CN101579728B - 镁合金轮毂离心铸造方法及装置 - Google Patents

Abstract

镁合金轮毂离心铸造方法，属于浇铸技术领域，现有重力与低压铸造方法铸造镁合金轮毂存在的容易出现充型不完整、缩孔、冷隔、热裂以及缩裂等铸造缺陷，本发明是将模具的上模、侧模与下模合模后维系成整体，之后进行重力中心浇注，在浇注的镁合金熔液凝固前令模具绕其轴心转动设定时间后停止，浇注方式可以根据具体产品工艺要求分为模具旋转前浇注与模具旋转后浇注，待镁合金熔液凝固后开模取出铸件。本方法通过模具旋转产生离心力，使模具中的镁合金熔液在离心力的作用下快速往周边部位补缩，使铸造的产品完整致密，具有生产废品率低、铸件组织致密，提高工件的质量等优点。

Description

镁合金轮毂离心铸造方法及装置

技术领域

本发明属于浇铸技术领域，尤其是一种镁合金轮毂离心铸造方法和装置。

背景技术

目前，铝合金轮毂是通过重力中心浇注实现的。重力浇注是指将熔化的金属熔液浇入模具的型腔中通过结晶凝固形成铸件的方法，该方法靠重力作用使金属熔液充满模具型腔后结晶凝固；中心浇注是在预浇铸的铸件的中心部位(对轮毂产品来说，一般是在对应轮毂轴线部位)实施浇注；而重力中心浇注是结合重力浇注和中心浇注的特点在预浇铸的铸件的中心部位实施重力浇注，这种铸造方法的设备成本低，模具制造周期短，所得构件的结构和金属性能沿其中心的分布均匀，在工业生产中被广泛的使用。

就铝合金轮毂来讲，其铸造装置是由铸造机和模具连接构成，模具的下模固定在铸造机模板上，模具的侧模和上模分别与侧油缸和上油缸连接，通过油缸的水平和上下运动实现模具的开模、合模。铸造时，整套装置相对固定，合金熔液通过本身自重或辅以较低的压力充满型腔。

21世纪人们追求的是降低能源消耗与环保问题。镁是地球上储量最丰富的轻金属之一，常温下镁的密度为1.74g/cm³，约为铝的2/3，钢的1/4。在金属镁中添加其他元素可以形成各种镁合金。镁合金是现在大量使用的工程结构材料中最轻的轻金属材料，镁合金还具有良好的减振性，在相同载荷下，减振性是铝的100倍、钛合金的300-500倍。用镁合金制造汽车发动机、车轮、减速器、座椅骨架及减振系统等部件，不仅能减轻整车重量、提高整车加速和制动性能，还能降低行驶振动、排污量、噪声及油耗，提高架乘舒适度。所以，镁合金被誉为“二十一世纪的绿色工程材料”。出于上述原因，镁合金对汽车轻量化的要求就越来越强烈，汽车轻量化能降低对能源的消耗与减少汽车尾气排放，降低汽车尾气对环境的污染。镁合金汽车轮毂是镁合金应用在汽车上能实现减重节能环保的典型代表。

但是，由于镁合金的物理、冶金特性所限，镁合金的铸造性能相对于铝合金相比还是要差；如果镁合金轮毂直接采用重力与低压铸造方法铸造，很容易出现充型不完整、缩孔、冷隔、热裂与缩裂等铸造缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有重力与低压铸造方法铸造镁合金轮毂存在的容易出现充型不完整、缩孔、冷隔、热裂以及缩裂等铸造缺陷，提供一种镁合金轮毂离心铸造方法和装置，为此，本发明采用以下技术方案：

镁合金轮毂离心铸造方法，其特征是在包括底板、侧动输送装置和升降机构的旋转离心浇铸机上按照下述方式实施：将下模固定在底板上，将上模转动连接在升降机构上，依次由升降机构将上模向下模合拢、由侧动输送装置将侧模向下模合拢、用维系结构锁紧侧模使其与上模、下模形成一个整体、侧动输送装置释放侧模并退位远离模具，之后进行重力中心浇注，在浇注的镁合金熔液凝固前由动力机驱动底板带着下模、侧模、上模旋转设定时间后停止，待镁合金熔液凝固后依次由侧动输送装置与侧模接上、解除侧模的连接、由侧动输送装置打开侧模、由升降机构打开上模，最后取出铸件。浇注方式可以根据具体产品工艺要求分为模具旋转前浇注与模具旋转后浇注，之所以要求模具绕其轴心转动，主要是保证模具内各个径向部位的离心力大致相当，从而形成性能一致的铸件。

