CN105562659A - 一种用于车轮铸造的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于车轮低压铸造的模具，所述的模具包括上模(201)、侧模(202)和下模(203)，其特征在于，所述的上模(201)在上表面上包括轮辋冷却孔(6)；所述的轮辋冷却孔是盲孔，并且其中通有水雾冷却管(5)；并且，水雾冷却管(5)的水雾出口(7)位于水雾冷却管(5)的末端以及轮辋冷却孔(6)的底部。本发明带来的有益技术效果在于：结构简单，在保证冷却强度的情况下，确保了冷却的均匀性，从而确保了轮辋的正常凝固，大大提高了车轮轮辋性能，也提高了产品生产效率。

Description

一种用于车轮铸造的模具
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体的说涉及一种用于车轮铸造的模具。
背景技术
在铝合金车轮的制造中，低压铸造是较为成熟的工艺。在实际的生产铸造过程中，需要对低压铸造模具重点部位进行冷却。车轮轮辋性能偏低的主要原因：车轮轮辋部位较薄，不宜采用强冷，若采用强冷方式，轮辋部位容易产生浇不足、冷隔等缺陷；一般低压铸造车轮轮辋部位无有效冷却，凝固速度慢，造成轮辋部位内部有缩松、晶粒粗大，性能偏低等问题。
针对以上的技术难题，在车轮铸造领域，一般是通过某种手段采用水冷、气冷等方式来进行模具轮辋部位的冷却。
在水冷模具中，由于冷却工作介质和被冷却模具之间的温差极大，且进水口和出水口存在较大的温差，造成很不均匀的温度分布，这种极其不均匀的温度分布，会造成车轮内部铸造质量存在较大差异，并造成局部缺陷，还会导致模具内部产生较大内应力，影响模具的寿命。
在气冷模具中，虽然克服了冷却不均匀的问题，然而空冷方式本身决定了其冷却能力有限，难以进行达到足够的冷却强度。
如何在保证冷却强度的基础上，使得冷却更加均匀，不在局部造成过强的冷却，成为本领域内一直亟待解决的难题。如果能克服这一技术难题，将在很大程度上提高轮毂的成品率和铸造质量。
发明内容
因此，本领域一直希望设计一种用于车轮铸造的模具，并且在保证一定冷却强度的基础上，实现车轮轮辋的均匀冷却，从而提高轮辋铸造质量。
除非另外地说明，本发明的用于车轮低压铸造的模具的轮辋冷却孔均为盲孔。
为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案：
在本发明的一个方面，提供了一种用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的模具包括上模(201)、侧模(202)和下模(203)，其特征在于，所述的上模(201)在上表面上包括轮辋冷却孔(6)；所述的轮辋冷却孔是盲孔，并且其中通有水雾冷却管(5)；并且，水雾冷却管(5)的水雾出口(7)位于水雾冷却管(5)的末端以及轮辋冷却孔(6)的底部。
在本发明优选的方面，所述的轮辋冷却孔(6)均匀分布在上模(201)以中心为圆心的圆周上。
在本发明优选的方面，所述的上模(201)包括1-3组轮辋冷却孔(6)，并且各组轮辋冷却孔(6)均匀分布在上模(201)以中心为圆心的圆周上。
在本发明优选的方面，所述的上模(201)包括包括三组轮辋冷却孔(6)，并且第一组轮辋冷却孔(6)包括轮辋冷却孔(6)24个并且位于上模(201)的外侧，第二组轮辋冷却孔(6)包括轮辋冷却孔(6)12个并且位于上模(201)的内侧，以及第三组轮辋冷却孔(6)包括轮辋冷却孔(6)5个并且位于上模(201)的更内侧。
在本发明优选的方面，所述的轮辋冷却孔(6)的直径为10-15mm，所述的盲孔底部侧壁距离轮辋为8-13mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁为15～25mm。
在本发明优选的方面，所述的轮辋冷却孔(6)的直径为12mm，所述的盲孔底部侧壁距离轮辋为10mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁为22mm，盲孔数量为24个。
在本发明优选的方面，所述的水雾冷却管(5)由不锈钢材料制成，直径8mm，末段为斜60度坡口，坡口朝向轮辋一侧，且封堵该坡口。
在本发明优选的方面，在垂直于水雾冷却管(5)侧壁上打直径1.5mm的小孔，小孔在水雾冷却管水平圆周上均布6个，且各均布小孔轴向距离10mm，圆周方向均匀错开。
在本发明优选的方面，轮辋冷却孔(6)的圆心间距40～60mm。
在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：
将低压铸造车轮模具上模内壁垂直均匀打盲孔，将水雾冷却管深入其中(水雾冷却管末端封堵，侧壁均匀打小孔)，可实现水雾均匀冷却轮辋侧壁，但冷却强度又不会对轮辋正常凝固造成影响，提高车轮轮辋的凝固速度，从而提高车轮轮辋性能。
