一种高压喷雾冷却铸造成型工艺的制作方法

本发明涉及汽车配件铸造技术领域，具体涉及一种高压喷雾冷却铸造成型工艺。

背景技术：

轮毂是车辆用于连接轮胎与轴的部件，通常是采用低压浇铸而成。用于铸造轮毂的模具主要包括上模、下模、侧模和底座，所述上模、下模和侧模围成轮毂型腔，所述下模和侧模固定在底座上。下模上的浇注口连通盛有铝液的保温炉。低压浇铸时，对保温炉加压使铝液在压力下进入轮毂型腔，保压一段时间，直到整个轮毂完成并完全凝固为止。

现有轮毂低压浇铸方法还存在一些缺陷：(1)现有轮毂低压浇铸中加压使铝液充满型腔后，保压一定时间，当整个轮毂型腔内的铝液完全凝固后开模，开模后需要对产品中心孔位置进行加工，去掉中心孔位置的铝材以形成中心孔。这种低压浇铸耗费的铝液多，铸造成本有待降低。(2)铝液对轮毂型腔进行填充时，轮毂型腔内的气体无法完全排除，容易使制得的轮毂表面产生气泡凹坑等缺陷，严重影响产品外观，甚至会影响产品强度，产生废品或次品。为此一般在轮毂模具中心孔外周的法兰盘上均匀设置多个排气塞，增强排气效果。但是传统排气塞的进气口和出气口口径相同，排气范围小，因此需要安装多个排气塞，从而造成模具排气系统的零件增多，故障的几率升高；排气塞内部呈狭长的柱状结构，容易造成堵塞，难以清理。

如何解决上述技术不足，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述至少一个不足，本发明的目的在于提供一种高压喷雾冷却铸造成型工艺。

本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种高压喷雾冷却铸造成型工艺，该低压浇铸方法基于以下轮毂模具，所述轮毂模具包括上模、下模和侧模，所述上模、下模和侧模围成轮毂型腔；所述上模由上模芯和上模板拼接而成，所述上模板下端面设有纵横交错的排气线组，所述上模芯下部与上模板的圆周配合面形成第一竖向环形排气线；所述上模芯中部内凹与上模板的圆周配合面形成竖向环形排气通道；所述上模芯上部向外凸出形成环形耳部，所述环形耳部下端面与上模板上端面连接；所述环形耳部与上模板之间开设有若干导通竖向环形排气通道的径向排气槽；所述下模芯与下模板的圆周配合面设有第二竖向环形排气线；所述第一、二竖向环形排气线与轮毂型腔内轮毂中心孔边缘位置的水平距离为0.5～50mm；所述第一、二竖向环形排气线的位置相对于轮毂型腔内轮毂中心孔边缘位置靠内；所述轮毂模具设有冷却装置，所述冷却装置包括第一上辐板冷却装置、第二上辐板冷却装置、第一下辐板冷却装置、第二下辐板冷却装置、上模内轮缘冷却装置、侧模内轮缘冷却装置、下模外轮缘冷却装置、侧模外轮缘冷却装置；

所述汽车轮毂的低压浇铸方法具体如下：合模，对保温炉采用五段加压并保压，使保温炉内的铝液充型：

(1)一段加压压力为200±10mbar，加压时间为10±2s；

(2)二段加压压力为370±10mbar，加压时间为40±2s；

(3)三段加压压力为430±10mbar，加压时间为45±2s；

(4)四段加压压力为600±10mbar，加压时间为50±5s；

(5)五段加压压力为800±50mbar，加压时间为55±5s；保压230±20s后，泄压，自然冷却50±5s，开模取出产品；

上述低压浇铸过程中，冷却装置喷水冷却控制如下：

第一上辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后180±20s，持续90～120s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

第二上辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后120±20s，持续55～75s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

第一下辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后260±20s，持续55～85s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

第二下辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后150±20s，持续90～130s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

上模内轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后1s，持续45～65s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

侧模内轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后1s，持续10～15s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

下模外轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后60±10s，持续85～115s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

侧模外轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后45±10s，持续120±20s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min。

