本实用新型专利技术公开了一种基于多升液管中心增压的车轮成型装置，熔体保温炉内设有多个升液管，升液管上方通过保温杯和浇口组件与模具的浇口连接，升液管的下部浸入金属熔体中，熔体在气压作用下沿着多个升液管上升，并通过浇口进入模具型腔，模具的浇口设置在车轮的轮辋正下方的圆环面上；局部增压机构设于模具上对应车轮轮心的位置下方；并在充型结束后对金属熔体施加压力。在充型结束后的凝固保压阶段，采用高压气体对浇口处的熔体进行加压补缩，采用局部增压机构对轮心处熔体施加高压力，消除了缩孔缩松形成的可能性，本实用新型专利技术使金属熔体的充型距离相比现有阶段缩短一半以上，解决了大尺寸车轮的长距离补缩难题，显著提高了车轮的机械性能。轮的机械性能。轮的机械性能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于多升液通道中心增压的车轮成型装置
[0001]本技术涉及铸造
，尤其是涉及一种基于多升液通道中心增压的车轮成型装置。
技术介绍
[0002]轻量化是燃油汽车节能减排、新能源汽车降耗增程的最重要途径之一，以铝合金等轻量化材料代替传统的钢铁材料，已成为汽车设计更新换代的必然选择。用于汽车上的铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金，铸造铝合金占据主导，主要用于制造发动机、离合器壳体、车轮、底盘件等零部件。随着对车轮质量提升的需求和铸造技术的发展，更多的零部件采用低压铸造、差压铸造及调压铸造的方式来生产，均属于反重力铸造方法。该种铸造基本原理是用低压气体驱动坩埚或保温炉内的金属熔体，使其通过升液管上升并进入模具型腔，充型结束后铸型内金属熔体完成在压力作用下的凝固和补缩。
[0003]传统的铝合金低压、差压及调压车轮铸造技术通常采用单浇口的单升液管充型技术。以铝合金车轮为例，在车轮的中央位置即车轮的轮心位置设置升液管，使金属熔体进入型腔并完成充型与凝固，该方法设计简单，易于实现，但缺点在于充型距离长，成型困难，为避免产生冷隔，车轮金属型模具温度一般高达400℃以上，导致车轮冷却速度低，组织粗大，并容易在热节部位形成缩孔缩松等铸造缺陷。为了细化组织、消除缩孔缩松等铸造缺陷，现有技术中一般采用水冷、水雾冷等方式加强车轮模具的冷却，然而，加强冷却使车轮凝固时间大为缩短的同时，如加强冷却后的大尺寸车轮的凝固时间可以缩短到100s以内，又引起生产过程中对车轮冷却和凝固过程的温度场难以控制的问题，导致难以实现顺序凝固，产品性能不稳定，合格率低。
[0004]车轮现有技术中已有其它充型方式的尝试。专利CN201010107026.8公开了一种铝合金车轮低压铸造双边浇工艺及装置，在车轮两侧设置浇口，使铝液从轮辋处进入，通过对冷却控制使铝液在急冷的模具温度下由轮心向轮辋进行结晶，缩短了铝液流动的距离，配合冷却，减少了R角或轮辋部位的缩松缺陷。专利CN201310557627.2、CN201410825962.0等文献公开了采用中心浇口和两侧浇口结合的方式，以期望能减轻轮毂的重量，提高机械强度。CN201610390494.8采用一机双模轮毂模具，浇口同样设置在轮辋位置上，实现一次浇注两个轮毂。
[0005]但上述装置和方法同样存在明显的缺陷，对于铝液仅从轮辋处进入的方式，入口设在轮辋中部，进入后会导致分流，即同时向轮心处和轮缘处充型，造成各处的充型时间不可控，进而造成凝固顺序不可控，容易形成缩孔缩松缺陷。而对于采用中心浇口和两侧浇口结合的方式，由于铝液从两个入口进入，在中间位置会形成汇流，容易因气体排出不顺等原因造成断点。
[0006]基于此，本申请人设计了一种基于多升液管的快速顺序凝固车轮成型装置与方法，模具的浇口设置在车轮的轮辋正下方。通过在多个升液管升液充型，可以显著降低充型距离并解决了大尺寸车轮长距离补缩的问题，但由于浇口设置在车轮的轮辋正下方，导致
轮心位置处的充型和凝固时间较晚，有可能在此处产生缩孔缩松问题。
技术实现思路
[0007]为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于多升液管及中心增压的车轮成型装置。
[0008]本技术完整的技术方案包括：
[0009]一种基于多升液通道中心增压的车轮成型装置，其特征在于，包括：保温容器、升液通道、模具、气体加压机构、局部增压机构；
[0010]所述保温容器用以存储金属熔体，保温容器内设有至少两个升液通道，所述升液通道的至少一部分位于金属熔体内，所述升液通道用以输送金属熔体；
