专利名称：缝隙式排气冷却装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于金属型重力铸造和压力铸造轮毂模具上的缝隙式排气 冷却装置，尤其适合安装在模具型腔的末端和铸件转角及交接位置，当合金溶液充型过程 中将型腔中的气体排出，在凝固过程中将铸件指定部位的热能快速导出，加速凝固。
背景技术：
目前，金属型重力铸造和压力铸造轮毂模具成型技术，最大的难点是轮辐与轮辋 交接部位缩松、卷气缺陷。因为轮毂的结构原因，轮辐与轮辋交接部位的铸件厚度是轮辐中 段厚度的1 3倍，是轮辋厚度的2 4倍，无法使轮辐与轮辋交接部位达到向轮心方向或 向轮辋方向顺序凝固的厚度梯度，因此该部位会形成很大的铸造热节，易产生缩松缺陷。同 时该部位也是合金溶液充型流动过程中的拐角位置，易产生卷气缺陷。目前公知的解决轮 辐与轮辋交接部位缺陷的方法是通过在轮辐中段对应的上模和下模背面加保温，提高轮辐 中段模具温度，延缓轮辐中段合金溶液的凝固速度。或是在轮辐中段背面的上模上设置补 缩通道，提高轮辐中段合金溶液对轮辐与轮辋交接部位的补缩。但是延缓轮辐中段合金溶 液的凝固速度，会使铸件轮辐中段凝固结晶晶粒粗大，降低铸件辐条中段的力学性能。轮辐 与轮辋交接部位大的铸造热节会对轮辋R角位的合金溶液凝固造成影响，使轮辋R角位因 结晶不质密，机加工后易产生缩松漏气缺陷，导致铸件的报废。同时补缩通道降低了合金溶 液的利用率，增加了合金溶液的熔炼和铸件机加成本。
发明内容为了克服现有金属型重力铸造和压力铸造轮毂模具的不足，本实用新型提供一种 缝隙式排气冷却装置。该装置不仅能让铸件指定部位的热能快速导出，减少热节对铸件凝 固的影响，而且在合金溶液充型过程中能方便地将模具型腔中的气体排出。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在上模对铸件轮辐与轮辋交接 部位设置圆孔，圆孔内安装缝隙式排气冷却装置；在侧模对铸件轮辐与轮辋交接部位设置 圆孔，圆孔内安装缝隙式排气冷却装置。缝隙式排气冷却装置的一端设钢头与铸件接触，另 一端设置吸热垫和散热尾翼伸出模具到空气中，散热尾翼的末端设冷却风爪。在合金溶液 充型过程中，模具型腔中的气体通过缝隙式排气冷却装置的缝隙排气槽排出，从而使合金 溶液充型平稳，减少产生卷气、欠铸等缺陷；在合金溶液凝固过程中，缝隙式排气冷却装置 将轮辐与轮辋交接部位的热能快速导出，减少热节对铸件凝固的影响，达到提高铸件质量 和合格率的目的。所述的缝隙式排气冷却装置是通过上模设置的圆孔安装在上模对铸件轮辐与轮 辋交接部位的转角R位。根据轮辐与轮辋交接部位宽度可在圆周均布安装多个，使合金溶 液充型流动过程中受转角影响产生的局部稳流卷气从缝隙式排气冷却装置排出。所述的缝隙式排气冷却装置是通过侧模设置的圆孔安装在侧模对铸件轮辐与轮 辋交接部位靠轮辋R角位置。根据轮辐与轮辋交接部位宽度可在圆周均布安装多个，使凝固过程中轮辋R角位置合金溶液的热能快速导出，减小轮辐与轮辋交接部位铸造热节对轮 辋R角位合金溶液凝固的影响。所述的侧模和上模上设置安装缝隙式排气冷却装置的圆孔是与水平方向和垂直 方向均成一斜角的斜圆孔，斜圆孔使缝隙式排气冷却装置与水平方向和垂直方向均成一定 夹角，从而增大侧模延水平方向开模和上模延垂直方向开模时缝隙式排气冷却装置延轴向 移动的阻力。所述的缝隙式排气冷却装置与铸件接触的钢头是用热作模具钢H13制作成圆柱 形，通过热处理强化工艺将钢头整体硬度处理到HRC38 42，以此来提高钢头的高温力学 性能和热疲劳强度。所述的缝隙式排气冷却装置钢头与模具上的安装圆孔过盈配合，钢头与铸件接触 一端修磨成与铸件型腔面一致的形状，使缝隙式排气冷却装置钢头直接与铸件接触，便于 热量快速传导，同时也不影响铸件的外观质量。所述的缝隙式排气冷却装置钢头的另一端设置倒立的扁圆锥台形与吸热垫和散 热尾翼连接。因为吸热垫和散热尾翼的热膨胀系数大于钢头的膨胀系数，所以采用上述连 接方法钢头与吸热垫和散热尾翼的连接牢固，同时保证了钢头与吸热垫和散热尾翼之间热 能的传递效果。