优选地，冷却装置中的冷却水温度为常温，冷却水为高压水雾，压力优选为0.6～1.0mpa。

优选地，所述保温炉铝液温度为670～685℃。

优选地，低压浇铸过程中，所述上模芯与下模芯之间的铝液温度控制在450～550℃。上模芯与上模板之间的第一竖向环形排气线、竖向环形排气通道和径向排气槽用于排气，也可以作为隔热通道；下模芯与下模板之间的第二竖向环形排气线用于排气，也用于作为隔热通道。两个隔热通道，可以使上模板与下模板、上模芯与下模芯之间铝液温度不同：使上模板与下模板之间的铝液凝固，而上模芯与下模芯之间的铝液保持液体状态，方便泄压时铝液回流至保温炉，从而在上模芯与下模芯之间形成轮空腔，有效提高铝液利用率。

优选地，所述冷却装置还包括分流锥冷却装置、上模芯冷却装置、下模芯冷却装置。当需要对分流锥、上模芯、下模芯适当冷却时，可以启动分流锥冷却装置、上模芯冷却装置、下模芯冷却装置。

优选地，所述纵横交错的排气线组中排气线间隔为15mm，深为0.8mm，宽度为0.015～0.07mm；第一竖向环形排气线深度为20mm，宽度为0.015～0.07mm；所述上模芯中部内凹1mm，所述竖向环形排气通道深度为11.7mm，1.015～1.07mm；所述径向排气槽为五个，均匀分布在环形耳部上；每个径向排气槽宽度20mm，深度0.8～1mm；所述第二竖向环形排气线的深度为35mm，宽度为0.015～0.07mm。

优选地，所述上模芯冷却装置、第一上辐板冷却装置、第二上辐板冷却装置、上模内轮缘冷却装置为呈同心圆的圆形水道，每条圆形水道上设有若干上模喷头。

优选地，所述下模芯冷却装置、第一下辐板冷却装置、第二下辐板冷却装置、下模外轮缘冷却装置为呈同心圆的圆形水道，每条圆形水道上设有若干下模喷头。

优选地，所述侧模为四个，分别位于上下模的前方、后方、左方、右方；所述侧模内轮缘冷却装置包括并排设置在每个侧模上的3个侧模喷头，共计12个侧模喷头；所述侧模外轮缘冷却装置包括并排设置在每个侧模上的4个侧模喷头，共计16个侧模喷头。

优选地，所述环形耳部下端面与上模板上端面通过螺栓连接。

优选地，所述上模上端周边设有若干排气塞，所述排气塞下部均匀设有六条径向排气线。该径向排气线深20mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明汽车轮毂的低压浇铸方法采用提前泄压工艺，使中心排空铝液形成轮空腔，有效提高铝液利用率。即通过在上模与下模设置隔热通道，使上模板与下模板、上模芯与下模芯之间铝液温度不同：使上模板与下模板之间的铝液凝固，而上模芯与下模芯之间的铝液保持液体状态，方便泄压时铝液回流至保温炉，从而在上模芯与下模芯之间形成轮空腔，有效提高铝液利用率。

本发明设置新结构来增强排气效果：上模板下端面纵横交错的排气线组、第一竖向环形排气线、竖向环形排气通道和径向排气槽。加压充型时，上模板下端面纵横交错的排气线组能够大面积的将轮毂型腔内的气体经过第一竖向环形排气线导入竖向环形排气通道，再经过径向排气槽排出，排气效果好，排气范围广，有助于提升产品合格率，排气线能使气体通过而铝液无法通过，容易清理。泄压时，整个排气系统能够将模具外的气体吸入型腔，使内外压力平衡，便于铝水泄到保温炉。