[0011]所述保温容器与气体加压机构相连接，所属气体加压机构可提供压力，使保温容器内的熔体在该压力下沿升液通道上升并进入模具型腔；
[0012]所述模具具有可供金属熔体凝固成型的型腔，所述升液通道在上方与通过模具上的浇口与型腔相连通；
[0013]所述模具上的浇口，开设在车轮轮辋正下方的圆环面上；
[0014]所述局部增压机构的位置为：反重力铸造车轮模具上对应车轮轮心的位置下方；并在充型结束后对金属熔体传递压力。
[0015]所述浇口数量为两个，在相对车轮轴线的两侧对称设置。
[0016]与浇口相对应的升液通道数量为两个，在相对车轮轴线的两侧对称设置。
[0017]所述浇口数量大于两个，环绕车轮轴线设置。
[0018]与浇口相对应的升液通道数量大于两个，环绕车轮轴线设置。
[0019]所述升液通道上方设有浇口组件，所述浇口组件模具上的浇口相连通。
[0020]所述局部增压机构对金属熔体传递的压力为1～120MPa。
[0021]利用上述装置进行车轮成型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0022](1)升液：通过高压气源对保温炉内的铝液进行加压，使铝液在压力下沿着升液管上升到浇口位置，该阶段升压速度为2.8～4.0kPa/s，将压力增加到20kPa；
[0023](2)充型：继续升压，使铝液通过浇口进入型腔，该充型阶段为两段式加压，第一阶段升压速度为0.1～0.2kPa/s，时间为2～4s，随后进入第二阶段快速升压，直至将型腔充满，此时压力达到35kPa；
[0024]该第二阶段的升压速度P
′
由如下方式确定：
[0025][0026]式中：P
′
为升压速度，单位为kPa/s；H为型腔总高度，单位为mm；ρ为金属熔体密度，单位为g/cm3；K为阻力系数，其取值范围为1～1.5；t为预设充型时间，单位为s；102为单位换算系数；N为升液管数量，其取值范围为2～6；x为其升液指数，取值范围为0.2～0.8；
[0027](3)结晶增压保压：充型结束后，以8～10kPa/的升压速度将压力快速增加到150kPa，并保压，局部增加机构对轮心位置处的金属熔体施加压力，直到车轮凝固完成；
[0028](4)卸压放气：铝合金车轮凝固完毕，解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉中。
[0029]预设充型时间t优选取10s。
[0030]N优选取2～4。
[0031]x为0.5。
[0032]升液之前，模具温度不高于400℃，优选的，模具温度不高于350℃，更优选的，模具温度不高于300℃。
[0033]本技术相对于现有技术的优点在于：
[0034]区别于现有技术中通过在轮心位置和轮辋侧面中部进行充型的方式，本专利技术采用多升液管的快速充型方式，通过改变车轮的充型位置，将多升液管设置于车轮轮辋部位的正下方，使金属熔体的充型距离相比现有单升液管模式缩短一半以上，金属型模具温度可以由现有的420℃降低到320℃以下，自然地加快了车轮冷却速度与冷却效果，实现了快速顺序凝固。同时在车轮的中心位置布置局部增压装置，压力施加机构与金属熔体接触，在充型结束后对金属熔体直接施加压力，使此处的铝液在极高压力下进行凝固，可以直接对该粗大部位本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多升液通道中心增压的车轮成型装置，其特征在于，包括：保温容器、升液通道、模具、气体加压机构、局部增压机构；所述保温容器用以存储金属熔体，保温容器内设有至少两个升液通道，所述升液通道的至少一部分位于金属熔体内，所述升液通道用以输送金属熔体；所述保温容器与气体加压机构相连接，所属气体加压机构可提供压力，使保温容器内的熔体在该压力下沿升液通道上升并进入模具型腔；所述模具具有可供金属熔体凝固成型的型腔，所述升液通道在上方与通过模具上的浇口与型腔相连通；所述模具上的浇口，开设在车轮轮辋正下方的圆环面上；所述局部增压机构的位置为：反重力铸造车轮模具上对应车轮轮心的位置下方；并在充型结束后对金属熔体施加压力。2.根据权利要求1所述的一种基于多升液通道中心增压的车轮成型装置，其特征在于，所述浇口数量为两个...
【专利技术属性】
技术研发人员：张虎，张花蕊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：
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