CN102806318A - 车辆用车轮制造用的铸型 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆用车轮制造用的铸型，能够局部地加快熔融金属的凝固速度，且能够反复使用。车辆用车轮制造用的铸型(S)具有内腔(50)和熔融金属流道，内腔(50)具有圆盘成形部(51)和轮圈成形部(53)，形成内腔(50)的壁面的一部分的部件使用散热部件(41)，该散热部件(41)包含热导率比形成内腔(50)的壁面的其他部分的部件还高的材质，散热部件(41)设置成能够向内腔(50)的内部移动。

Description

车辆用车轮制造用的铸型
技术领域
本发明涉及车辆用车轮制造用的铸型。
背景技术
在制造车辆用车轮时，广泛使用低压制造方法。低压制造方法如下：通过对保持于保持炉(腔室)内的熔融金属的界面进行加压，在供给熔融金属管(供料器)内将熔融金属压上来并向铸型的内腔内流入，在内腔内冷却熔融金属而使其凝固。此时，熔融金属的冷却通过从铸型的内腔的壁面散热而进行。
一般而言，车辆用车轮的每轮圈或轮毂或轮辐等的部分厚度(壁厚)不同。在此，如上所述，由于熔融金属的冷却通过从内腔的壁面的散热而进行，因此在形成车辆用车轮的厚度厚的部分(厚壁的部分)的地方，要冷却至与壁面存在距离的内腔的中心部，需要时间。若这样熔融金属的凝固速度变慢，则容易产生气孔等。
于是，设计出由热导率不同的部件组成的车辆用车轮制造用的铸型。该设计出的铸型在内腔之中形成车辆用车轮的厚壁的部分的地方，内腔的壁面由热导率高的部件形成。通过该高热导率的壁面的作用，熔融金属容易局部地冷却，熔融金属的凝固速度加快(例如、专利文献1、2)。其结果，在车辆用车轮的厚壁的部分与壁厚薄的部分(薄壁的部分)之间，直到熔融金属凝固的时间差变小，能够抑制气孔等的铸造缺陷的发生。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平4-197550号公报
专利文献2：日本特开2001-71095号公报
但是，若如上述设计出的车辆用车轮制造用的铸型，由热导率不同的部件组成铸型，则这些部件中的某一个与熔融金属反应，从而内腔的壁面局部地产生熔损、缺损、腐蚀等。其结果，难以反复进行铸造。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供能够局部地加快熔融金属的凝固速度，且能够反复使用的车辆用车轮制造用的铸型。
根据本发明，能够达到上述的目的。具体而言，是以下所示的车辆用车轮制造用的铸型。
(1)一种车辆用车轮制造用的铸型，具有用于填充熔融金属的内腔、和用于向上述内腔内注入上述熔融金属的熔融金属流道，上述内腔具有从上述内腔的中心向半径方向外侧扩展的圆盘成形部、和从上述圆盘成形部的外周边缘延伸的轮圈成形部，形成上述内腔的壁面的一部分的部件使用散热部件，该散热部件包含热导率比形成上述内腔的壁面的其他部分的部件还高的材质，上述散热部件设置成能够向上述内腔的内部移动。
(2)上述(1)所述的车辆用车轮制造用的铸型，上述圆盘成形部具有位于中心部的轮毂成形部、和从上述轮毂成形部分支成放射状并向上述圆盘成形部的上述外周边缘延伸的多个轮辐成形部，上述散热部件形成位于上述轮辐成形部延伸的方向上并且上述圆盘成形部的上述外周边缘与上述轮圈成形部交叉的部分上的上述内腔的上述壁面的一部分。
(3)上述(1)或(2)所述的车辆用车轮制造用的铸型，具有固定上述散热部件的位置的固定机构。
(4)上述(3)所述的车辆用车轮制造用的铸型，上述固定机构具有：与上述散热部件连接并且能够与上述散热部件一起向上述内腔内部移动的连接部；以及与上述连接部连接并对上述连接部进行向朝向上述内腔内部的方向的位移及定位的支撑部。
