33kPa、充型速度为0.65kPa/s的条件下，铝液从浇口充入型腔，直至型腔全部充满；
[0068]步骤三，结晶增压阶段；
[0069]铝液充满铸型后，快速增大结晶压力，在5.5s增压压力至90kPa;
[0070]步骤四，结晶保压阶段；
[0071]增压压力达到90kPa后，进入结晶保压阶段；
[0072]步骤五，保压后快速增压阶段；
[0073]在本发明中，改进的压力一时间曲线如图2A所示。
[0074](A)内轮缘在充型完成后33s凝固结束，外轮缘在充型完成后38s凝固结束，此时开始增大结晶保压压力到850kPa，增压速度为30kPa/s;
[0075](B)轮辋在充型完成后127s凝固结束；
[0076](C)轮辐轮辋过渡部位在充型完成后260s凝固结束；
[0077](D)轮心部位在充型完成后400s凝固结束，继续保压60s;
[0078]步骤六，卸压放气阶段；
[0079]经步骤五后，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。
[0080]对比实施例1
[0081]采用与实施例1相同的步骤一至步骤三，不同之处在于省略了步骤五的结晶增压的处理。
[0082]继步骤三后，在增压压力达到90kPa后，开始结晶保压460s，随后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。
[0083]采用Instron 8801型号拉伸试验机测量，对比实施例1制得的26吋A356合金车轮轮辐部位的力学性能:如图2B所示，其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到215.5MPa、145.6MPa、4.1%。
[0084]采用Instron 8801型号拉伸试验机测量，实施例1制得的26吋A356合金车轮轮辐部位的力学性能:如图2C所示，车轮轮辐部位的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到284.8MPa、218.5MPa、6.0%。
[0085]通过对比图2B与图2C可知，经本发明方法处理后的车轮轮辐部位的抗拉强度、屈服强度和延伸率提高了31.2%、50.1 %和46.3%,且成品车轮轮辐部位平均壁厚可减少
2.7mm，取得了良好的轻量化效果。
[0086]实施例2
[0087]18吋，A356合金车轮。H13钢模具，上模+下模+2侧模结构，直接暴露在大气中。浇注温度为720°C，模具初始温度400°C，冷却方式为风雾混合冷却。
[0088]采用金属型低压铸造成型用保压后快速增压方法制备铝合金车轮的步骤有:
[0089]步骤一，升液阶段；
[0090]在升液压力为21kPa、升液速度为1.8kPa/s的条件下，铝液沿升液管平稳上升至铸型浇口处，并流入铸型中；
[0091]步骤二，充型阶段；
[0092]在充型压力为35kPa、充型速度为0.54kPa/s的条件下，铝液从浇口充入型腔，直至型腔全部充满；
[0093]步骤三，结晶增压阶段；
[0094]铝液充满铸型后，快速增大结晶压力，在5s增压压力至80kPa;
[0095]步骤四，结晶保压阶段；
[0096]增压压力达到SOkPa后，进入结晶保压阶段；
[0097]步骤五，保压后快速增压阶段；
[0098](A)内轮缘在充型完成后Ils凝固结束，外轮缘在充型完成后25s凝固结束，此时开始增大结晶保压压力到1000砂&，增压速度为401^^/8;
[0099](B)轮辋在充型完成后18s凝固结束；
[0100](C)轮辐轮辋过渡部位在充型完成后43s凝固结束；
[0101](D)轮心部位在充型完成后116s凝固结束，继续保压50s;
[0102]步骤六，卸压放气阶段；
[0103]经步骤五后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。
[0104]对比实施例2
[0105]采用与实施例2相同的步骤一至步骤三，不同之处在于省略了步骤五的结晶增压的处理。
[0106]继步骤三后，在增压压力达到SOkPa后，开始结晶保压200s，随后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。
[0107]采用Instron 8801型号拉伸试验机测量，对比实施例2制得的18吋A356合金车轮轮辐部位的力学性能:其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到219.5MPa、149.5MPa、
4.5%0
[0108]采用Instron 8801型号拉伸试验机测量，实施例2制得的18吋Α356合金车轮轮辐部位的力学性能:车轮轮辐部位的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到294.7MPa、216.7MPa、6.0%。
[0109]经本发明方法处理后的车轮轮辐部位的抗拉强度、屈服强度和延伸率提高了34.3%,44.9%和33.3%,且成品车轮轮辐部位平均壁厚可减少2.4mm，取得了良好的轻量化效果。
[0110]实施例3
[0111]20吋，A356合金铸旋车轮。H13钢模具，上模+下模+4侧模结构，直接暴露在大气中。浇注温度为700°C，模具初始温度为350°C，冷却方式为风雾混合冷却。
[0112]采用金属型低压铸造成型用保压后快速增压方法制备铝合金车轮的步骤有:
[0113]步骤一，升液阶段；
[0114]在升液压力为19kPa、升液速度为2.0kPa/s的条件下，铝液沿升液管平稳上升至铸型浇口处，并流入铸型中；
