专利名称：半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法及专用冷却板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产汽车水泵叶轮的方法及该方法中的专用冷却板。
背景技术：
目前，国内生产汽车水泵叶轮的方法是将浆料直接浇注在熔杯内进行压铸，导 致材料成型温度高，且由于压铸模具浇口的截面尺寸较小，对模具热冲击大，导致模具 寿命短，一套水泵叶轮模具只能进行50000次压铸，模具就报废了。水泵叶轮由于其结 构特点，壁厚最厚处为2_，关键位置还需要进行机械加工，压铸成型后很难保证不存 在大于0.2_的气孔，故水泵叶轮废品率较高，成品率低于60%，每个水泵叶轮都需要 采用X射线探伤来检测，即100%检查，一旦漏检，给安全使用造成隐患。国外的汽车水泵叶轮生产一般采用锻造成型，其成本较高，造价大约是压铸的2 倍，并且难以保证其内部质量和力学性能，满足不了工作环境的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有生产汽车水泵叶轮的方法中模具使用寿命短，废 品率高、成品检查繁琐的问题，提供一种半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法及专 用冷却板。本发明是通过下述方案予以实现的方法方案所述方法包括以下步骤步 骤一、模具浇口改进将原有压铸模具上的浇口的截面宽度改为18-22mm、厚度改为 3-5mm ；步骤二、铺设倾斜冷却板将倾斜冷却板倾斜设置在熔杯上的进料孔上，倾 斜冷却板的倾斜角度α为50°，倾斜冷却板温度控制在550-560°C之间；步骤三、坩 埚预热将坩埚内腔清理干净，然后预热温度应达到120 150°C，将坩埚内腔表面涂 刷涂料；步骤四、熔炼铝合金将块状或条状铝合金表面清理干净，放入坩埚里加热熔 化，继续加热至液态铝合金的温度为650士5°C时，去除液态铝合金中的表面浮渣；步骤 五、确定模具温度模具温度控制在250士5°C范围内；步骤六、半固态流变成型将温 度为650士5°C的液态铝合金浇注在倾斜冷却板上，使液态铝合金一边流动一边冷却，再 进入熔杯中，压铸机对半固态浆料进行压射成型，压射速度为1.4m/s，压射力为180 220Mpa ；步骤七、成品取出成型的铝合金料，自然冷却后即得到汽车水泵叶轮；冷却板方案所述冷却板包括波浪形板体、加热管和耐热保温层，波浪形板 体内设有加热管和耐热保温层，加热管的外部设有耐热保温层，加热管与控制装置电连 接，波浪形板体1的相邻两个波峰之间的水平距离为20mm，每个波峰和波谷之间的高度 差为3.5mm。本发明与现有技术相比具有以下有益效果1.本发明是在液相和固相温度区 间内成型的一种方法，成型温度低于压铸温度，带入压铸模的热量少，对模具的热冲击 小，因此能够提高模具的使用寿命，同等材料制造的模具可生产8-10万模；2.本发明中 的波浪形倾斜冷却板，当液态铝合金浆料流过波浪形倾斜冷却板时，由于倾斜冷却板的
3冷却作用，在斜坡壁上有细小的晶粒形核长大，金属流体的冲击和材料的自重作用使晶 粒从斜坡壁上脱落并翻转，以达打碎枝晶的效果，使得液态铝合金在倾斜冷却板上滚动 时，其组织充分球化，从而使铝合金的组织更加致密，还可保证浆料呈液态颗粒状(半 固态)顺利进入压室，产生足够的固相，半固态浆料粘度大，充型平稳，不易卷入气 体，同时固相比例高，最高可达到60%，凝固收缩小，铸件不易有气孔缩松，并且内部 组织呈球晶状态，力学性能好；3.本发明突破了压铸铝合金ADC12等典型铝硅共晶铸造 合金不适合半固态铸造的传统观点，解决了以往压铸过程中内部存在的气孔、缩松等质 量问题；4.利用本发明生产的汽车水泵叶轮废品率低，不需要探伤检测，提高了生产效 率。
图1是具体实施方式