作为上述方法的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征：

先启动模具至其转动平稳，之后在模具转动的同时向其内浇注镁合金熔液。

模具转动的速度为80-120r/min。

镁合金轮毂离心铸造装置，包括一旋转离心浇铸机、一上模、一下模和至少两个侧模，其特征是：所述的旋转离心浇铸机上设置有借动力机驱动在旋转离心浇铸机上绕纵向轴线转动的底板以及与侧模对应的侧动输送装置，所述的下模固定在该底板上且令下模的轴线与所述纵向轴线一致，所述的上模与下模对应并转动连接在所述旋转离心浇铸机的升降机构上，所述的侧模置于对应的侧动输送装置与所述的下模之间，侧模上设置有维系结构。

作为上述装置的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征：

所述的旋转离心浇铸机上设置有固定底座，所述的底板通过轴承安装在该底座上并通过机械传动机构与所述的动力机之间保持驱动。

所述的维系结构为设置在相邻侧模上的对应销孔。或者为设置在相邻侧模上的互锁组件。

所述的侧模上设置有侧模连接销，所述的侧动输送装置包括一个与所述侧模连接销配合的销接气缸。

所述的升降机构包括一个连接在伸缩杆上的升降块，所述的上模通过轴承结构连接在该升降块上。

本发明的有益效果是：

模具合模后，通过维系结构将模具侧模锁住，侧动输送装置释放开侧模，令动力机驱动下模进而带动整个模具旋转，其结构简单，便于对现有设备进行改造。

通过模具旋转产生离心力，使模具中的(包括浇注漏斗中的)镁合金熔液在离心力的作用下快速往周边部位补缩，使铸造的产品完整致密。

本发明解决了一般铸造方法铸造镁合金轮毂中容易产生的充型不完整、缩孔、冷隔、热裂与缩裂等铸造缺陷，具有生产废品率低、铸件组织致密，提高工件的质量等优点。

附图说明

图1为本发明的装置在开模状态下的示意图。

图2为本发明的装置在合模状态下的示意图。

图3为图1中的A部放大图。

图4为图1中的B部放大图。

图中：1-旋转离心浇铸机，2-上模，3-下模，4-侧模，5-底板，6-侧动输送装置，7-升降液压缸，8-固定底座，9-轴承，10-测向液压缸，11-侧模连接销，12-伸缩杆，13-升降块，14-轴承结构，15-漏斗，16-皮带轮，17-减速机，18-立柱，19-销接气缸，n-n-纵向轴线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细说明。

如图1、2所示的镁合金轮毂离心铸造装置，主要由一旋转离心浇铸机1、一上模2、一下模3和两个侧模4构成：

旋转离心浇铸机1具有由立柱18连接在一起的架体，架体的上部设置有由升降液压缸7驱动的导向在架体上的伸缩杆12，伸缩杆12的下端固定有一个升降块13，上模2通过轴承结构14连接在该升降块13上令其轴线与下文述及的纵向轴线n-n一致(参见图3)，因此上模2能够相对升降块13转动；

旋转离心浇铸机架体的下部具有一个固定底座8，固定底座8上通过轴承9安装一个底板5，因此底板5可以相对底座8转动(参见图4)，并由底板5确定了一个纵向轴线n-n，该纵向轴线n-n即为底板5的转动轴线，下模3固定在底板5上且令下模3的轴线与纵向轴线一致n-n；

旋转离心浇铸机架体下部的一侧设置有动力机如电机(图中未示出)，通过机械传动机构实现动力机与底板5之间的动力传递，该机械传动机构包括由电机驱动的减速机17、连接在减速机和底板上的皮带轮16以及连接在两个皮带轮之间的皮带，显然的，为了实现动力机对底板5的驱动，该机械传动机构还可以是其它的结构形式，在此仅举例说明本发明的构设计思路；

旋转离心浇铸机架体的下部两侧各设置有一个侧向液压缸10，每个侧向液压缸驱动一个侧动输送装置6，由该侧动输送装置6实现侧模4向下模3靠拢或者离开，为了使侧动输送装置便于与侧模分离，特意在侧模上设置有侧模连接销11，侧动输送装置6包括一个与所述侧模连接销11配合的销接气缸19，因此通过销接气缸19的开合控制与侧模连接销11的解销和销接即可实现侧动输送装置对侧模的吸合和分离，因此通过电流的接通和断开即可实现侧动输送装置对侧模的吸附携带和分离，显然的，为了实现携带和分离，还可以采用其他机械的或者电器的装置来实现，在此仅举例说明本发明的构设计思路；

