一种铝合金轮毂的低压铸造双浇口模具及铸造方式定稿7-23

说 明 书 摘 要1本发明涉及一种铝合金轮毂低压铸造模具，包括上模、上模芯、左侧模、右侧模和下模，所述的上模、上模芯、左侧模、右侧模和下模组合后，形成铸造轮毂的铸造型腔。在辐条成型型腔处和轮辋成型型腔的两端部处之间各分别设有浇口（共三处） ，熔汤通过各浇口与型腔连通所形成的浇道流入型腔，冷却成型。而且，由于辐条部成型型腔处采用了小口径浇口，从而降低浇口处熔汤的凝固时间，减少中心孔部的熔损。本发明所涉及采用该模具上述的三浇口式浇注方法，由于该种方式较以往凝固时间有了显著地提高，进而大大降低了由于凝固时间过长而产生的不良，并进一步改善熔汤的微观组织结构，提高了产品性能，减轻产品重量，实现了产品的轻量化。摘 要 附 图2权 利 要 求 书31、一种铝合金轮毂低压铸造模具，包括上模、上模芯、左侧模、右侧模和下模，上模芯设在上模上，所述的上模、上模芯、左侧模、右侧模和下模组合后，形成铸造轮毂的铸造型腔。铸造型腔包括轮毂的轮辋部成型型腔、辐条部成型型腔，下模、左侧模和右侧模上均设有一个浇口，浇口直接连通型腔，浇口处均设有浇口杯，浇口杯的上端与浇口连通，浇口杯的下端与插入到保温炉中的升液管连通。 2、根据权利要求 1 所述的低压铸造模具，其特征在于所述辐条部成型型腔为小口径浇口。3、根据权利要求 1 或 2 所述的低压铸造模具，其特征在于所述左右侧模处浇口在轮辋及造型面靠上的位置设置。4、采用上述任一权利要求所述的铝合金轮毂低压铸造模具的浇注方法，其特征在于包括如下步骤： 1） 升液阶段：通过加压将熔汤从保温炉导入升液管顶部，压力由 0 逐渐升至 0.1-0.2kgf/ 2，所需时间为 10-20s，此阶段熔汤尚未流入成型型腔。2） 充型阶段：待铝液平稳流入铸造型腔直至充满型腔为止，压力由 0.1-0.2kgf/ 2 升至 0.2-0.250 kgf/ 2，所需时间为 8-15s；3） 补压阶段：在充型阶段完成时继续加大压力，使得熔汤充分的充满型腔。此时压力由 0.2-0.250 kgf 2 升至 0.35-0.40 kgf/ 2，所需时间为 20-25s；4） 保压阶段：保持压力为 0.35-0.40 kgf/ 2 一个相对稳定的条件，使得产品在该条件下冷却，充分凝固。5） 脱模阶段：待产品充分成型凝固后泄压，泄压后自然冷却 80-100s 后，产品脱模。 。5、根据权利要求 4 所述的浇注方法，其特征在于步骤 4)中的冷却方式采用水冷或者风冷。说 明 书4一种铝合金轮毂低压铸造模具及其浇注方法技术领域本发明涉及机械铸造技术领域，具体涉及一种铝合金轮毂低压铸造模具及其铸造方式。背景技术现有的铝合金车轮铸造模具采用的方法为轮辋两端部浇注方法，铝液从轮辋部位向前轮缘部位和安装面部位同时充型。冷却时，从轮辋处向前轮缘及安装面处同时冷却。 此浇铸的冷却方法为按轮辋部位，辐条部位，安装面部位定向凝固，又因为辐条部位为铝水通向轮辋部位的重要供给通道，所以为了确保铝水能良好的流动只能对辐条部位进行加厚，现有的轮毂辐条的厚度普遍在15-20mm，尤其是现有的 17 寸轮毂，这无形中就加重了轮毂的重量，轮毂越重的话会使车的整体重量加重，从而油的损耗量会加大，车的速度会降慢，方向盘的灵敏度也会下降，因此需要采取重量较轻的铝合金轮毂，随着最近汽车行业对铝合金轮毂轻量化的要求越来越强烈，采用现有的中心浇铸方法已无法满足客户的要求。发明内容本发明的目的在于提供一种不仅能够提高轮毂的性能，并且能够满足轮毂轻量化要求的铝合金轮毂低压铸造模具及采用该模具的浇注方法。本发明的具体技术方案如下：一种铝合金轮毂低压铸造模具，包括上模、上模芯、左侧模、右侧模和下模，上模芯设在上模上，所述的上模、上模芯、左侧模、右侧模和下模组合后，形成铸造轮毂的铸造型腔，铸造型腔包括轮毂的轮辋处型腔、辐条处型腔，下模上设有分流锥，左侧模和右侧模上均设有一个浇口，浇口直接连通轮辋处型腔，下模板上设有浇口杯，浇口杯的上端与浇口连通，浇口杯的下端与插入到保温炉中的升液管连通。 所述辐条处型腔的高度为 9.5-10mm。所述浇口内腔自下而上逐渐增大，采用此种结构使得铝液进入铸造型腔时更加顺畅。说 明 书5采用上述铝合金轮毂低压铸造模具的浇注方法，包括如下步骤：1）使铝液在压力作用下从保温炉进入升液管，直至到达升液管的顶部，但还未进入铸造型腔，此时的压力由 0 逐渐升至 0.1-0.2kgf/ 2，升液阶段的时间为10-20s；2）铝液平稳进入铸造型腔直到充满型腔，压力由 0.1-0.2kgf/ 2 升至 0.2-0.250 kgf/ 2，时间为 8-15s；3）在铝液充满铸造型腔时继续加大压力，压力由 0.2-0.250 kgf 2 升至 0.35-0.40 kgf/ 2，时间为 20-25s；4）保持压力为 0.35-0.40 kgf/ 2 对型腔进行冷却，使轮毂成型凝固；5）轮毂成型凝固后泄压，泄压后待模具自然冷却 80-100s 后开模，即得到轮毂。