[发明专利]一种铝车轮挤压铸造工艺及其装置

说明书

一种铝车轮挤压铸造工艺及其装置，采用了U型管实现了铝液在低压下底部注入模具型腔，充型平稳，解决了挤压铸造轮辋气孔缺陷的质量问题；锁模环的应用使得轮辋挤压变形效果增强，且通过对铝车轮中心部位的二次加压工艺，减小了铝车轮铸件内部组织枝晶间距，改善了铸件材料力学性能的屈服强度和延伸率指标，对铝车轮整体轻量化减重提供了必要的技术基础。

技术领域

本发明涉及铸造领域。

背景技术

目前，传统的铝车轮挤压铸造采用铝液直接导入中心定量料筒，通过挤压杆由下至上将铝液推送到模具型腔内，接着施以高压，使已凝固的金属外壳产生塑性变形，未凝固金属承受等静压，同时发生高压凝固，最后获得成品铸件。在铝液充型过程中，铝液是依靠挤压杆的液压力驱动，充型速度难以控制平稳，极易发生卷气等现象，特别是铝车轮轮辋气孔缺陷比例较多，严重影响成品率。

发明内容

本发明提供了一种铝车轮挤压铸造工艺及其装置，用于重点改善挤压铸造铝车轮轮辋的气孔缺陷，同时提高铝车轮轮辐和轮心的材料力学性能质量。

本发明采用的技术方案是：一种铝车轮挤压铸造工艺，使用U型管，铝液在定量泵控制下浇入一侧U型管料筒内，通过U型管从模具底部注入型腔内，待U型管浇入铝液端液面与模具型腔内铝车轮铸件最高端持平，即完成铝液充型。

铝液浇入端的U型管料筒上方设置加压桶，对铝液施加压力；在U型管浇入铝液端施加高压的同时，在模具边模外侧设置锁模环，对铝车轮铸件施加作用力，使得已经凝固的铸件外壳产生塑性变形，未凝固的铝液在水冷工艺下从上至下逐层凝固。

在轮辋结晶凝固完成后，设置于铝车轮中心部位的多个加压杆对铝车轮铸件施加压力，将铝车轮中心未凝固的金属铝液挤入轮辐和轮心位置，启动二次加压补缩。

最后，依次卸下加压桶、锁模环、边模后卸下挤压杆压力，并将铝车轮铸件随着顶模脱模，直至完成整个铸造过程。

铝合金车轮挤压铸造装置，包括底模、边模、顶模，与底模下方的浇口套和浇口杯，设置U型管，U型管中段设置截流阀，在U型管铝液加入端一侧配备铝液定量泵。U型管铝液加入端设置加压桶，而中心加压杆和螺栓孔对应位置的加压杆起到二次加压作用。锁模环与顶模水冷环一起对轮辋的挤压变形和逐层凝固起到作用。

由于本发明采用了U型管原理应用下的铝液重力浇入、底部充型的装置，其铝液充型过程兼具了低压铸造平稳充型的特点，解决了挤压铸造铝车轮轮辋气孔缺陷的质量问题；锁模环的应用使得轮辋挤压变形效果增强，从而轮辋材料力学延伸率提升50%，可通过结构优化达到产品减重的目的；对铝车轮中心部位的二次加压工艺设计，减小了铝车轮铸件内部组织枝晶间距，特别是改善了轮辐和轮心的材料力学性能，其屈服强度提升20%，延伸率提升30%，对铝车轮整体轻量化减重提供了必要的技术基础。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1是本发明铝车轮挤压铸造装置示意图。

1-底模、2-边模、3-顶模，4-顶模水冷环、5-锁模环、6-浇口套、7-浇口杯、8-U型管、9-截流阀，10-加压桶、11-中心加压杆、12-螺栓孔对应位置的加压杆、13-定量泵。

具体实施方式

一种铝车轮挤压铸造工艺，使用U型管8，铝液在定量泵13控制下浇入一侧U型管8料筒内，通过U型管8从模具底部注入型腔内，待U型管8浇入铝液端液面与模具型腔内铝车轮铸件最高端持平，即完成铝液充型。

铝液浇入端的U型管8料筒上方设置加压桶10，对铝液施加压力，使得模具型腔内铝液在高压下逐层结晶凝固；在U型管8浇入铝液端施加高压的同时，在模具边模外侧设置锁模环5，对铝车轮铸件施加作用力，使得已经凝固的铸件外壳产生塑性变形，未凝固的铝液在水冷工艺下从上至下逐层凝固。