附图说明

图1为本发明中汽车轮毂模具的剖面示意图；

图2为本发明制得的汽车轮毂模具的结构示意图；

图3为图1中部位a的放大图；

图4为本发明中上模板的仰视图；

图5为本发明中上模板的剖面图；

图6为图5中部位b的放大图；

图7为本发明中排气塞的结构示意图；

图8为图7沿着c-c的剖面图；

图9为本发明中上模芯的仰视图；

图10为本发明中上模芯的剖面图。

其中：1-侧模、2-轮毂型腔、3-上模芯、4-上模板、5-排气线组、6-第一竖向环形排气线、7-竖向环形排气通道、8-环形耳部、9-径向排气槽、10-浇注口、11-汽车轮毂、12-中心孔、13-下模芯、14-下模板、15-第二竖向环形排气线、16-螺栓、17-排气塞、18-径向排气线、19-v型槽、20-第一上辐板冷却装置、21-第二上辐板冷却装置、22-第一下辐板冷却装置、23-第二下辐板冷却装置、24-上模内轮缘冷却装置、25-侧模内轮缘冷却装置、26-下模外轮缘冷却装置、27-侧模外轮缘冷却装置、28-分流锥冷却装置、29-上模芯冷却装置、30-下模芯冷却装置、31-分流锥。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步的说明。

参见图1-10，本发明公开的低压浇铸方法基于以下轮毂模具，该轮毂模具包括上模、下模和侧模1，上模、下模和侧模1围成轮毂型腔2。

下模上的浇注口10连通盛有铝液的保温炉(未标明)。低压浇铸时，对保温炉加压使铝液在压力下进入轮毂型腔2。保温一段时间后泄压，制得汽车轮毂11。参见图2，汽车轮毂11中心部位为中心孔12。

上模由上模芯3和上模板4拼接而成，上模板4下端面设有纵横交错的排气线组5。上模芯3下部与上模板4的圆周配合面形成第一竖向环形排气线6。上模芯3中部内凹与上模板4的圆周配合面形成竖向环形排气通道7。上模芯3上部向外凸出形成环形耳部8，环形耳部8下端面与上模板4上端面连接。环形耳部8与上模板4之间开设有若干导通竖向环形排气通道7的径向排气槽9。下模芯13与下模板14的圆周配合面设有第二竖向环形排气线15。第一、二竖向环形排气线与轮毂型腔内轮毂11中心孔12边缘位置的水平距离为0.5～50mm。第一、二竖向环形排气线的位置相对于轮毂型腔内轮毂11中心孔12边缘位置靠内。

轮毂模具设有冷却装置，冷却装置包括第一上辐板冷却装置20、第二上辐板冷却装置21、第一下辐板冷却装置22、第二下辐板冷却装置23、上模内轮缘冷却装置24、侧模内轮缘冷却装置25、下模外轮缘冷却装置26、侧模外轮缘冷却装置27。

本发明公开的汽车轮毂的低压浇铸方法具体如下：合模，对保温炉采用五段加压并保压，使保温炉内的铝液充型：

(1)一段加压压力为200±10mbar，加压时间为10±2s；

(2)二段加压压力为370±10mbar，加压时间为40±2s；

(3)三段加压压力为430±10mbar，加压时间为45±2s；

(4)四段加压压力为600±10mbar，加压时间为50±5s；

(5)五段加压压力为800±50mbar，加压时间为55±5s；保压230±20s后，泄压，自然冷却50±5s，开模取出产品；

上述低压浇铸过程中，冷却装置喷水冷却控制如下：

第一上辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后180±20s，持续90～120s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

第二上辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后120±20s，持续55～75s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

第一下辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后260±20s，持续55～85s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

第二下辐板冷却装置的喷水起始时间为加压后150±20s，持续90～130s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

上模内轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后1s，持续45～65s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

侧模内轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后1s，持续10～15s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

下模外轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后60±10s，持续85～115s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min；