(5)上述(4)所述的车辆用车轮制造用的铸型，上述连接部及上述支撑部通过设置螺钉部件及螺纹孔中的任何一个并螺纹配合而彼此连接，并且上述连接部的向朝向上述内腔内部的方向的位移及定位，利用由上述螺钉部件和上述螺纹孔构成的螺纹机构进行。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的车辆用车轮制造用的铸型、和具有该铸型的低压铸造装置的模式图。
图2是车辆用车轮的俯视图，而且是用于说明车辆用车轮和散热部件的位置关系的图。
图3是图1中的框A内的放大图。
图中：
10-基台，12-交叉部，17-(圆盘成形部的)外周边缘，19a-(横模的)壁面，19b-(上模的)壁面，19c-(下模的)壁面，20-下模，21-镶块，30-横模，31-横浇道，33-(横模的)外周面，40-上模，41-散热部件，43-(散热部件的)凹部，45-(散热部件的)壁面，47-插入部，49-露出部，50-内腔，51-圆盘成形部，53-轮圈成形部，55-轮毂成形部，57-轮辐成形部，60-制动器，61-螺纹部，63-头部，65-套筒部，67-螺纹孔，70-中间加料器，80-车辆用车轮，81-圆盘，82-轮圈，83-轮毂，84-轮辐，311-(横浇道的)侧端开口，312-(横浇道的)下端开口，D-车辆用车轮的低压铸造装置，M-熔融金属，R-过滤器，S-铸型组件。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明不限于以下的实施方式，只要不超出本发明的范围，就能够施加变更、修正、改进。
本发明的车辆用车轮制造用的铸型(以下，称为“本发明的铸型”)具有：用于填充熔融金属的内腔；以及用于向内腔内注入熔融金属的熔融金属流道。该内腔具有圆盘成形部和轮圈成形部。圆盘成形部从内腔的中心向半径方向外侧扩展。若填充于该圆盘成形部的熔融金属凝固，则形成车辆用车轮的圆盘部分。轮圈成形部从圆盘成形部的外周边缘延伸。若填充于该轮圈成形部的熔融金属凝固，则形成车辆用车轮的轮圈部分。
并且，在本发明的铸型中，形成内腔的壁面的一部分的部件，使用包括热导率比形成内腔的壁面的其他部分的部件还高的材质的散热部件。由于由散热部件形成的内腔的壁面热导率高，因此容易发散熔融金属的热量。即，与由散热部件形成的内腔的壁面接触的熔融金属，与位于内腔内的其他的部分的熔融金属相比，容易冷却，其结果，凝固速度变快。
车辆用车轮一般而言每部分厚度不同，厚壁的部分直至熔融金属的凝固结束，需要时间。在此，在形成车辆用车轮的厚壁的部分的地方，将内腔的壁面利用散热部件形成的情况下，在该地方能够局部地迅速冷却熔融金属，能够加快熔融金属的凝固速度。其结果，能够容易使熔融金属均匀地凝固，能够抑制所得到的车辆用车轮中的气孔等的铸造缺陷的发生。
在本发明的铸型中，散热部件以铜、铜镍合金等之中任何一种作为主要成份而包含，并且，散热部件以外的形成内腔的部件优选使用热导率比上述的铜或铜镍合金等还低的铸铁、模具用合金(SKD、SCM等)、一般钢材等。
另外，在本发明的铸型中，散热部件设置成能够向内腔的内部移动。这样在散热部件能够向内腔的内部移动的情况下，由散热部件形成的内腔的壁面即使熔损等，也能够简便地修复。即，使散热部件向内腔的内部移动，使其向内腔的内部突出，削去该突出的部分而能够将壁面加工成按原来的形状。这样能够简便地修复内腔的壁面，因此本发明的铸型不费大的工夫而能够反复使用。
例如，在本发明的铸型中，在散热部件由铜形成，并且熔融金属由铝构成的情况下，通过铜和铝的反应，由散热部件形成的内腔的壁面熔损等。即使这样内腔的壁面熔损等，通过对散热部件进行上述的加工，也能够使其恢复到正常的铸型。