所述的缝隙式排气冷却装置的吸热垫是用导热系数大吸热快的铜设置成“凸”字 形轴截面柱形，“凸”字形轴截面柱形吸热垫一端与钢头连接，另一端与散热尾翼连接。利用 铜吸热快的物理特性来快速吸取钢头的热能。所述的缝隙式排气冷却装置的散热尾翼是用热容低散热快的铝设置成“十”字形 轴截面柱形，“十”字形轴截面柱形散热尾翼增加了与空气的接触面积，提高了尾翼的自然 散热能力。所述的缝隙式排气冷却装置吸热垫和散热尾翼的最大外圆直径小于模具上缝隙 式排气冷却装置安装圆孔直径，使吸热垫和散热尾翼不直接与安装圆孔的内壁接触，从而 减小缝隙式排气冷却装置对模具安装位置周围的影响。所述的缝隙式排气冷却装置在“十”字形轴截面柱形散热尾翼的四个空位分别通 过线切割加工2 6条宽0. 15 0. 35MM的排气槽。根据不同合金溶液，不同铸造方式和 模具温度的要求及钢头具体直径，选用具体的排气槽宽度和数量，使排气槽具有最佳的排 气性和防堵性。所述的缝隙式排气冷却装置的散热尾翼中间设置冷却盲孔，盲孔内设置风爪强制 冷却散热尾翼，大大提高了缝隙式排气冷却装置的冷却效果和可控性。本实用新型的有益效果是可以在铸件充型过程中将模具型腔中的气体排出，在 合金溶液凝固过程中将铸件指定部位的热能快速导出，减少热节对铸件顺序凝固的影响， 提高铸件质量。钢头材料用热作模具钢并通过热处理强化工艺，使钢头有较强的抗腐蚀能 力，大大提高了缝隙式排气冷却装置的使用寿命。缝隙式排气冷却装置结构简单，安装维护 方便。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0018]
图1是本实用新型在模具上的安装位置结构图。图2是本实用新型的钢头的主视图。图3是本实用新型的钢头的左视图。图4是缝隙式排气冷却装置的主视图。图5是缝隙式排气冷却装置的左视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。本实用新型缝隙式排气冷却装置主要包括钢头、吸热垫和散热尾翼。如
图1所示缝隙式排气冷却装置(6)安装在上模(1)对铸件(7)轮辐与轮辋交 接部位的转角R位。根据轮辐与轮辋交接部位的具体宽度尺寸可在圆周排列安装多个，使 合金溶液充型流动过程中受转角变向影响产生的局部稳流卷气从缝隙式排气冷却装置(6) 排出。防止卷气包裹在铸件(7)中形成气泡缺陷。如
图1所示缝隙式排气冷却装置(6)安装在侧模(3)对铸件(7)轮辐与轮辋交 接部位靠轮辋R角位置。根据轮辐与轮辋交接部位的具体宽度尺寸可在圆周排列安装多 个，使凝固过程中轮辋R角位置合金溶液的热能快速导出，加快该位置金溶液的凝固，从而 减小轮辐与轮辋交接部位铸造热节对轮辋R角位合金溶液凝固的影响。有效的防止轮辋R 角位因结晶不质密机加工后产生缩松漏气缺陷，减少铸件的报废。如
图1所示侧模( 和上模(1)上设置安装缝隙式排气冷却装置(6)的圆孔是 与水平方向和垂直方向均成一斜角的斜圆孔，斜圆孔使缝隙式排气冷却装置(6)与水平方 向和垂直方向均成一定夹角，可有效增大侧模C3)延水平方向开模和上模(1)延垂直方向 开模时缝隙式排气冷却装置(6)延轴向移动的阻力。如图2、图3、图4所示缝隙式排气冷却装置(6)与铸件(7)接触的钢头(10)是 用热作模具钢H13制作成圆柱形，通过热处理强化工艺将钢头整体硬度处理到HRC38 42， 以此来提高钢头(10)的高温力学性能和热疲劳强度。如
图1、图4所示缝隙式排气冷却装置(6)与铸件(7)接触的钢头(10)与模具 上的安装圆孔过盈配合。钢头(10)与铸件(7)接触一端修磨成与铸件型腔面一致的形状， 使缝隙式排气冷却装置(6)的钢头(10)直接与铸件(7)接触便于热能快速传导，同时也不 影响铸件(7)的外观质量。如图2、图3、图4所示缝隙式排气冷却装置(6)钢头(10)的另一端设置倒立的 扁圆锥台形与吸热垫(12)和散热尾翼(11)连接。因为吸热垫(12)和散热尾翼(11)的热 膨胀系数大于钢头(10)的膨胀系数，所以采用上述连接方法钢头(10)与吸热垫(12)和散 热尾翼(11)的连接牢固，同时保证了钢头(10)与吸热垫(12)和散热尾翼(11)之间热能 的传导效果。如