两个侧模4置于对应的侧动输送装置6与下模3之间，侧模4上设置有维系结构以便合模后将两个侧模维系在一起并与上模、下模形成一个整体，作为一种实现方式，维系结构为设置在相邻侧模上的销孔，因此当合模后通过锁紧销插入销孔即可将两个侧模连接在一起，同样的，这里只是举例说明本发明的构设计思路，显然的，为了实现两个侧模的连接，还可以采用其他结构(如在相邻侧模上设置互锁组件)来实现。

使用上述装置铸造时，按照下述方式操作：

自图1所示状态由升降液压缸将上模向下模合拢→由侧向液压缸将侧模向下模合拢→锁紧模具侧模→与侧模连接的侧动输送装置释放侧模并退位远离模具→启动电机驱动模具旋转并将镁合金熔液浇铸入模具(参见图2)→模具旋转停止→模具复位到旋转前的状态位置→侧动输送装置与侧模接上→解除侧模的连接(拔出模具锁紧销)→打开模具侧模→打开模具上模→取出铸件。

上述操作过程中，转动的时机和转动的时间可以根据实际情形选择，就目前常用的汽车轮毂来说，模具转动的速度以80-120r/min为佳。

Claims (9)

1.镁合金轮毂离心铸造方法，其特征是在包括底板(5)、侧动输送装置(6)和升降机构的旋转离心浇铸机(1)上按照下述方式实施：将下模(3)固定在底板(5)上，将上模(2)转动连接在升降机构上，依次由升降机构将上模(2)向下模(3)合拢、由侧动输送装置(6)将侧模(4)向下模(3)合拢、用维系结构锁紧侧模(4)使其与上模(2)、下模(3)形成一个整体、侧动输送装置(6)释放侧模(4)并退位远离模具，之后进行重力中心浇注，在浇注的镁合金熔液凝固前由动力机驱动底板(5)带着下模(3)、侧模(4)、上模(2)旋转设定时间后停止，待镁合金熔液凝固后依次由侧动输送装置(6)与侧模(4)接上、解除侧模(4)的连接、由侧动输送装置(6)打开侧模(4)、由升降机构打开上模(2)，最后取出铸件。

2.根据权利要求1所述的镁合金轮毂离心铸造方法，其特征是先启动模具至其转动平稳，之后在模具转动的同时向其内浇注镁合金熔液。

3.根据权利要求1或2所述的镁合金轮毂离心铸造方法，其特征是模具转动的速度为80-120r/min。

4.镁合金轮毂离心铸造装置，包括一旋转离心浇铸机(1)、一上模(2)、一下模(3)和至少两个侧模(4)，其特征是：所述的旋转离心浇铸机(1)上设置有借动力机驱动在旋转离心浇铸机上绕纵向轴线(n-n)转动的底板(5)以及与侧模(4)对应的侧动输送装置(6)，所述的下模(3)固定在该底板(5)上且令下模的轴线与所述纵向轴线(n-n)一致，所述的上模(2)与下模(3)对应并转动连接在所述旋转离心浇铸机的升降机构上，所述的侧模(4)置于对应的侧动输送装置(6)与所述的下模(3)之间，侧模(4)上设置有维系结构。

5.根据权利要求4所述的镁合金轮毂离心铸造装置，其特征是所述的旋转离心浇铸机(1)上设置有固定底座(8)，所述的底板(5)通过轴承安装在该底座(8)上并通过机械传动机构与所述的动力机之间保持驱动。

6.根据权利要求4所述的镁合金轮毂离心铸造装置，其特征是所述的维系结构为设置在相邻侧模上的对应销孔。

7.根据权利要求4所述的镁合金轮毂离心铸造装置，其特征是所述的维系结构为设置在相邻侧模上的互锁组件。

8.根据权利要求4或6或7所述的镁合金轮毂离心铸造装置，其特征是所述的侧模上设置有侧模连接销(11)，所述的侧动输送装置(6)包括一个与所述侧模连接销(11)配合的销接气缸(19)。

9.根据权利要求4所述的镁合金轮毂离心铸造装置，其特征是所述的升降机构包括一个连接在伸缩杆(12)上的升降块(13)，所述的上模(2)通过轴承结构(14)连接在该升降块(13)上。

Images