在本发明的铸型中，圆盘成形部具有：位于中心部的轮毂成形部、和从轮毂成形部分支成放射状并向圆盘成形部的外周边缘延伸的多个轮辐成形部，在这种情况下，散热部件优选形成位于轮辐成形部延伸的方向上且在圆盘成形部的外周边缘与轮圈成形部交叉的部分中的内腔的壁面的一部分。圆盘成形部的外周边缘与轮圈成形部交叉的部分、尤其其中位于轮辐成形部延伸的方向上的部分，由于内腔的宽度(还称为内腔的“壁厚”)比其他的部分大，因此熔融金属难以冷却，进而难以凝固。在该部分中的内腔的壁面的一部分由散热部件形成的情况下，根据如上所述的原理，促进熔融金属的冷却，能够加快凝固速度。
另外，在本发明的铸型中，从能够使内腔的形状良好地保持的观点，优选具有固定散热部件的位置的固定机构。
另外，用于本发明的铸型的固定机构优选具有：与散热部件连接并且能够与散热部件一起向内腔内部移动的连接部；以及与连接部连接并对连接部进行向朝向内腔内部的方向的位移及定位的支撑部。这样，在利用固定机构来控制散热部件的向朝向内腔的内部的方向的位移及定位的情况下，能够更准确地进行散热部件的定位。另外，通过使固定机构承担对散热部件进行定位的机构，能够容易将散热部件做成适于散热的形状，其结果，能够更加准确地利用散热部件加快熔融金属的凝固速度。
在用于本发明的铸型的固定机构具有如上所述的连接部及支撑部的情况下，从能够适当地调整散热部件的移动量的观点，优选的是：连接部及上述支撑部通过设置螺钉部件及螺纹孔中的任何一个并螺纹配合而彼此连接，并且连接部的向朝向内腔内部的方向的位移及定位，利用由螺钉部件和螺纹孔构成的螺纹机构来进行。
以下，参照本发明的车辆用车轮制造用的铸型的具体的实施方式，详细说明其内容。
图1是本发明的一个实施方式的车辆用车轮制造用的铸型和具有该铸型的低压铸造装置的剖视图。如图所示，本低压铸造装置D具有铸型组件S和用于放置铸型组件S的基台10。
本铸型组件S的主要的部件是下模20、上模40及一对横模30这三种模具。若组合这些模具而组成铸型组件S，则在内部形成内腔50。该内腔50是与车辆用车轮大致相同形状的空腔。在本铸型组件S中，内腔50由圆盘成形部51和轮圈成形部53构成。并且，在本铸型组件S中，圆盘成形部51具有位于中心部的轮毂成形部55、和从该轮毂成形部55分支成放射状的轮辐成形部57。由圆盘成形部51、轮圈成形部53、轮毂成形部55、轮辐成形部57，能够成形与车辆用车轮中的圆盘、轮圈、轮毂、轮辐相当的部分。通过在本铸型组件S的内腔50内填充熔融金属且使其凝固，能够成形车辆用车轮用的铸造品。
图2是能够使用本铸型组件S制造的车辆用车轮的一个具体例子的主视图。本车辆用车轮80由圆盘81和轮圈82构成。并且，圆盘81具有位于中心部分的轮毂83和从轮毂以放射状延伸的多个轮辐84。在使用本铸型组件S制造该车辆用车轮80的情况下，与车辆用车轮80大致相同形状的空腔，作为内腔50而形成于铸型组件S的内部。
另外，在本铸型组件S中，在下模20之上形成有凹部，在该凹部内嵌入镶块21。能够将车辆用车轮的圆盘部做成目的的凹凸形状。
在本铸型组件S中，一对横模30在包含与车辆用车轮的中心轴相当的地方的面分离。在这些两个横模30的接合面的各个上存在凹坑，若使两个横模30的接合面彼此接合，则形成横浇道31。该横浇道31在本铸型组件S的两侧存在各一个、即一对。这些横浇道31形成大致L字形，横浇道31的一端作为侧端开口311而向内腔50的轮圈成形部53开口，横浇道31的另一端作为下端开口312在横模30的下表面开口。由此，使熔融金属从下端开口312向横浇道31内流入，能够使流入到横浇道31内的熔融金属从侧端开口311向内腔50内注入。另外，在侧端开口311上形成有内浇道，以使流道变窄。
