CN104550843A - 26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统 - Google Patents

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Abstract

26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，该系统由控制柜、加压与泄压管道、边模、顶模、底模、中心浇铸系统、侧向浇铸系统组成。中心浇铸系统有1个，侧向浇铸系统有2个。中心浇铸系统由圆弧状过滤网、铁浇口、陶瓷保温杯、陶瓷升液管组成；侧向浇铸系统由侧向浇注入料口、帽子状过滤网、铁浇口、陶瓷保温杯、环状密封垫、陶瓷升液管组成。侧向浇铸系统入料接口装配在两块边模的合模处、Lip中上部区域，侧向浇注入料口容积大小为100㎝3~200㎝3，截面宽度2.0mm~4.0mm,高25.0mm~50.0mm。本发明具有充型时间短、铸造周期短、铸造缺陷少、铸件内在品质优良、铸造过程控制方便等特点。

Description

26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统
技术领域
本发明涉及汽车铝合金车轮的铸造领域，具体地说，涉及一种26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统。
背景技术
近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车车轮向大直径、宽轮辋、深Lip(所谓Lip是指铝车轮从外轮辋轮唇到轮辐的距离)化的发展趋势日益明显。一方面大直径、宽轮辋、深Lip车轮与相匹配的轮胎与地面的接触面积更大，增加了汽车与地面间的附着力，提高了汽车高速行驶过程的安全性与舒适性；另一方面大直径、扁平化轮胎与相应的车轮配合，更显现代、霸气和时髦。鉴于以上诸多优点，近年来26英寸以上的直径、10英寸以上轮辋宽度、120mm以上Lip深度的铝合金车轮越来越成为国际高端汽车部件市场采购的热点。目前，行业内低压铸造铝合金车轮一般采用在底模中心设计一个冒口的中心浇注的方式。然而该浇注方式对于26英寸以上直径、10英寸以上轮辋宽度、120mm以上Lip深度的铝合金车轮越来越不能适应。由于直径大、轮辋宽、Lip深，铝合金车轮铸件毛坯重量也大，如直径26-34英寸、轮辋宽度在10.0-14英寸的车轮单一毛坯铸件重量达40-60㎏，要实现良好的浇注越来越困难。首先轮辋直径与宽度大，充型距离、充型时间、保压时间、铸造周期更长，在成型过程中非常容易形成欠铸、冷隔、冷疤、疏松等缺陷。其次车轮Lip深，低压铸造过程铝液先充满轮辐与轮芯相对应的型腔，然后再充填轮辋和Lip区域，由于Lip区域很深，该区域充型过程很难控制，如果充型速率低将形成雨淋式浇注，从而造成欠铸、冷隔等；如果充型速率快将容易形成卷气，铸件Lip区域形成卷入性气孔。再次，铸造过程要确保顺序凝固的温度场，由于铸件直径大，铸件轮辐与轮心区域凝固过冷度小，容易造成轮辐与轮心区域铸件金相组织α枝晶粗大、共晶硅分布不均匀等不足。而且中心浇注不能根据轮辐、轮辋、轮心不同区域冲型特点和保温炉不同区域铝溶液特点设置净化方式。我公司是国内第一家研制26英寸以上铝车轮的企业，发现采用目前传统的低压铸造方式生产大直径、宽轮辋、深Lip产品铸造缺陷非常多、铝合金材料的力学性能得不到充分的发挥，产品结构强度根本无法够满足高档汽车对车轮高强度的要求。因此针对26英寸以上大直径汽车铝合金车轮产品特点如何发明一种新的低压铸造浇注系统是能否顺利进行26英寸以上铝车轮产业化的关键。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，针对26英寸以上(26-30英寸)大直径汽车铝合金车轮充型距离长、铸造周期长容易产生冷隔、欠铸、疏松、气孔等铸造缺陷，以及金相组织α枝晶粗大、共晶硅颗粒粗、车轮结构强度低等问题，提供一种可明显缩短铸造时间、减少铸造缺陷、改善铸件内在品质新的浇铸系统。