步骤 4)中的冷却方式采用水冷或者风冷。本发明将浇口设在侧模上，浇口直接连通轮辋处型腔，浇口的大小及形状可以随便调节；铝液从轮辋处型腔流入时，铝液从轮辋部位向前轮缘部位和安装面部位同时充型缩短了铝液流过辐条部位的时间；冷却时，从轮辋处向前轮缘及安装面处同时冷却缩短了冷却时间；并且本发明的辐条厚度设计成比现有的轮毂的辐条薄，由于辐条厚度变薄则辐条的凝固时间缩短；随着铝液凝固时间的缩短金相组织也变得更加细密，从而可以提高轮毂的机械性能。本发明能够在满足轮毂轻量化的同时，其机械性能也有了明显的提高。附图说明图 1 为本发明铸造模具的结构示意图；图 2 为图 1 中的 A 部放大图；图 3 为采用铸造模具浇注得到的轮毂；图 4 为图 3 中轮辋和辐条部分的结构图；图 5a 为图 4 中 F 部分现有轮毂的金相组织图；图 5b 为图 4 中 F 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 6a 为图 4 中 G 部分现有轮毂的金相组织图；图 6b 为图 4 中 G 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 7a 为图 4 中 H 部分现有轮毂的金相组织图；说 明 书6图 7b 为图 4 中 H 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 8a 为图 4 中 I 部分现有轮毂的金相组织图；图 8b 为图 4 中 I 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 9a 为图 4 中 J 部分现有轮毂的金相组织图；图 9b 为图 4 中 J 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 10a 为图 4 中 K 部分现有轮毂的金相组织图；图 10b 为图 4 中 K 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 11a 为图 4 中 L 部分现有轮毂的金相组织图；图 11b 为图 4 中 L 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 12a 为图 4 中 M 部分现有轮毂的金相组织图；图 12b 为图 4 中 M 部分本发明制备得到的轮毂的金相组织图；图 13 为图 3 中轮辋和辐条部分的结构图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本发明。参见图 1 和图 2，本发明的铝合金轮毂低压铸造模具，上模板 3 通过立柱18 与基台连接板 1 相连，推料环 4 通过连接杆 17 与顶杆板 2 连接，上模 14 与上模板 3 连接，上模芯 6 与上模 14 连接，下模 9 与下模板 10 连接，左侧模 5a和右侧模 5b 设在上模板 3 与下模板 10 之间，上模板 3 与下模板 10 之间设有立柱 12，立柱 12 位于左侧模 5a 的左边，所述的上模 14、上模芯 6、左侧模 5a、右侧模 5b 和下模 9 组合后，形成铸造轮毂的铸造型腔，铸造型腔包括轮毂的轮辋 B 处型腔、辐条 D 处型腔。上模 14 与下模 9 形成的辐条 D 处的型腔的高度为 9.5-10mm。下模 9 的中心位置设有分流锥 8，分流锥 8 采用现有的分流锥，其与下模9 之间采用螺栓连接，冷却时，通过往分流锥 8 中通入水或冷空气对轮毂的安装面 E 部分进行冷却。左侧模 5a 和右侧模 5b 上分别设有浇口 11 a 和 11，浇口 11 a 和 11 直接连通轮辋 B 处型腔，浇口内腔 11 a 和 11 的形状自下而上逐渐增大，下模板 10 的左右两侧分别设有浇口杯 7a 和浇口杯 7b，浇口杯 7a 的上端与浇口 11a 连通，其下端与升液管 15a 连通；浇口杯 7b 的上端与浇口 11 连通，其下端与升液管说 明 书715b 连通；升液管 15a 和升液管 15b 均插入保温炉 16 内。采用本发明的铸造模具进行浇注时，铝液在压力的作用下从保温炉 16 进入升液管 15a 和 15b，再进入浇口杯 7a 和 7b，经浇口杯 7a 和 7b 进入侧模浇口 11 a 和 11，从浇口 11 a 和 11 进料，然后从轮辋 B 处型腔进入铸造型腔进行充型，充型时从型腔的左侧方向上看，按 B-C-D-E（即轮辋-轮辋与辐条的连接处-辐条处-安装面）的顺序进行填充，充型后再经过增压，保压，泄压 3 个阶段后，开模后得到轮毂。