并且，在本铸型组件S中，散热部件41插通于横模30上。图3是图1中的框A内的放大图。在该放大图中描绘了轮圈成形部53及交叉部12附近。所谓本说明书所述的交叉部12，是指在圆盘成形部51的外周边缘17之中位于轮辐成形部57延伸的方向上并与轮圈成形部53交叉的部分。如图所示，在本铸型组件S中，散热部件41向交叉部12插入推压。由此，在交叉部12中的内腔50，由横模30的壁面19a、上模40的壁面19b、下模20的壁面19c、散热部件41的壁面45包围而形成。
交叉部12由于内腔50的容积大，因此熔融金属比其他的部分积存得多。在本铸型组件S中，积存于交叉部12的熔融金属的一部分与由散热部件41形成的壁面45接触，并从该壁面45强烈地散热。即，在本铸型组件S中，积存于交叉部12的熔融金属容易冷却。由此，能够加快积存于交叉部12的熔融金属的凝固速度。这样在交叉部12的熔融金属的凝固所需的时间，与其他薄壁的部分(例如，轮圈成形部53的中央部(成形轮圈底部的部分))的熔融金属的凝固所需的时间之差变小。这样熔融金属凝固的凝固时间在每部位相差变小，因此所得到的车辆用车轮中气孔等的铸造缺陷变少。
另外，如图3所示，在横模30的外周面33上，接合有套筒部65。在该套筒部65上设有螺纹孔67。该螺纹孔67向散热部件41插通于横模30上的方向(在图3中，以Xin方向表示)延伸。在螺纹孔67中插入制动器60的螺纹部61。这样，套筒部65的螺纹孔67和制动器60的螺纹部61螺纹配合，从而固定制动器60的位置。并且，在制动器60上，头部63接合于螺纹部61的根部，该头部63嵌入于散热部件41的凹部43。其结果，利用制动器60固定散热部件41的位置。
制动器60通过操作由螺钉部件61和螺纹孔67构成的螺纹机构，能够沿着散热部件41插通于横模30上的方向(Xin方向)前进或后退。另外，由于该制动器60的移动利用螺纹机构进行，因此能够微调制动器60的位置。此时，制动器60与散热部件41一起沿着Xin方向前进或后退，因此还能够对散热部件41的位置进行微调。
例如，在反复铸造之后，散热部件41的壁面45熔损等的情况下，通过操作上述的螺纹机构，使散热部件41向Xin方向前进，从而使散热部件41的前端向内腔50内突出，其次，通过分离横模30，且削去散热部件41的前端的熔损等的部分并加工成预定的形状，从而能够修复散热部件41的壁面45。此时，由于散热部件41的前进能够利用螺纹机构进行微调，因此能够最小限度地抑制散热部件41的前端的突出，作为其结果，能够减少在修复散热部件41的壁面45时的散热部件41的削去量。
另外，根据本铸型组件S，即使在为了车辆用车轮的轻微的设计变更，而变更散热部件41的壁面45的形状的情况下，也通过上述的方法改变散热部件41的壁面45的形状，能够简便地处理。
另外，在本铸型组件S中，散热部件41具有插入于横模30的插入部47和向外部露出的露出部49。露出部49的宽度比插入部47还大，随之表面积也大。通过加大露出部49的表面积，散热部件41容易散热，其结果，熔融金属的冷却效果提高。
虽然在此未图示，但在想要更有效地冷却熔融金属的情况下，优选的是在露出部49上设置翅片等而扩大表面积，进一步提高散热效果。
在本铸型组件S中，由于定位散热部件41的机构不仅设置在散热部件41上，而且还分担于制动器60及套筒部65上，因此在散热部件41自身的形状上制约变少。由此，在本铸型组件S中，容易采用如提高散热效果的散热部件41的形状(尤其是，将露出部49做成适用于散热的形状)。
图2是用于说明使用本铸型组件S制作的车辆用车轮和散热部件的位置关系的图。如图所示，就本车辆用车轮80而言，六个轮辐84从轮毂83向圆盘81的外周边缘以放射状延伸。位于轮辐84延伸的方向上并且圆盘81的外周边缘与轮圈82的交叉的部分成为厚壁的部分。由此，在铸造该厚壁的部分时，熔融金属难以凝固。在使用本铸型组件S铸造该车辆用车轮80时，在位于轮辐84延伸的方向上并且圆盘81的外周边缘与轮圈82交叉的部分上，接触散热部件41的壁面45。这样，在厚壁的部分能够局部地加快熔融金属的凝固速度。