侧模外轮缘冷却装置的喷水起始时间为加压后45±10s，持续120±20s，然后保持停2s喷水3s的脉冲水冷，水流量为100l/min。

其中，冷却装置中的冷却水温度为常温，冷却水为高压水雾，压力优选为0.6～1.0mpa。保温炉铝液温度为670～685℃。低压浇铸过程中，上模芯3与下模芯13之间的铝液温度控制在450～550℃。上模芯3与上模板4之间的第一竖向环形排气线6、竖向环形排气通道7和径向排气槽9用于排气，也可以作为隔热通道；下模芯13与下模板14之间的第二竖向环形排气线15用于排气，也用于作为隔热通道。两个隔热通道，可以使上模板4与下模板14、上模芯3与下模芯13之间铝液温度不同：使上模板4与下模板14之间的铝液凝固，而上模芯3与下模芯13之间的铝液保持液体状态，方便泄压时铝液回流至保温炉，从而在上模芯3与下模芯13之间形成轮空腔，有效提高铝液利用率。

作为本发明的优选方案：冷却装置还可以包括分流锥冷却装置28、上模芯冷却装置29、下模芯冷却装置30。当需要对分流锥31、上模芯3、下模芯13适当冷却时，可以启动分流锥冷却装置28、上模芯冷却装置29、下模芯冷却装置30。冷却参数可以根据实际情况设置。

参见图4，纵横交错的排气线组5中排气线间隔为15mm，深为0.8mm，宽度为0.015～0.07mm。纵横交错的排气线组5中的排气线与第一竖向环形排气线6相通。第一竖向环形排气线6深度为20mm，宽度为0.015～0.07mm。上模芯3中部内凹1mm，竖向环形排气通道7的深度为11.7mm，宽度为1.015～1.07mm。参见图9和图10，径向排气槽9为五个，均匀分布在环形耳部8上；每个径向排气槽9宽度20mm，深度0.8～1mm。第二竖向环形排气线15的深度为35mm，宽度为0.015～0.07mm。

上模芯冷却装置29、第一上辐板冷却装置20、第二上辐板冷却装置21、上模内轮缘冷却装置24为呈同心圆的圆形水道，每条圆形水道上设有若干上模喷头。

下模芯冷却装置30、第一下辐板冷却装置22、第二下辐板冷却装置23、下模外轮缘冷却装置25为呈同心圆的圆形水道，每条圆形水道上设有若干下模喷头。

侧模1为四个，分别位于上下模的前方、后方、左方、右方。侧模内轮缘冷却装置25包括并排设置在每个侧模上的3个侧模喷头，共计12个侧模喷头。侧模外轮缘冷却装置27包括并排设置在每个侧模上的4个侧模喷头，共计16个侧模喷头。

环形耳部8下端面与上模板4上端面通过螺栓16连接。

参见图1和图5，上模上端周边设有若干排气塞17，排气塞17下部均匀设有六条径向排气线18，如图7和图8所示。该径向排气线18深20mm。如图6所示，排气塞17下端开设有若干v型槽19，v型槽19优选为六条，v型槽之间间隔3mm，深0.7mm，v型槽槽底为半径为0.2mm的圆弧。纵横交错的排气线组5中排气线通过上模板内侧壁与径向排气线18相通，保证纵横交错的排气线组5与排气塞17相通。排气塞17设置在顶端，与排气线组5、第一竖向环形排气线6、竖向环形排气通道7和径向排气槽9配合能够进一步增强排气效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明汽车轮毂的低压浇铸方法采用提前泄压工艺，使中心排空铝液形成轮空腔，有效提高铝液利用率。即通过在上模与下模设置隔热通道，使上模板与下模板、上模芯与下模芯之间铝液温度不同：使上模板与下模板之间的铝液凝固，而上模芯与下模芯之间的铝液保持液体状态，方便泄压时铝液回流至保温炉，从而在上模芯与下模芯之间形成轮空腔，有效提高铝液利用率。

本发明设置新结构来增强排气效果：上模板下端面纵横交错的排气线组、第一竖向环形排气线、竖向环形排气通道和径向排气槽。加压充型时，上模板下端面纵横交错的排气线组能够大面积的将轮毂型腔内的气体经过第一竖向环形排气线导入竖向环形排气通道，再经过径向排气槽排出，排气效果好，排气范围广，有助于提升产品合格率，排气线能使气体通过而铝液无法通过，容易清理。泄压时，整个排气系统能够将模具外的气体吸入型腔，使内外压力平衡，便于铝水泄到保温炉。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。