本发明的上述浇注方法中的工艺流程及参数如下： 1） 使铝液在压力作用下从保温炉进入升液管，直至到达升液管的顶部，但还未进入铸造型腔，此时的压力由 0 逐渐升至 0.1-0.2kgf/ 2，升液阶段的时间为 10-20s；2） 铝液平稳进入铸造型腔直到充满型腔，压力由 0.1-0.2kgf/ 2 升至 0.2-0.250 kgf/ 2，时间为 8-15s；3） 在铝液充满铸造型腔时继续加大压力，压力由 0.2-0.250 kgf 2 升至 0.35-0.40 kgf/ 2，时间为 20-25s；4） 保持压力为 0.35-0.40 kgf/ 2 对型腔进行冷却，使轮毂成型凝固；5） 轮毂成型凝固后泄压，泄压后待模具自然冷却 80-100s 后开模，即得到轮毂。开模时，液压缸将基台连接板 1 向上抬起时将上模 14（轮毂与上模一起抬起）与推料环 4 抬起，到一定高度以后，将顶杆板 2 向下压，通过连接杆 17将推料,4 向下压从而将轮毂从上模 14 上脱下。以下结合实施例进一步说明本发明，以下实施例 1 和对比例 1 浇注的均是17 寸轮毂。实施例 1铝液成分Si Fe Mg Ti Sr Zn Pb Cu Mn Ni Sn Cr Al7.0 0.1 0.3 0.1 0.01 0.05 0.03 0.08 0.05 0.05 0.04 0.03余量说 明 书8采用本发明的铸造模具，辐条处型腔的高度为 9.5mm，其浇注时的工艺流程及参数如下： 1）使铝液在压力作用下从保温炉进入升液管，直至到达升液管的顶部，但还未进入铸造型腔，此时的压力由 0 逐渐升至 0.1-0.2kgf/ 2，升液阶段的时间为10-20s；2）铝液平稳进入铸造型腔直到充满型腔，压力由 0.1-0.2kgf/ 2 升至 0.2-0.250 kgf/ 2，时间为 8-15s；3）在铝液充满铸造型腔时继续加大压力，压力由 0.2-0.250 kgf 2 升至 0.35-0.40 kgf/ 2，时间为 20-25s；4）保持压力为 0.35-0.40 kgf/ 2 对型腔进行冷却，使轮毂成型凝固；5） 轮毂成型凝固后泄压，泄压后待模具自然冷却 80-100s 后开模，即得到轮毂。对比例 1铝液成分Si Fe Mg Ti Sr Zn Pb Cu Mn Ni Sn Cr Al7.0 0.1 0.3 0.1 0.01 0.05 0.03 0.08 0.05 0.05 0.04 0.03余量对比例 1 中所采用的铸造模具与本发明的铸造模具的区别点在于，对比例1 中的铸造模具的浇口只有一个，设在下模的分流锥位置，且上模与下模形成的辐条处的型腔的高度为 15mm；采用该模具进行浇注的方法即为现有技术中所称的中心浇注方法。采用中心浇注方法浇注时的工艺流程及参数如下：1）使铝液在压力作用下从保温炉进入升液管，直至到达升液管的顶部，但还未进入模具型腔，此时的压力由 0 逐渐升至 0.18-0.2kgf/ 2，升液阶段的时间为20-30s ；2）铝液平稳进入模具型腔直到充满型腔，压力由 0.18-0.2kgf/ 2 升至 0.35-0.45kgf/ 2，保持压力为 0.35-0.45kgf/ 220-25s；3）在铝液充满模具型腔时继续加大压力，压力由 0.35-0.45 kgf 2 升至 0.85-0.9 说 明 书9kgf/ 2，时间为 50-65s；4）在在保持最高压力 0.85-0.90 kgf/ 2 下使轮毂成型凝固5）轮毂形成后泄压，泄压后待模具自然冷却 100-120s 后开模，得到轮毂。实施例 1 与对比例 1 制备得到的轮毂形状的区别仅在于辐条的厚度。以下对实施例 1 和对比例 1 分别得到的轮毂进行各项性能的检测。表 1 为图 4 中轮辋与辐条各个部分的布氏硬度试验数据（添加各部分的位置关系， （采用哪种型号的硬度计测量布氏硬度）表 1对比例 1 实施例 1布氏硬度（ N/mm2） 布氏硬度（ N/mm2）F 78.71 86.68 G 76.48 85.06 H 80.75 78.71 I 77.31 79.29 J 76.75 82.87 K 73.55 82.87 L 77.86 84.43 M 71.53 81.65 图 5 至图 12 为图 4 中轮辋与辐条中的 F、G、H、 I、J 、K、L、M 部位的金相组织图，放大倍数：200x。从图 5 至图 12 可以看出，实施例 1 中轮毂各部分的金相组织比对比例 1 中的金相组织显得更加细密。表 2 为图 13 中内法兰部分 N、辐条部分 P、外凸缘部分 O 的性能数据。表 2对比例 1 实施例 1抗拉强度(