专利名称：铝合金花纹块低压浇注设备及低压浇注、重力补缩复合工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮胎模具铝合金花纹块的低压浇注设备，以及采用该设备进行铝 合金花纹块的低压浇注、重力补缩的复合工艺。
背景技术：
铝合金花纹块是轮胎模具中用于硫化成型轮胎花纹的重要部件，该部件的加工方 式，目前国内外普遍应用的工艺有以下三种1、雕刻工艺适用于载重胎模具。2、电腐蚀工艺适用于载重胎和乘用胎模具。3、铝合金铸造工艺适用于高档乘用胎模具。出于安全性、舒适性和美观性的要求，乘用胎花纹设计较载重胎复杂，且花纹的形 状精度及尺寸精度要求很高。因此，模具的花纹圈加工主要采用铝合金铸造工艺。乘用胎模具按结构形式分为两种两半模，轴向分型为上、下两半。活络模，胎侧轴 向开模，胎顶花纹部位径向开模，分8或9瓣。目前，活络模铝合金花纹块铸造工艺普遍应用的有以下两种1、整体浇注(重力铸造或低压铸造)_将单块型芯按工艺直径要求拼装成整体模 芯进行浇注。优点浇注步骤简单，整套花纹圈可一次浇注成型，批量生产效率高。缺点1)花纹块分瓣准确度难以控制，分瓣处对接花筋形状精度差。2)局部花纹因出现铸造缺陷需补铸时，必须整圈浇注，造成多余浪费，维修成本高2、分块浇注(重力铸造)_按分瓣结构，将单块型芯做为模芯分开浇注。优点1)花纹块分瓣准确，分瓣处相接花筋形状精度好。2)局部花纹有铸造缺陷，可单块补铸，维修成本低。缺点浇注步骤复杂，整套花纹圈浇分块要浇注多次，批量生产效率低。上述两种铸造工艺，各有本身的优缺点。相比之下，如从产品精度方面考虑，应选 择分体铸造工艺。但该工艺除上述缺点外，还有一个潜在的致命弱点，即铝液的二次污染。 所谓二次污染是指经过除气精炼后的纯净铝液，在浇注工序中由于与空气的接触，继续发 生吸气反应的过程。这是因为空气中含有一定比例的水汽，在化学亲和力的作用下，水汽和 熔融状的铝液发生化学反应，其反应式如下3H20+2AL = AL203+3H2,生成的AL203和氢气是铝溶液中最严重的污染体，因为AL203 一旦溶入铝液中，对铸件材质性能带来不利影响，而铝液中的氢气则会使铸件在结晶、凝固 时形成气孔和缩松的倾向增大。在分块浇注的工序中，先将铝液经过精除气，达到浇注温度后，倒入保温浇包中。 再用浇包对单块型芯进行浇注。该方式属于重力铸造，过程中铝液增大了与大气接触的机 率，因而不可避免地产生 次污染。对于分块浇注工序来说是难以解决的致命缺点。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低压浇注、重力补缩复合工 艺及相关设备，可解决铝合金花纹块分块浇注工艺中铝液的二次污染问题，且可实现多件 铝合金花纹块铸件同时浇注，有利于提高浇注的生产效率。本发明解决技术问题采用如下技术方案铝合金花纹块低压浇注设备，包括坩埚、升液管，在所述坩埚上设置圆盘式的浇道 基板，所述升液管下端自浇道基板的中心孔穿过并延伸至坩埚内；在所述浇道基板上密封 覆盖有浇道盖板，所述浇道盖板上分布有多个铸型，各铸型的上端设置有冒口，下端设置有 内浇道；在所述浇道基板与浇道盖板之间的空腔内铺设有主浇道，主浇道上分布有多个浇 道通道，各浇道通道分别与所述铸型的内浇道及所述升液管的上端口连通。采用本发明的设备浇注时，铝液在设定的压力下，经过升液管上升至主浇道内，通 过竖浇道、内浇道继续上升并充满铸型，当铝液升至冒口高度的4/5位置时，开始保压，保 压时间为140s。铸件的补缩过程，由铸件上方的冒口进行。