图1、图4、图5所示缝隙式排气冷却装置(6)的吸热垫(12)是用导热系数大吸 热快的铜设置成“凸”字形轴截面柱形，“凸”字形轴截面柱形吸热垫(1 一端与钢头(10) 连接，另一端与散热尾翼(11)连接。利用铜吸热快的物理特性来快速吸取钢头(10)的热 能。如
图1、图4、图5所示缝隙式排气冷却装置(6)的散热尾翼(11)是用热容低散热快的铝设置成“十”字形轴截面柱形，“十”字形轴截面柱形散热尾翼(11)增加了与空气 的接触面积，提高了散热尾翼(11)的散热能力。通过调节散热尾翼(11)的长度能有效地 调节铸件(7)指定位置的自然冷凝速度。如
图1、图4、图5所示缝隙式排气冷却装置(6)吸热垫(12)和散热尾翼(11)的 最大外圆直径小于模具上安装缝隙式排气冷却装置(6)圆孔的直径，使吸热垫(1 和散热 尾翼(11)不直接与模具上安装圆孔的内壁接触。可有效的减小缝隙式排气冷却装置(6) 对模具安装位置周围的影响，使缝隙式排气冷却装置(6)达到最佳的定点冷却效果。如图4、图5所示在缝隙式排气冷却装置(6)的“十”字形轴截面柱形散热尾翼四 个空位分别通过线切割加工2 6条宽0. 15 0. 35MM的缝隙排气槽。缝隙排气槽具体的 数量是根据钢头(10)的直径来选用，一般直径越大缝隙排气槽的设置数量越多。缝隙排气 槽具体的宽度是根据不同合金溶液流动特性，不同铸造方式和模具温度的要求选用，使缝 隙排气槽具有最佳的排气效果和防堵性。一般金属型重力铸造模具上选用宽0. 2 0. 35MM 的缝隙排气槽，压力铸造模具上选用宽0. 15 0. 25MM的缝隙排气槽。如
图1、图4、图5所示缝隙式排气冷却装置(6)的散热尾翼(11)中间设置有冷 却盲孔，盲孔内设置冷却风爪(5)、(S)0冷却风爪是通过主风管G)、(9)对应着缝隙式排 气冷却装置(6)在上模(1)、侧模( 上的安装位置设置小孔与风爪( 、(8)的一端通过焊 接成一体，风爪(5)、(8)的另一端伸入散热尾翼(11)中间设置的盲孔内。通过分别对风管 (4), (9)通入冷却空气使设置在其上的风爪(5)、(8)均勻的对设置在侧模C3)和上模(1) 上的各个缝隙式排气冷却装置(6)强制冷却。从而大大提高缝隙式排气冷却装置(6)的冷 却效果，还可方便控制模具不同位置设置的缝隙式排气冷却装置(6)的强制冷却启止时间 和强度，促进模具型腔中合金溶液的顺序凝固。本实用新型的突出优点是在合金溶液充型模具型腔过程中，型腔中的气体通过 缝隙式排气冷却装置(6)周围的缝隙排气槽排出，利于合金溶液快速平稳充型，避免了因 合金溶液流动速度和方向的变化而引起局部稳流卷气缺陷。在合金溶液凝固过程中减小轮 辐与轮辋交接部位铸造热节对轮辋R角位合金溶液凝固的影响。有效的防止轮辋R角位因 结晶不质密，机加工后产生缩松漏气缺陷，减少铸件的报废。钢头(10)材料用热作模具钢 并通过热处理强化工艺，使钢头(10)有较强的抗腐蚀能力，大大提高了缝隙式冷铁排气装 置(6)的使用寿命。结合了铜导热系数大吸热快的物理特性和铝热容低散热快的物理特 性，使缝隙式排气冷却装置(6)具备好的自然吸热散热能力。缝隙式排气冷却装置(6)的 散热尾翼(11)内可设置强制冷却，大大提高缝隙式排气冷却装置(6)的冷却效果和可控 性。缝隙式排气冷却装置(6)通过模具上设置的圆孔安装固定，结构简单，使用维护方便。以上仅就对本实用新型实施例的最佳使用方案作了说明，但不能理解为是对权利 要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构和应用范围允许有多种变化 吸热垫和散热尾翼材料还可以是导热系数或蓄热能力较大的铜或铝单独制作成一体；缝隙 式冷铁排气装置在模具上的设置位置还可以根据具体的铸造热节大小和形状延圆周或分 层排列安装多个；缝隙式冷铁排气装置还可以设置在其它类型的金属型模具需要排气或定 点冷却的位置等，只要在本权利要求书内的变化都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种金属型重力铸造和压力铸造轮毂模具上的缝隙式排气冷却装置，其特征在于 在上模(1)对铸件(7)轮辐与轮辋交接部位设置圆孔，圆孔内安装缝隙式排气冷却装置 (6)；在侧模C3)对铸件(7)轮辐与轮辋交接部位设置圆孔，圆孔内安装缝隙式冷铁排气装 置(6)；缝隙式排气冷却装置(6)的一端设钢头(10)与铸件(7)接触，另一端设置吸热垫 (12)和散热尾翼(11)伸出模具到空气中，散热尾翼(11)的末端设冷却风爪(5)、(8)按预 先设置要求定时定量强制冷却。
