一种车轮或车轮中心盘的铸造方法
【专利摘要】本发明涉及一种车轮或车轮中心盘的铸造方法，利用低压铸造方法实现液态金属自下而上平稳充填铸件的模具型腔，在充填完毕后，对轮芯中心加工孔部进行自上而下的局部挤压成形，实现凝固过程的强制补缩。本发明在现有低压铸造基础上，通过对轮芯中心加工孔部进行自上而下的局部挤压成形，实现凝固过程的强制补缩，从而提高了车轮或车轮中心盘的致密性和力学性能、生产效率和材料利用率，减少车轮中心孔的机加工量，易于在实际生产中推广应用。本发明适用于车辆中的铝、镁合金车轮或车轮中心盘充型、凝固与成形。
【专利说明】一种车轮或车轮中心盘的铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车零部件的加工方法，特别是一种车轮或车轮中心盘的铸造方法。【背景技术】
[0002]低压铸造是液态金属在压力作用下由下而上地充填铸件型腔，以形成铸件的一种方法。其使用的压力较低，一般为0.02、.09MPa，其优点是:自下而上反重力充填模具型腔，充型速度平稳可控，可有效控制卷气和夹渣；铸件在压力下凝固，辅以合理的冷却系统，有利于补缩，可减少铸件内部的缺陷；成品率高，有利于形成轮廓清晰、表面光洁好的铸件；设备和模具成本低。
[0003]由于上述优点，低压铸造方法成为了车辆车轮或车轮中心盘的主要成形方法。车轮主要有轮芯、辐条和轮辋三部分组成，其低压铸造方法主要是依次填充上述的三部分，而其后需要实现轮辋、辐条和轮芯的先后顺序凝固与补缩；车轮中心盘则有轮芯和辐条组成，低压铸造时依次充型，其后凝固过程需要实现辐条和轮芯的顺序凝固与补缩。鉴于车轮和车轮中心盘的结构特点，低压铸造方法主要缺点是:整个流道较长，须进行顺序凝固，导致生产周期较长；轮芯作为液态金属补缩来源，必须保证其最后凝固，其铸造工艺壁厚大；辐条作为补缩通道，通常需要设计时增加其厚度或制造时增加其工艺厚度，致使轮芯和辐条凝固速度低、晶粒粗大、力学性能降低；且凝固后期补缩能力下降，轮辐易产生缩松，辐条和轮辋交接的热节部位易出现收缩孔洞。
【发明内容】
[0004]为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种有效提高产品性能、降低辐条壁厚和缩短生产周期的车轮或车轮中心盘的铸造方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
一种车轮或车轮中心盘的铸造方法，利用低压铸造方法实现液态金属自下而上平稳充填铸件的模具型腔，在充填完毕后，对轮芯中心加工孔部进行自上而下的局部挤压成形，实现凝固过程的强制补缩。
[0006]首先，上述的方法充分利用了低压铸造平稳充填模具型腔、控制卷气和夹渣的特点，同时，凝固过程局部挤压成形实现了压力下金属的结晶与凝固，完成了强制补缩，所得到的铸件具有组织细化、力学性能优良的优点。
[0007]其次，低压铸造成形车轮为了保证液态金属自轮芯向辐条、辐条与轮辋连接处补缩，有时不得不加厚辐条，保证凝固过程补缩通道的存在，但生产中上述部位仍常出现收缩孔洞。而在轮芯实施局部挤压，对上述两部位实现了强制补缩，提高了铸件的致密性和质量，且在强制补缩的条件下，可对辐条进行适当减薄，实现了铸件的轻量化。
[0008]再次，传统的低压铸造技术为了在车轮或车轮中心盘铸件上实现补缩功能，需要增加轮芯工艺厚度。本发明通过对轮芯加工孔部进行局部挤压，利用该部位的液态金属强制补缩辐条、辐条与轮辋连接处，可以降低轮芯的凝固时间，提高生产效率，而且提高材料的利用率，减少轮芯中心孔的机加工量。
[0009]最后，本发明在低压铸造基础上，仅增加轮芯部位的局部挤压，即可实现液体金属在轮芯向辐条、辐条与轮辋连接处的强制流动与补缩，在保证生产质量的前提下，大大减低了生产的成本。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，在上模中心位置设置一可相对上模作上下运动的挤压杆，利用挤压杆进入轮芯中心加工孔部的向下运动实现局部挤压成型。通过外力作用挤压杆后使得挤压杆对液态金属局部挤压，可以有效的增大对液体金属的挤压力，以达到更强的补缩效果。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，在局部挤压成形过程中，利用伺服压力系统控制挤压杆的速度和位移，从而实现凝固补缩的定量控制。挤压杆与伺服压力系统的输出端连接，利用了伺服压力系统所具备的输出速度稳定准确、输出位移精确的特点，使得凝固补缩得到较为理想的控制效果，进一步提高了铸件的致密性和质量。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，局部挤压成形中挤压杆位移速度的范围为
0.0005、.0lm/s，可满足不同形状和壁厚辐条、轮辋凝固补缩的要求。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，局部挤压成形中挤压比压的范围为l(Tl00MPa，避免比压过小，无法实现强制补缩；同时避免比压过大，导致铸件变形和模具受力太大。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述挤压杆位于内浇口的正上方且挤压杆的直径大于内浇口的直径，在挤压杆局部挤压下行中，避免挤压力完全作用于内浇口部分，保证内烧口不与铸件分尚、堵塞升液通道。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，液态金属充填模具型腔后，对内浇口强制冷却使内浇口处的液态金属凝固，切断了液态金属的回流通道，再进行局部挤压成型。
