一种低压铸造铝车轮模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低压铸造铝车轮模具，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。本实用新型专利技术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结构，有针对性的对热节位置实现了快速降温，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。

Low pressure casting aluminum wheel mold

The utility model discloses a low pressure casting aluminum wheel mold, top die cavity (1) is divided into three parts: the back cavity line rim area is in an opening shape, the top die thickness from the bottom 15 25mm increments; cavity area with spokes shape processing, top die set to equal wall thickness 20 30mm wall thickness; the rim and spoke with R angle, the top die is provided with a boss, the boss (11) (11) the axial wall thickness of 40 60mm, radial wall thickness in 30 50mm. The utility model is constructed to order the casting solidification temperature gradient; at the rim and spoke connected R corner designed ring water cooling structure, targeted on the hot spot position to achieve a rapid cooling, cooling and cooling ability is stronger, more accurate, and no adverse effects on the adjacent thin wall parts, ensure the aluminum the smooth feeding of liquid.

【技术实现步骤摘要】
一种低压铸造铝车轮模具
本技术涉及铸造模具，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
改进的车轮模具。本技术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。本技术的技术方案是：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。本技术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是本技术中新型的低压铸造车轮模具装配示意图。图2是本技术中顶模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。凸台11顶部设置为平面，宽度在15-20mm，侧部则为锥面，与轴向呈5-10°夹角；凸台11与相邻部位光滑过渡，圆角尺寸设置为R5-10mm；凸台11上设置环形水道12，截面为U型，尺寸设计为8x12mm，根部R2-5mm，消除应力集中；环形水道12由两部分组成，在中间位置设置两处水道隔断15，水道隔断15厚度大于10mm，减小开裂风险；环形水道12上设置隔板6，隔板6截面呈L型，厚度为2mm，将其放置在水道12的靠轮辐一侧，并点焊使其牢固连接，这样便可以将冷却范围控制在R角一侧。环形水道12上设置盖板5，盖板5与环形水道12焊接密封，要制定严格的焊接工艺流程，务必不能出现焊缝开裂漏水的现象。盖板5的两端设置4个圆形水孔51，圆形水孔51尺寸为φ14mm；不锈钢材质的水管接头4，分别焊接在4个圆形水孔51；冷却管路设计为两进两出形式，单侧分别为进水管接头41和出水管接头42，进、出水管接头呈180°交叉布置，保证更均匀的冷却效果；将水管接头4连接外部冷却水存储设备，即形成了两段封闭的冷却水循环通路；凸台11的上侧设置上隔热槽a13，垂直于轮辋侧壁，沿背腔周向分布，隔热槽a槽宽6-8mm，隔热槽a根部距型腔面>10mm，保证足够的模具强度；上隔热槽a13内要塞满石棉7，实现更好的保温隔热效果；在凸台11的下侧根部设置下隔热槽b14，垂直于轮辐，沿圆周分布，隔热槽b14槽宽6-8mm，隔热槽b14根部距型面>10mm，并在槽内塞满石棉隔热；两处隔热槽的设计目的是将冷却限定在厚壁R角位置，在实现强冷的同时又不影响相邻薄壁部位的温度分布，保证了更加精确的施冷。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；冷却水流量设定为200-300L/h，冷却水温设定为25℃-35℃，按此工艺即可实现车轮铸件稳定、顺畅的生产。通过冷却水在水道内的高速循环流通，带走了厚大热节位置聚集的热量，实现了高温铝液的快速凝固，消除了易出现的缩松、缩孔等缺陷，力学性能也有了明显的提升，提高了产品的综合质量及成品率。本技术对顶模壁厚分段设置，从模具自身传热的角度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结构，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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种低压铸造铝车轮模具，其特征在于：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；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，环形水道上设置盖板，盖板焊接密封在环形水道，盖板上设置水孔，水孔焊接进水管接头、出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯庆，李鸿标，汪熙，李昌海，赵永旺，周洪海，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13