盖板上的铸型安装位置处，有一 排风孔，通过排风管与外部真空泵相连。当铝液充满铸型后，即保压开始时，启动真空泵，以 4L/min的流量连续进行抽真空排气冷却，持续500s后结束。这一浇注过程，铝液始终处在密闭的空间内，避免了二次污染问题。盖板上设有四 个竖浇道，可安置四个铸型同时浇注，一次浇注四个花纹块。卸压后，主浇道和竖浇道中的 铝液返回坩埚，准备下次浇注。主浇道可重复使用，每次浇注过程结束后不需拆卸盖板，可 实现连续地分批浇注，有利于提高生产效率。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、将分块铸造工艺的浇注方式，由重力铸造改为低压铸造，使铝液在浇注过程中 始终处于密封空间内，不与大气接触，避免了二次污染，铸件产生气孔缺陷的机率大为减 少，因此提高了铸件产品的合格品率。2、利用低压铸造技术优势，在浇注温度和浇注速度上可以实现精确控制，使批量 生产中铸件产品的补缩过程和冷却速度实现了一致性，能够获得准确的收缩率参数，有效 控制产品的尺寸误差和形状误差，提高了产品的加工精度。3、分块重力浇注的铸件，均带有冒口和与冒口等高的浇道铝余量，用本发明浇注 的铸件，只有冒口而无浇道铝余量，可节省铸件单位用铝量的10%。4、本发明的浇注工艺使用了低压铸造技术，创造了良好的生产条件，改善了作业 环境，同时也提高了生产效率。每个操作循环，铸型的装卸用时10分钟，浇注过程用时19 分钟，半小时之内即可生产花纹块产品4件，每套模具8件花纹块只需用工1小时。
图1为本发明铝合金花纹块低压浇注设备结构示意图；图2为本发明浇注设备的浇道系统结构示意图；图3为图2的A向剖面图；图4为本发明充型压力曲线图；图5为本发明冷却温度曲线图。
图中标号1、炉体，2、坩锅，3、升液管，4、浇道基板，5、密封槽，6、浇道盖板，7、石膏 型芯，8、铸型，9、冒口，10、内浇道，11、竖浇道，12、保温槽，13、主浇道，14、浇道通道，15、排 风孔，16、排风管，17、保温材料，18、铸件。以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施例方式
实施例结合图1-3，本发明的铝合金花纹块低压浇注设备，包括设置与炉体1内 的坩埚2、升液管3，在坩埚上设置圆盘式的浇道基板4 (由HT200铸铁加工而成)，其开设有 中心孔，升液管3下端自浇道基板的中心孔穿过并延伸至坩埚2内；浇道基板4沿顶部加工 有密封槽5，填充石棉条后与浇道盖板6接触时起到密封主浇道空腔的作用。图1所示，在浇道基板上密封覆盖有浇道盖板6，四个带有石膏型芯7的铸型8呈 中心对称安装于浇道盖板6上，各铸型的上端设置有冒口 9，下端设置有内浇道10，各内浇 道对应处的浇道盖板上开设有竖向孔即竖浇道11，各竖浇道11周围加工出环形保温槽12， 用来填充石棉，起到保温竖浇道的作用。主浇道13由混有玻璃纤维的耐热高强度石膏模制而成，安装与浇道基板上，主浇 道13设有四个浇道通道14，分别与竖浇道11及升液管的上端口连通。对应铸型8的安装位置，浇道盖板加工有四个3/4”的排风孔15，通过排风管16与 外部真空泵相连，用于抽真空排气。浇道盖板6顶面中心加工有深度的凹槽，用以填充保温材料17，具有保温主浇道 的功能。浇注时，铝液上升路径为坩埚2 —升液管3 —浇道通道14 —竖浇道11 —内浇道 10 —铸型8 —铸件18 —冒口 9。