CN102009154A

CN102009154A - 半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法及专用冷却板

Info

Publication number: CN102009154A
Application number: CN 201010600724
Authority: CN
Inventors: 吉泽升; 赵密; 王伟东
Original assignee: Harbin Jixing Machinery Engineering Co Ltd
Current assignee: Harbin Jixing Machinery Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-04-13

Abstract

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。

Description

半固态流变成型生产汽车水泵叶轮的方法及专用冷却板

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2mm，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0.2mm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℃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℃，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±5℃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±5℃范围内；步骤六、半固态流变成型：将温度为650±5℃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。

附图说明

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℃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℃，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±5℃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±5℃范围内；步骤六、半固态流变成型：将温度为650±5℃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截面整体均匀增加至原有模具浇口的2～3倍即截面宽度改为18-22mm、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±5℃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℃，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。

Claims

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(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)温度控制在550-560℃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℃，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±5℃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±5℃范围内；步骤六、半固态流变成型：将温度为650±5℃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℃。

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。