2.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于侧模C3)和上模(1)上 设置安装缝隙式排气冷却装置(6)的圆孔是与水平方向和垂直方向均成一斜角的斜圆孔， 斜圆孔使缝隙式排气冷却装置(6)与水平方向和垂直方向均成一定夹角。
3.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置(6) 与铸件(7)接触的钢头(10)是用热作模具钢H13制作成圆柱形，通过热处理强化工艺将钢 头整体硬度处理到HRC38 42。
4.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置(6) 与铸件(7)接触的钢头(10)与模具上的安装圆孔过盈配合，钢头(10)与铸件(7)接触一 端修磨成与铸件型腔面一致的形状。
5.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置(6) 钢头(10)的另一端设置倒立的扁圆锥台形与吸热垫(12)和散热尾翼(11)铸焊连接。
6.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置(6) 的吸热垫(12)是用导热系数大吸热快的铜设置成“凸”字形轴截面柱形，“凸”字形轴截面 柱形吸热垫(12) —端与钢头(10)连接，另一端与散热尾翼(11)连接。
7.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置(6) 的散热尾翼(11)是用热容低散热快的铝设置成“十”字形轴截面柱形。
8.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置(6) 的吸热垫(12)和散热尾翼(11)的最大外圆直径小余模具上缝隙式排气冷却装置(6)安装 圆孔直径。
9.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于在缝隙式排气冷却装置 (6)的“十字”型截面散热尾翼四个空位分别通过线切割技术加工2 6条宽0. 15 0. 35MM 的缝隙排气槽。
10.根据权利要求1所述的缝隙式排气冷却装置，其特征在于缝隙式排气冷却装置 (6)的散热尾翼(11)中间设置一冷却盲孔，盲孔内设置冷却风爪(5)、(8)；冷却风爪是通 过主风管G)、(9)对应着缝隙式排气冷却装置(6)在上模(1)、侧模C3)上的安装位置设 置小孔与风爪(5)、(8)的一端通过焊接成一体，风爪(5)、(8)的另一端伸入散热尾翼(11) 中间设置的盲孔内。
专利摘要一种用于金属型重力铸造和压力铸造轮毂模具上的缝隙式排气冷却装置，尤其适合安装在模具型腔的末端和铸件转角及交接位置，当合金溶液充型过程中将型腔中的气体排出，在凝固过程中将铸件指定部位的热能快速导出，加速凝固。它是用热作模具钢H13制作成圆柱形钢头一端与铸件接触，另一端铸焊连接吸热垫和散热尾翼及设置冷却风爪。该装置通过侧模和上模上设置的圆孔安装在轮辐与轮辋交接部位，在合金溶液充型过程中，模具型腔中的气体通过缝隙式排气冷却装置的缝隙排气槽排出，从而使合金溶液充型平稳，减少产生卷气、欠铸等缺陷；在合金溶液凝固过程中，缝隙式排气冷却装置将轮辐与轮辋交接部位的热能快速导出，减少热节对铸件凝固的影响，达到提高铸件质量和合格率的目的。
文档编号B22D27/04GK201871689SQ20102012815
公开日2011年6月22日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者何晓南, 刘建高 申请人:何晓南, 刘建高