[0016]本发明的有益效果是:本发明在现有低压铸造基础上，通过对轮芯中心加工孔部进行自上而下的局部挤压成形，实现凝固过程的强制补缩，从而提高了车轮或车轮中心盘的致密性和力学性能、生产效率和材料利用率，减少车轮中心孔的机加工量，易于在实际生产中推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明局部挤压成形前模具型腔示意图；
图2是本发明局部挤压成形后模具型腔示意图。
【具体实施方式】
[0019]实施例中采用YZ02型立式铸造机，伺服压力系统使用伺服压力机，其型号为EXLAR-FT80。实现本发明方法的挤压铸造的装置结构如图1和图2所示。上模2、侧模5和底模6围成模具型腔1，上模2和侧模5均为动模，底模6为定模。内浇口 4位于底模6中部，液体金属从内浇口 4由下至上的进入模具型腔I。上模2的中心位置安装有挤压杆3，该挤压杆3可相对于上模2做上下运动并能向下伸出上模2进入模具型腔1，从而对轮芯中心加工孔部进行局部挤压。挤压杆3上端连接伺服压力机的输出端，由伺服压力机控制。
[0020]第一实施例 工艺流程包括如下步骤和工艺条件:
1)预热模具；
2)闭合模具，对模具施加锁模力，形成如图1所示；
3)使液态金属通过内浇口4由下至上填充整个模具型腔I ;
4)对内浇口4部位进行强冷，使内浇口 4凝固封死回流通道；
5)在铸件冷却至固液半固态时，启动伺服压力机，带动挤压杆3进行局部挤压过程，挤压速度为0.0005m/s，挤压比压为lOMPa，形成如图2所示；
6)保压至铸件凝固后，伺服压力机带动挤压冲头上行；
7)解除锁模力，打开模具；
8)打落铸件；
9)从第二步开始重复上述步骤，进行下一个工作循环。
[0021]第二实施例
工艺流程包括如下步骤和工艺条件:
1)预热模具；
2)闭合模具，对模具施加锁模力，形成如图1所示；
3)使液态金属通过内浇口4由下至上填充整个模具型腔I ;
4)对内浇口4部位进行强冷，使内浇口 4凝固封死回流通道；
5)在铸件冷却至固液半固态时，启动伺服压力机，带动挤压杆3进行局部挤压过程，挤压速度为0.005m/s，挤压比压为40MPa，形成如图2所示；
6)保压至铸件凝固后，伺服压力机带动挤压冲头上行；
7)解除锁模力，打开模具；
8)打落铸件；
9)从第二步开始重复上述步骤，进行下一个工作循环。
[0022]第三实施例
工艺流程包括如下步骤和工艺条件:
1)预热模具；
2)闭合模具，对模具施加锁模力，形成如图1所示；
3)使液态金属通过内浇口4由下至上填充整个模具型腔I ;
4)对内浇口4部位进行强冷，使内浇口 4凝固封死回流通道；
5)在铸件冷却至固液半固态时，启动伺服压力机，带动挤压杆3进行局部挤压过程，挤压速度为0.0lm/s，挤压比压为lOOMPa，形成如图2所示；
6)保压至铸件凝固后，伺服压力机带动挤压冲头上行；
7)解除锁模力，打开模具；
8)打落铸件；
9)从第二步开始重复上述步骤，进行下一个工作循环。
[0023]以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。
【权利要求】
1.一种车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:利用低压铸造方法实现液态金属自下而上平稳充填铸件的模具型腔，在充填完毕后，对轮芯中心加工孔部进行自上而下的局部挤压成形，实现凝固过程的强制补缩。
2.根据权利要求1所述的车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:在上模中心位置设置一可相对上模作上下运动的挤压杆，利用挤压杆进入轮芯中心加工孔部的向下运动实现局部挤压成型。
3.根据权利要求2所述的车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:在局部挤压成形过程中，利用伺服压力系统控制挤压杆的速度和位移，从而实现凝固补缩的定量控制。
4.根据权利要求2或3所述的车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:局部挤压成形中挤压杆位移速度的范围为0.0005、.01m/s。
5.根据权利要求2或3所述的车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:局部挤压成形中挤压比压的范围为l(Tl00MPa。
6.根据权利要求2或3所述的车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:所述挤压杆位于内烧口的正上方且挤压杆的直径大于内烧口的直径。
7.根据权利要求1所述的车轮或车轮中心盘的铸造方法，其特征在于:液态金属充填模具型腔后，对内浇口强制冷却使内浇口处的液态金属凝固，再进行局部挤压成型。
【文档编号】B22D18/04GK103464724SQ201310369926
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】庄文, 赵海东, 李元元, 王留柱 申请人:广州驭风旭铝铸件有限公司, 华南理工大学