实现以上目的技术方案是：一种26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，该系统由控制柜、加压与泄压管道、边模、顶模、底模、中心浇铸系统、侧向浇铸系统组成。中心浇铸系统有1个，位于底模中心；侧向状浇铸系统有2个，位于两边模合模的两侧。中心浇铸系统由圆弧状过滤网、铁浇口、陶瓷保温杯、陶瓷升液管组成。中心浇注入料口呈圆形，其直径在在铁浇口内放置直径为的圆弧状过滤网。侧向浇铸系统由侧向浇注入料口、帽子状过滤网、铁浇口、陶瓷保温杯、环状密封垫、陶瓷升液管组成，帽子状过滤网直径控制柜用以控制铸造过程充型速率、充型压力、保压压力、保压时间以及顶模与底模冷却风管等工艺参数。加压与泄压管道与低压机保温炉、控制柜相连接。由于边模两侧都有浇铸系统，所以不能采用四开边模，而要采用两开边模；侧向浇铸系统入料接口装配在两块边模的合模处、Lip中上部区域，该接口的设置可有效避免雨淋式浇注与深Lip车轮充型过程卷入性气孔的产生。侧向浇铸系统入料装置容积大小依据26-30英寸车轮设计为100㎝3-200㎝3，该容积大小的设置可控制充型过程的稳定性，其入料口呈间隙式，其截面宽度2.0mm-4.0mm,高度在25.0mm-50.0mm，该设计便于充型稳定性与避免入料口周围区域产生较强的热节点。在顶模上安装分流锥风管、内环风管(安装盘区域风管)、外环风管(车轮斜安面区域风管)、大环风管(车轮轮辐与轮辋连接区域风管)。在底模的中间设置中心浇铸系统，其入料口呈圆形，其直径在铁浇口内放置直径圆弧状过滤网，在浇注过程起到对铝液过滤净化的作用，在铁浇口的下方装置陶瓷保温杯，在底模冒口周围设置冒口风管、内环风管以及外环风管。侧向浇注入料接口装置与铁浇口相连接，在侧向浇铸系统的铁浇口内放置帽状过滤网，该形状对由于无法设置分流锥的浇注系统可防止过滤网冲出的作用；在铁浇口的下方装置陶瓷保温杯，在铁浇口的圆周装置环状密封垫确保充型过程密封。生产时，先将需要生产的模具装配在低压铸造机台上，依据所生产车轮的工艺将压力参数、压力补偿参数、铸造周期、冷却风控制参数、铝液温度在系统控制柜的控制面板上输入，将模具温度预热到工艺需求的温度范围，将顶模升到一定的高度，打开边模，将1个相应规格的圆弧状过滤网放入中心浇铸系统的铁浇口内、2个帽子状过滤网放入侧向浇铸系统的铁浇口内；合上边模、将顶模合拢，启动充型按钮，等铸造周期结束铸件凝固后将边模打开、再将顶模连同被拔起的毛坯上升到一定高度，将毛坯顶下脱模，毛坯轮辋两侧的冒口使用钳子扭下，一件车轮毛坯完成。
本发明低压铸造浇注系统采用组合式浇注的方式，低压铸造过程充型时间短、铸造周期短、铸造缺陷少、铸件内在品质优良，铸造过程控制方便，同时间设计不同的浇注系统和净化方式可根据轮辐、轮辋、轮心不同区域冲型特点和保温炉不同区域铝溶液特点进行铝溶液净化，从而使产品质量稳定，生产顺利，是一种可以满足26英寸以上大直径汽车铝合金车轮铸造用浇注系统。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明中心浇铸系统结构示意图。
图3为本发明侧向浇铸系统结构示意图。
具体实施方式
010-2610低压浇注系统。
如图1、2、3所示，一种26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸系统，由控制柜1、加压与泄压管道2、边模3、顶模4、底模5、中心浇铸系统6与侧向浇铸系统7组成。中心浇铸系统6由直径65mm的圆弧状过滤网8、铁浇口9、陶瓷保温杯10与陶瓷升液管11组成，其入料口为直径65mm的圆形；侧向浇铸系统7由侧向浇铸入料接口12、直径50mm的帽子状过滤网13、铁浇口14、陶瓷保温杯16、环状密封垫15与陶瓷升液管17组成。加压与泄压管道2与低压机保温炉、控制柜1相连接；边模3采用两开模；侧向浇铸系统7的入料口12装配在边模3两块边模的合模处、Lip中上部区域，侧向浇铸入料口12容积设计为150㎝3，其入料接口截面宽度2.5mm、高度35.0mm；在顶模4上可安装分流锥风管、内环风管(安装盘区域风管)、外环风管(车轮斜安面区域风管)、大环风管(车轮轮辐与轮辋连接区域风管)；在底模5冒口周围设置冒口风管、内环风管以及外环风管。生产时，先将010-2610模具装配在低压铸造机台上，依据该产品工艺卡参数在系统控制柜1的控制面板上输入各参数，将模具温度预热到工艺需求的温度范围，将顶模4升到一定的高度，打开边模3，将依据工艺要求相对应规格的过滤网放入中心浇铸系统6铁浇口9、侧向浇铸系统7的铁浇口14内部，合上边模3、将顶模4合拢，启动充型按钮，等铸造周期结束铸件凝固后将边模3打开，再将顶模4连同被拔起的毛坯上升到一定高度，将毛坯顶下脱模，毛坯轮辋两侧的冒口使用钳子扭下，一件车轮毛坯完成。
表1为010-2610传统浇注系统参数，表2为010-2610本发明组合式浇注系统参数对比可以看出，通过以上改进所每件产品充型时间与铸造周期相对传统浇注系统明显减少，铸造毛坯后序加工后冷隔、欠铸、疏松等铸造缺陷明显减少，铸件晶粒度与共晶硅颗粒明显变细且分布均匀，产品综合合格率提升10～15％，不良成本显著下降，生产效率明显提高。
表1为010-2610传统浇注系统铸造参数、质量与生产效率
表2为010-2610使用本发明组合式浇注和净化系统铸造参数、质量与生产效率