一的步骤二中倾斜冷却板1倾斜放置在熔杯进料孔2-1的结 构示意图(图中标记1为倾斜冷却板、标记2为熔杯、2-1为进料孔、3为定模、3-1为定 模的浇口、4为动模)，
图2是冷却板的整体结构示意图， 图3是图2的A-A剖视图， 图4是图2的B部放大图， 图5是定模型腔示意图， 图6是图5的侧视图， 图7是动模型腔示意图， 图8是图7的侧视图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图2、图3和图4明本实施方式，本实施方式的冷 却板包括波浪形板体1-1、加热管1-2和耐热保温层1-3，波浪形板体1-1内设有加热管 1-2和耐热保温层1-3，加热管1-2的外部设有耐热保温层3，加热管1-2与控制装置电连 接，波浪形板体1-1的相邻两个波峰之间的水平距离L为20mm，每个波峰和波谷之间的 高度差h为3.5mm。采用PID比例积分微分调节仪表控制加热管1-2的温度。
具体实施方式
二 本实施方式的波浪形板体1-1为合金钢板体。本实施方式中 的合金钢板体具有足够的蓄热量和导热性，因此倾斜冷却板1能快速吸收铝浆的热量并 保持恒定温度，并通过PID比例积分微分调节仪表控制倾斜冷却板1温度，使进入熔杯2 腔中的铝合金正好处于半固态状态。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三下面结合图1具体说明本实施方式，本实施方式的方法包 括以下步骤步骤一、模具浇口改进将原有定模3上的浇口 3-1的截面宽度改为 18-22mm、厚度改为3-5mm ；步骤二、铺设倾斜冷却板1 将倾斜冷却板1倾斜设置在 熔杯2上的进料孔2-1上，倾斜冷却板1的倾斜角度α为50°，倾斜冷却板1的温度控 制在550-560°C之间；步骤三、坩埚预热将坩埚内腔清理干净，然后预热温度应达到 120 150°C，将坩埚内腔表面涂刷涂料；步骤四、熔炼铝合金将块状或条状铝合金表面清理干净，放入坩埚里加热熔化，继续加热至液态铝合金的温度为650士5°C时，去除 液态铝合金中的表面浮渣；步骤五、确定模具(定模3和动模4)温度模具温度控制在 250 士 5°C范围内；步骤六、半固态流变成型将温度为650 士 5°C的液态铝合金浇注在倾 斜冷却板1上，使液态铝合金一边流动一边冷却，再进入熔杯2中，压铸机对半固态浆料 进行压射成型，压射速度为1.4m/s，压射力为180 220Mpa;步骤七、成品取出成型 的铝合金料，自然冷却后即得到汽车水泵叶轮。如图5-图8所示，在步骤一之前需按照现有的压铸叶轮模具进行测绘。步骤一中的定模3的浇口 3-1截面整体均勻增加至原有模具浇口的2 3倍即截 面宽度改为18_22_、厚度改为3-5mm，可以保证充型平稳，不卷入气体，在保障模具 的加工精度和合理的结构下，有效的提高模具的使用寿命以及制件的质量；将步骤二中倾斜冷却板1的倾斜角度α控制为50°，使得液态铝合金在倾斜冷 却板1上滚动时，其组织充分球化，从而使铝合金的组织更加致密，还可保证浆料呈液 态颗粒状(半固态)顺利进入压室，产生足够的固相；步骤三中坩埚内腔清理干净，是为除去表面粘附的铁渣、铝渣及氧化皮等杂 物；为了保证坩埚预热温度控制的准确性，可采用日本岛电公司生产的PID比例积分微 分调节仪表控制炉温；步骤五中模具温度是保证成品品质的主要因素，模具温度由模温机控制；模温 机是用比例积分微分调节对介质进行温控，热介质流经模具内的通道，模温高时带走热 量，模温低时补充热量，使模具温度恒定在250士5°C范围内。
具体实施方式
四本实施方法中的步骤三中的涂料为油性被覆剂，可以防止坩 埚腐蚀。其它步骤与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五本实施方法中的步骤四中铝合金为ADC12铝合金，ADC12 铝合金是典型的铸造共晶合金，其半固态温度区间较窄，传统观念认为其不适合于半固 态加工，倾斜冷却板1加了控温加热装置，提高了 ADC12铝合金半固态成形的温度控制 精度，再加上模具温度控制采用模温机，控制精度高，保证浆料成型时在半固态温度区 间，使其成型更加顺利。其它步骤与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
