本发明涉及铝合金车轮轮辋低压铸造模具，具体涉及一种具有热量传导系统的铝车轮轮辋低压铸造模具。
背景技术：
汽车工业的发展是随着人们消费观念的变化而变化的，汽车的安全和轻量化已经成为了现在广大消费者的需求之一。汽车的安全和轻量化也就是构成汽车各个组成部件的安全和轻量化。作为汽车组成部件的运动件，质轻高强的铝合金车轮日益受到广大消费者的青睐。铝合金车轮的铸造技术、工艺、品质及过程等在某种程度上标志着铝合金车轮的制造水平。
高强度的取得来自合金材料强度的提升，在周期性铸造铝合金车轮的生产过程中，轮辋部位模具温度的控制是决定合金材料强度提升的关键因素。现有循环铸造铝合金车轮的工艺过程为：合金液开始注入型腔，随着轮辋、轮辐、法兰连接斜面、法兰装面、铸件中心和浇口的顺序凝固逐步完成，取出铸件，开始执行下一个铸造周期。在这样一个铸造周期过程中，理想状态的轮辋部位模具温度从550℃下降至430℃时，降温速率越快越好，降温速率越快越利于合金组织晶粒的细化，形成的合金材料强度越高。另外，现有技术中，受限于目前现有模具材料存在的热传递滞后性，以及实施热交换位置的局限性，往往薄壁轮辋部位的模具温度降低至达到合金组织晶粒细化的要求时，模具温度已经过低，常常低于420℃，无法保障铸造工艺的连续性循环生产。
技术实现要素：
为提高现有铝合金材料的铸造强度及解决现有技术中无法保障铸造工艺连续周期性循环生产的技术问题，本发明提供一种具有热量传导系统的铝车轮轮辋低压铸造模具，通过内置的热导出系统快速降温促进合金快速凝固晶粒细化，获得高强度轮辋的铝合金铸件；通过热导入系统适时提升模具温度到适宜合金液铸造充型，从而实现铝车轮轮辋的连续周期性铸造生产。
为此，本发明采用的技术方案是：
一种具有热量传导系统的铝车轮轮辋低压铸造模具，包括四块结构相同的侧模、一个顶模及一个底模，四块侧模合拢后与顶模及底模组成薄壁轮辋型腔；所述每块侧模的模壁内均设有热导出系统及用于测量侧模模壁温度的温度传感器，所述热导出系统用于导出合金凝固过程析出的热量；每块侧模的外表面均设有热导入系统，所述热导入系统用于升高轮辋部位模具的温度。
进一步地，所述热导出系统包括一总进口孔道、一总出口孔道，及若干环绕型腔的扇环形孔道；所述扇环形孔道自上而下相间隔设置，其进口端通过总进口孔道连通，出口端通过总出口孔道连通；进口孔道及出口孔道的连通扇环形孔道的一端均封闭，另一端均延伸至侧模的外表面与模具外部空间相通。
工作时，在总进口孔道中通入冷却介质，冷却介质流经扇环形孔道时对侧模降温，升温后的冷却介质经总出口孔道流出模具。冷却介质可以是冷油或冷风。
进一步地，所述热导入系统包括包围在侧模外周表面的隔热层，所述隔热层与侧模外壁之间形成密闭的空腔，空腔内充满导热介质，导热介质中设有加热装置。更进一步地，所述导热介质为导热油。所述加热装置为环绕侧模的电加热丝。通过导热油加热侧模，升温均匀，合金成型条件好。
工作时，电加热丝通电，加热导热油，导热油将热量传导给模具，提升模具温度。
进一步地，所述加热装置包括一总进口管、一总出口管，及若干环绕型腔的扇环形圆管；所述扇环形圆管自上而下相间隔设置，其进口端通过总进口管连通，出口端通过总出口管连通；总进口管及总出口管的连通扇环形圆管的一端均封闭，另一端均穿过隔热层延伸至模具外部且与模具外部空间相通。
工作时，在一总进口管中通入热介质，热介质可以是热油或热风。热介质流经扇环形圆管时加热导热油，导热油将热量传导给模具，提升模具温度，降温后的热介质经总进口管流出模具。
进一步地，所述热导出系统设有两套，一套设于侧模的上部，另一套设于侧模的下部；所述温度传感器设有两个，一个设于侧模的上部，用于测量侧模上部的温度，另一设于侧模的下部，用于测量侧模下部的温度。在铸造过程中，模具上部与下部的降温幅度不同，根据上方温度传感器测量的模具温度调节上导热系统对上模具的降温速率，根据下方温度传感器测量的模具温度调节下导热系统对下模具的降温速率，可以提高增个模具的温度均匀性，利于合金的成型及合金组织晶粒细化的均匀性，得到的合金强度更高。
进一步地，上述每套热导出系统均包括一总进口孔道、一总出口孔道，及若干环绕型腔的扇环形孔道；所述扇环形孔道自上而下相间隔设置，其进口端通过总进口孔道连通，出口端通过总出口孔道连通；总进口孔道及总出口孔道的连通扇环形孔道的一端均封闭，另一端均延伸至侧模的外表面与模具外部空间相通。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的铝车轮轮辋低压铸造模具工作时，在铝合金车轮浇注充型完成(或即将完成)时，启动内置的热导出系统快速导出合金凝固过程析出的热量，降低轮辋部位的模具温度，形成快速温降。快速导出合金结晶潜热和结晶热，可使晶核数量增加并随之快速凝固，形成的合金晶粒细化，合金晶粒的细化使得材料强度得以提升；在轮辋已经凝固，轮辐和法兰连接斜面逐步接近凝固时，开启热导入系统，提升轮辋处模具温度，使得下一个铸造周期开始时，轮辋模具温度达到适合铸造充型状态。也就是每一铸造过程，都有模具快速降温及适时模具升温的过程，通过降温过程促进合金快速凝固晶粒细化获得高强度轮辋的铝合金铸件，通过升温过程提升模具温度到适宜合金液铸造充型，从而实现铝车轮轮辋的连续周期性铸造生产。