Claims (5)

1.26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，其特征是：包括控制柜（1）、加压与泄压管道（2）、边模（3）、顶模（4）、底模（5）、中心浇铸系统（6）、侧向浇铸系统（7）。
2.根据权利要求1所述的26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，其特征是：中心浇铸系统（6）由直径Ø40~80mm的圆弧状过滤网（8）、铁浇口（9）、陶瓷保温杯（10）与陶瓷升液管（11）组成，中心浇注入料口呈圆形，其直径在Ø40~80mm；侧向浇铸系统（7）由侧向浇铸入料接口（12）、直径Ø35~60mm的帽子状过滤网（13）、铁浇口（14）、陶瓷保温杯（16）、环状密封垫（15）与陶瓷升液管（17）组成。
3.根据权利要求1所述的26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，其特征是：侧向浇铸系统入料口（12）装配在两块边模的合模处、 Lip中上部区域；侧向浇铸系统入料口容积大小依据26-30英寸车轮设计为100㎝3~200㎝3 ；入料口呈间隙式，其截面宽度2.0mm~4.0mm,高度在25.0mm~50.0mm。
4.根据权利要求1所述的26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，其特征是：加压与泄压管道与低压机保温炉、系统控制柜相连接；生产过程中采用两开边模。
5.根据权利要求1所述的26英寸以上大直径汽车铝合金车轮组合式浇铸和净化系统，其特征是：在顶模上安装有分流锥风管、内环风管（安装盘区域风管）、外环风管（车轮斜安面区域风管）、大环风管（车轮轮辐与轮辋连接区域风管）；在底模冒口周围设置冒口风管、内环风管以及外环风管。
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