[0115]步骤二，充型阶段；
[0116]在充型压力为35kPa、充型速度为0.98kPa/s的条件下，铝液从浇口充入型腔，直至型腔全部充满；
[0117]步骤三，结晶增压阶段；
[0118]铝液充满铸型后，快速增大结晶压力，在6s增压压力至85kPa;
[0119]步骤四，结晶保压阶段；
[0120]增压压力达到85kPa后，进入结晶保压阶段；
[0121 ]步骤五，保压后快速增压阶段；
[0122](A)内轮缘在充型完成后29s凝固结束，外轮缘在充型完成后31s凝固结束，此时开始增大结晶保压压力到200kPa，增压速度为25kPa/s;
[0123](B)轮辋在充型完成后58s凝固结束；
[0124](C)轮辐轮辋过渡部位在充型完成后164s凝固结束；
[0125](D)轮心部位在充型完成后215s凝固结束，继续保压40s;
[0126]步骤六，卸压放气阶段；
[0127]经步骤五后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。
[0128]对比实施例3
[0129]采用与实施例3相同的步骤一至步骤三，不同之处在于省略了步骤五的结晶增压的处理。
[0130]继步骤三后，在增压压力达到85kPa后，开始结晶保压250s，随后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。
[0131]采用Instron 8801型号拉伸试验机测量，对比实施例3制得的20吋A356合金铸旋车轮轮辐部位的力学性能:其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到215.8MPa、150.9MPa、
4.0%ο
[0132]采用Instron 8801型号拉伸试验机测量，实施例3制得的20吋Α356合金铸旋车轮轮辐部位的力学性能:车轮轮辐部位的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到292.5MPa、225.6MPa、6.3%。
[0133]经本发明方法处理后的车轮轮辐部位的抗拉强度、屈服强度和延伸率提高了35.5%,49.5%及57.5%,且成品车轮轮辐部位平均壁厚可减少2.2mm，取得了良好的轻量化效果。
【主权项】
1.一种铝合金车轮金属型低压铸造成型用保压后快速增压方法，所述金属型低压铸造至少包括有升液阶段、充型阶段、结晶增压阶段、结晶保压阶段和卸压阶段;其特征在于:在所述的结晶保压阶段与所述的卸压阶段之间增加了保压后快速增压阶段； 所述保压后快速增压阶段的步骤为: (A)内轮缘、外轮缘在充型完成后8?40s后凝固结束，此时开始增大结晶保压压力到150?lOOOkPa，增压速度为10?40kPa/s; (B)轮辋在充型完成后12?130s后凝固结束； (C)轮辐轮辋过渡部位在充型完成后30?260s后凝固结束； (D)轮心部位在充型完成后90?500s后凝固结束，继续保压10?60s。2.依据权利要求1所述的金属型低压铸造成型用保压后快速增压方法制备铝合金汽车车轮，其特征在于有下列步骤: 步骤一，升液阶段； 调节升液阶段的压力为18?21kPa，升液速度为I.8?2.2kPa/s; 步骤二，充型阶段； 调节充型阶段的充型压力为30?35kPa，充型速度为0.4?1.0kPa/s，使铝液从浇口进入型腔，直至将型腔全部充满； 步骤三，结晶增压阶段； 经步骤二后使铝液完全充满铸型后，在5?7s快速增加压力至80?10kPa; 步骤四，结晶保压阶段； 增压压力达到80?10kPa后，进入结晶保压阶段； 步骤五，保压后快速增压阶段； (A)内轮缘、外轮缘在充型完成后8?40s后凝固结束，此时开始增大结晶保压压力到150?lOOOkPa，增压速度为10?40kPa/s; (B)轮辋在充型完成后12?130s后凝固结束； (C)轮辐轮辋过渡部位在充型完成后30?260s后凝固结束； (D)轮心部位在充型完成后90?500s后凝固结束，继续保压10?60s; 步骤六，卸压放气阶段； 经步骤五后，待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。3.根据权利要求2所述的一种铝合金车轮金属型低压铸造成型用保压后快速增压方法，其特征在于:制得的铝合金汽车车轮在模具结构和合模力不变的情况下，能够将轮辐部位强度提高10?50%，延伸率提高25?70%。
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金车轮金属型低压铸造成型用保压后快速增压方法，该方法在升液、充型和结晶增压阶段，延续现有铝合金车轮低压铸造工艺，升液压力、充型压力和结晶增压压力控制在18～21kPa、30～35kPa和80～100kPa。进入结晶保压阶段后，增加了快速增压阶段。在确定内外轮缘部位凝固结束后，开始增大结晶保压压力到150～1000kPa，增压速度为10～40kPa/s；随后进入保压阶段，轮辋、轮辋轮辐过渡部位以及轮心部位顺序凝固，待轮心部位凝固结束后，继续保压10～60s。本发明方法使得凝固补缩效果和铸件力学性能显著提高，同时避免了铝液飞溅、铸件飞边毛刺等缺陷，显著减低了对模具结构和铸型合模力的要求。
【IPC分类】B22D18/04
【公开号】CN105618710
【申请号】CN201610130592
【发明人】张花蕊, 张虎
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月8日