附图说明
图1是本发明的铝车轮轮辋低压铸造模具的实施方式1的半剖结构示意图。
图2是图1的实施方式1中热导出系统的结构示意图。
图3是本发明的铝车轮轮辋低压铸造模具的实施方式2的半剖结构示意图。
图4是图3的实施方式2中热导入系统的结构示意图。
图5是本发明的铝车轮轮辋低压铸造模具的实施方式3的半剖结构示意图。
图6是图5的实施方式3中热导出系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施方式1、2及3对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施方式1
参阅图1，图1为本发明的铝车轮轮辋低压铸造模具的实施方式1的半剖结构示意图，包括侧模1、定模2及底模3，图1仅示出了一块侧模的结构，其它三块侧模的结构与该块侧模相同，四块侧模1合拢后与定模2及底模3组成薄壁轮辋型腔4。侧模1的模壁内设有热导出系统5及用于测量侧模模壁温度的温度传感器7，侧模1的外表面设有热导入系统6。
在本实施例中，热导出系统5包括一总进口孔道51、一总出口孔道52、及若干环绕型腔的扇环形孔道51。扇环形孔道孔道51自上而下相间隔设置，其进口端通过总进口孔道51连通，出口端通过总出口孔道52连通；总进口孔道51及总出口孔道52的连通扇环形孔道的一端均封闭，另一端均延伸至侧模1的外表面与模具外部空间相通。侧模中的孔道可以在侧模铸造时通过埋设芯棒形成。
在本实施例中，热导入系统6包括包围在侧模1的外周表面的隔热层62，隔热层62与侧模外壁之间形成密闭的空腔63，空腔63内充满导热油，导热油中设有加热装置。加热装置为环绕侧模的电加热丝61。
在本实施例中温度传感器7设置在侧模模壁的上部，插入模壁的深度为10～15mm，用于测量侧模温度。
实施例1的工作方式是：
当合金充满薄壁轮辋型腔4时，启动热导出系统5，即在总进口孔道52中通入冷油，冷油经总进口孔道52流入扇环形孔道51的各个进口，流经扇环形孔道孔道51后从各个出口汇流到总出口管道53，经总出口管道53流出模具，冷油在模壁中流动的过程中将合金结晶潜热和结晶热快速传递出来。当温度传感器7显示的侧模部分温度至430℃时，停止通入冷油，热导出系统5停止工作，停止热量交换。
进入下一个铸造周期时，在模具打开指令前60～80秒，启动热导入系统6，即电加热丝61通电，电加热丝61加热导热油63，导热油63将热量传导给模具侧模1，将此部位温度提升。当温度传感器7显示侧模部分温度提升至450℃时，电加热丝61断电停止加热。
实施方式2
参阅图3及图4，实施方式2与实施方式1基本相同，不同之处仅在于加热装置为设置在导热油中的一总进口管64、一总出口管65，及若干环绕型腔的扇环形圆管61；所述扇环形圆管61自上而下相间隔设置，其进口端通过总进口管64连通，出口端通过总出口管65连通；总进口管64及总出口管65的连通扇环形圆管的一端均封闭，另一端均穿过隔热层62延伸至模具外部且与模具外部空间相通。
实施方式3
参阅图5及图6，实施方式2与实施方式1基本相同，不同之处仅在于热导出系统5设有两套，一套设于侧模的上部，另一套设于侧模的下部。上部的热导出系统包括环绕型腔的若干扇环形孔道51、第一总进口孔道52及第一总出口孔道53。扇环形孔道51共设有三道，其进口端通过第一总进口孔道52连通，出口端通过第一总出口孔道53连通，第一总进口孔道52及第一总出口孔道53的连通扇环形孔道的一端均封闭，另一端通过短管57穿过隔热层62延伸至模具外部且与模具外部空间相通。短管57通过螺纹密封安装在侧模上，与第一总出口孔道53连通。
下部的热导出系统包括环绕型腔的若干扇环形孔道54、第二总进口孔道55及第二总出口孔道56，下部扇环形孔道54共设有两道，其进口端通过第二总进口孔道55连通，出口端通过第二总出口孔道56连通，第二总进口孔道55及总第二出口孔道56均延伸至侧模的外表面与模具外部空间相通。
温度传感器设有两个，温度传感器71设于侧模的上部，用于测量侧模上部的温度。另一温度传感器72设于侧模的下部，用于测量侧模下部的温度。
实施方式3的热导出系统的工作方式为：
合金充满薄壁轮辋型腔4时，启动上下两套热导出系统，即在第一总进口孔道52及第二总进口孔道55中分别通入冷油，冷油经第一总进口孔道52流入扇环形孔道51的各个进口，流经扇环形孔道51后从各个出口汇流到第一总出口孔道53，经管道57流出模具；冷油经第总二进口孔道55流入扇环形孔道54的各个进口，流经扇环形孔道54后从各个出口汇流到第总二出口孔道56，经第二总出口孔道56流出模具。当温度传感器71显示的侧模部分温度至430℃时，停止向第一总进口孔道52中通入冷油，上方热导出系统停止工作，停止热量交换。当温度传感器72显示的侧模部分温度至430℃时，停止向第二总进口孔道55中通入冷油，下方热导出系统停止工作，停止热量交换。
以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术，或者通过现有技术既能实现。