结合图4、5，利用本发明设备进行低压浇注的工序为A、确定铸造工艺参数铸型预热至250°C，浇道盖板预热至250°C，铸型内部的石膏型芯预热110°C，浇道 基板和主浇道同时预热至400°C 预热完成后，以710°C的温度进行浇注，熔融液自坩埚、升液管、浇道通道、竖浇道、 内浇道向铸型内充型；B、充型压力曲线所述步骤A中充型压力为0.6bar，充型速度O.Olbar/s，充型时间60s，保持压力 0. 6bar，保压时间140s ；C、排风冷却过程步骤B中保持压力开始时，启动真空泵，通过排风管对铸型下部的内腔进行抽真 空排风冷却，持续时间500s ；D、缓冷过程排风冷却停止后，继续缓冷600s，卸铸型至室温下空冷，1. 5h后脱模。一个浇注循 环结束后，不需拆卸浇道盖板、浇道基板及主浇道，只需将下一组铸型安装，即可继续浇注。
权利要求
铝合金花纹块低压浇注设备，包括坩埚、升液管，其特征是在所述坩埚上设置圆盘式的浇道基板，所述升液管下端自浇道基板的中心孔穿过并延伸至坩埚内；在所述浇道基板上密封覆盖有浇道盖板，所述浇道盖板上分布有多个铸型，各铸型的上端设置有冒口，下端设置有内浇道；在所述浇道基板与浇道盖板之间的空腔内铺设有主浇道，主浇道上分布有多个浇道通道，各浇道通道分别与所述铸型的内浇道及所述升液管的上端口连通。
2.根据权利要求1所述的铝合金花纹块低压浇注设备，其特征在于，所述浇道盖板上 呈中心对称分布有四个铸型，各铸型下方的浇道盖板上开设有竖浇道，所述竖浇道与铸型 的内浇道位置相对应，各竖浇道的外周设置有保温槽，并在保温槽内填充有保温材料。
3.根据权利要求1所述的铝合金花纹块低压浇注设备，其特征在于，各铸型下方的浇 道盖板上开设排风孔，且各排风孔中插接有排风管。
4.根据权利要求1所述的铝合金花纹块低压浇注设备，其特征在于，所述浇道盖板的 中央设置有凹槽，在所述凹槽内填充有保温材料。
5.一种利用权利要求1所述的设备进行铝合金花纹块低压浇注、重力补缩的复合工 艺，其特征是按如下步骤进行A、确定铸造工艺参数铸型预热至250°C，浇道盖板预热至250°C，铸型内部的石膏型芯预热110°C，浇道基板 和主浇道同时预热至400°C 预热完成后，以710°C的温度进行浇注，熔融液自坩埚、升液管、浇道通道、竖浇道、内浇 道向铸型内充型；B、充型压力曲线所述步骤A中充型压力为0. 6bar,充型速度0. Olbar/s，充型时间60s，保持压力 0. 6bar，保压时间140s ；C、排风冷却过程步骤B中保持压力开始时，启动真空泵，通过排风管对铸型下部的内腔进行抽真空排 风冷却，持续时间500s ；D、缓冷过程排风冷却停止后，继续缓冷600s，卸铸型至室温下空冷，1. 5h后脱模。
全文摘要
本发明公开了一种铝合金花纹块低压浇注设备，在坩埚上设置圆盘式的浇道基板，所述升液管下端自浇道基板的中心孔穿过并延伸至坩埚内；在所述浇道基板上密封覆盖有浇道盖板，所述浇道盖板上分布有多个铸型，各铸型的上端设置有冒口，下端设置有内浇道；在所述浇道基板与浇道盖板之间的空腔内铺设有主浇道，主浇道上分布有多个浇道通道，各浇道通道分别与所述铸型的内浇道及所述升液管的上端口连通。本发明可解决铝合金花纹块分块浇注工艺中铝液的二次污染问题，且可实现多件铝合金花纹块铸件同时浇注，有利于提高浇注的生产效率。
文档编号B22D27/04GK101862822SQ20101012578
公开日2010年10月20日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者王金洋, 董敏, 金兆铮 申请人:合肥大道模具有限责任公司