在图2中，在六个轮辐84之中四个轮辐84上接触散热部件41。散热部件41不与剩余的两个轮辐84接触，这是由于在这些轮辐84延伸的位置上形成有横浇道31，因此不能接触散热部件41。
另外，在图2中表示了散热部件41在从本车辆用车轮80的外周侧朝向中心的方向上接触的方式，但也可以根据想要加快熔融金属的凝固速度的地方，在从本车辆用车轮80的中心朝向外周侧的方向上接触散热部件41，或者在从本车辆用车轮80的表面朝向背面的方向上接触散热部件41。
在本低压铸造装置D中，在基台10之上放置铸型组件S。在基台10贯通有中间加料器70。该中间加料器70能够以向相对于铅垂方向倾斜的方向延伸的状态配置。中间加料器70的上端与横浇道31的下端开口312连接。由此，能够将流入于中间加料器70内的熔融金属送入到横浇道31内。
在基台10的下方，配置熔融金属保持炉60。在熔融金属保持炉60内容纳有熔融金属M。在熔融金属保持炉60上安装有保持炉加料器75。该保持炉加料器75向大致铅垂方向延伸。另外，保持炉加料器75的上端与中间加料器70的下端连接，保持炉加料器75的下端插入到容纳于熔融金属保持炉60内的熔融金属M中。此外，在本低压铸造装置D中，通过在横浇道31与中间加料器70之间设置过滤器R，能够除去混入熔融金属中的异物。
在本低压铸造装置D中，通过向熔融金属保持炉60内供给气体而加压熔融金属M，通过加料器(中间加料器70和保持炉加料器75)能够向内腔50内送入熔融金属M。若这样在内腔50内及横浇道31内填满熔融金属M之后，在内腔50内及横浇道31内使熔融金属凝固之后，将各模具分离，则得到车辆用车轮用的铸造品。对该车辆用车轮用的铸造品，也可以通过进行研磨而将各部分做成期望的厚度，从而得到最终形状的车辆用车轮。

Claims (5)

1.一种车辆用车轮制造用的铸型，具有用于填充熔融金属的内腔和用于向上述内腔内注入上述熔融金属的熔融金属流道，其特征在于，
上述内腔具有从上述内腔的中心向半径方向外侧扩展的圆盘成形部、和从上述圆盘成形部的外周边缘延伸的轮圈成形部，
形成上述内腔的壁面的一部分的部件使用散热部件，该散热部件包含热导率比形成上述内腔的壁面的其他部分的部件还高的材质，
上述散热部件设置成能够向上述内腔的内部移动。
2.根据权利要求1所述的车辆用车轮制造用的铸型，其特征在于，
上述圆盘成形部具有位于中心部的轮毂成形部、和从上述轮毂成形部分支成放射状并向上述圆盘成形部的上述外周边缘延伸的多个轮辐成形部，
上述散热部件形成位于上述轮辐成形部延伸的方向上并且上述圆盘成形部的上述外周边缘与上述轮圈成形部交叉的部分上的上述内腔的上述壁面的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮制造用的铸型，其特征在于，
具有固定上述散热部件的位置的固定机构。
4.根据权利要求3所述的车辆用车轮制造用的铸型，其特征在于，
上述固定机构具有：与上述散热部件连接并且能够与上述散热部件一起向上述内腔内部移动的连接部；以及与上述连接部连接并对上述连接部进行向朝向上述内腔内部的方向的位移及定位的支撑部。
5.根据权利要求4所述的车辆用车轮制造用的铸型，其特征在于，
上述连接部及上述支撑部通过设置螺钉部件及螺纹孔中的任何一个并螺纹配合而彼此连接，并且
上述连接部的向朝向上述内腔内部的方向的位移及定位，利用由上述螺钉部件和上述螺纹孔构成的螺纹机构进行。
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