了车轮的安全性能；此外，单件的工艺周期也有了明显的缩短，提高了生产效率，降低了企业的生产成本。

附图说明

图1是本发明中新型的低压铸造车轮模具装配示意图。

图2是本发明中顶模R角位置冷却结构示意图。

图中：1－顶模，11－凸台，12－环形水道，13－上隔热槽，14－下隔热槽，15－水道隔断，2－边模，3－底模，4－水管接头，41－进水管接头，42－出水管接头，5－盖板，51－圆形水孔，6－隔板，7－保温石棉。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种低压铸造铝车轮模具，包括顶模1、边模2、底模3、水管接头4、盖板5、隔板6、保温石棉7。

顶模1背腔分为三部分：轮辋区域的背腔线呈开口状，顶模壁厚由下至上15-25mm递增；轮辐区域的背腔随形加工，顶模设置为等壁厚，壁厚20-30mm；针对轮辋与轮辐连接的R角位置，顶模设置凸台11，凸台11轴向壁厚为40-60mm，径向壁厚在30-50mm。