六本实施方法中步骤六中液态铝合金浇注的温度为650°C，半 固态成型在上述温度是压铸成型的最佳温度。其它步骤与具体实施方式
三相同。
权利要求
1.一种半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法，其特征在于所述方法包括以 下步骤步骤一、模具浇口改进将原有定模⑶上的浇口(3-1)的截面宽度改为 18-22mm、厚度改为3-5mm ；步骤二、铺设倾斜冷却板(1)将倾斜冷却板(1)倾斜设 置在熔杯(2)上的进料孔(2-1)上，倾斜冷却板(1)的倾斜角度α为50°，倾斜冷却板 (1)温度控制在550-560°C之间；步骤三、坩埚预热将坩埚内腔清理干净，然后预热温 度应达到120 150°C，将坩埚内腔表面涂刷涂料；步骤四、熔炼铝合金将块状或条状 铝合金表面清理干净，放入坩埚里加热熔化，继续加热至液态铝合金的温度为650士5°C 时，去除液态铝合金中的表面浮渣；步骤五、确定模具温度模具温度控制在250士5°C 范围内；步骤六、半固态流变成型将温度为650士5°C的液态铝合金浇注在倾斜冷却板 (1)上，使液态铝合金一边流动一边冷却，再进入熔杯(2)中，压铸机对半固态浆料进行 压射成型，压射速度为1.4m/s，压射力为180 220Mpa;步骤七、成品取出成型的铝 合金料，自然冷却后即得到汽车水泵叶轮。
2.根据权利要求1所述半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法，其特征在于步骤三 中的涂料为油性被覆剂。
3.根据权利要求1或2所述半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法，其特征在于步 骤四中铝合金为ADC12铝合金。
4.根据权利要求3所述半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法，其特征在于步骤六 中液态铝合金浇注的温度为650°C。
5.一种实现权利要求1所述方法的专用冷却板，其特征在于所述冷却板包括波浪形板 体(1-1)、加热管(1-2)和耐热保温层(1-3)，波浪形板体(1-1)内设有加热管(1-2)和 耐热保温层(1-3)，加热管(1-2)的外部设有耐热保温层(3)，加热管(1-2)与控制装置 电连接，波浪形板体(1-1)的相邻两个波峰之间的水平距离(L)为20mm，每个波峰和波 谷之间的高度差(h)为3.5mm。
6.根据权利要求5所述半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法的专用冷却板，其特 征在于波浪形板体(1-1)为合金钢板体。
全文摘要
半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法及专用冷却板，它涉及一种生产汽车水泵叶轮的方法及该方法中的专用冷却板。本发明的目的是为了解决现有生产汽车水泵叶轮的方法中模具使用寿命短，废品率高、成品检查繁琐的问题。冷却板方案波浪形板体内设有加热管和耐火保温层，加热管的外部设有耐热保温层；方法方案模具浇口改进、铺设倾斜冷却板、坩埚预热、熔炼铝合金、确定模具温度、半固态流变成型、成品。本发明用于生产汽车水泵叶轮。
文档编号B22D17/22GK102009154SQ20101060072
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者吉泽升, 王伟东, 赵密 申请人:哈尔滨吉星机械工程有限公司