与此同时，本领域技术人员都很清楚，在盲孔和水雾冷却管组合使用的基础上，盲孔数量越多，会导致上模的机械强度受到影响，但是也会使得冷却更为均匀，冷却的强度也更强。因此，选择盲孔的数量、位置以及水雾冷却管的材料、规格以及小孔的分布，是富有挑战的工作。本发明通过筛选技术方案，发现了优选的实施方案，在此情况下不仅上模的机械强度没有受到影响，并且冷却程度是希望要的，并且冷却的均匀性也得到了保证。
本发明带来的有益技术效果在于：结构简单，在保证冷却强度的情况下，确保了冷却的均匀性，从而确保了轮辋的正常凝固，大大提高了车轮轮辋性能，也提高了产品生产效率。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1：现有技术中低压铸造车轮模具示意图；
图2：本发明中实施例1的模具总装示意图；以及
图3：本发明中实施例1的模具的顶模俯视图。
图中：101－上模，102－侧模，103－下模，201－上模，202－侧模，203－下模，204－水雾分配器，205－水雾冷却管，206－轮辋冷却孔，207－水雾出口，208－隔热槽，209－水雾冷却孔。
具体实施方式
实施例1
试验组：所述的模具包括上模(201)、侧模(202)和下模(203)，其特征在于，所述的上模(201)在上表面上包括轮辋冷却孔(6)；所述的轮辋冷却孔是盲孔，并且其中通有水雾冷却管(5)；并且，水雾冷却管(5)的水雾出口(7)位于水雾冷却管(5)的末端以及轮辋冷却孔(6)的底部。在低压铸造模具的上模上加工一组轮辋冷却孔(6)(盲孔)，该盲孔位于上模中心为圆心的节圆上，该盲孔直径为12mm，底部侧壁距离轮辋10mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁约22mm，盲孔数量为24个。在盲孔(6)中插入水雾冷却管(5)，水雾冷却管(5)由不锈钢材料制成，直径8mm，末段为斜60度坡口，坡口朝向轮辋一侧，且封堵该坡口，水雾冷却孔侧壁打直径1.5mm的小孔，小孔在水雾冷却管水平圆周上均布6个，且各均布小孔轴向距离10mm，圆周方向均匀措开。水雾冷却管(5)连接到位于上模上表面上的水雾分配器(4)。水雾分配器(4)连接到水雾导管。
为了与以上的实施例相对比，还进行了以下试验组的试验。除非另外地说明，各个对比组的未说明的结构与参数与前文所述的最优实施例相同。
对比组1：盲孔直径为10mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁约22mm，盲孔数量为24个，水雾冷却管(5)由不锈钢材料制成且直径8mm。
对比组2：盲孔直径为15mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁约22mm，盲孔数量为12个，水雾冷却管(5)由不锈钢材料制成且直径12mm。
在上述的模具中，在轮毂低压铸造保压阶段结束后，通过水雾导管向其中通入温度为20～25℃的水雾，根据轮辋厚度不同，冷却工作时间为40～60S。
按照以上方法分别进行20万件轮毂的铸造，结果显示，在试验组当中，轮毂的缩松导致的不合格率从0.15％下降到0.03％。与此相比，对比组1的缩松导致的不合格率为0.04％，对比组1的缩松导致的不合格率为0.07％。从该数据中可以看出，对比组1和2与现有技术的方法相比，仍然实现了较好的效果。而试验组通过组合盲孔直径和水雾冷却管直径等参数，实现了意想不到的技术效果。
与此同时，使用金相显微镜方法对使用本发明的低压铸造模具的铸件的金相结构进行观察，发现铝合金车轮的切面上粗大晶粒减少，起到了很好的效果。

Claims (10)

1.一种用于车轮低压铸造的模具，所述的模具包括上模(201)、侧模(202)和下模(203)，其特征在于，所述的上模(201)在上表面上包括轮辋冷却孔(6)；所述的轮辋冷却孔是盲孔，并且其中通有水雾冷却管(5)；并且，水雾冷却管(5)的水雾出口(7)位于水雾冷却管(5)的末端以及轮辋冷却孔(6)的底部。
2.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的轮辋冷却孔(6)均匀分布在上模(201)以中心为圆心的圆周上。
3.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的上模(201)包括1-3组轮辋冷却孔(6)，并且各组轮辋冷却孔(6)均匀分布在上模(201)以中心为圆心的圆周上。
4.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的上模(201)包括包括三组轮辋冷却孔(6)，并且第一组轮辋冷却孔(6)包括轮辋冷却孔(6)24个并且位于上模(201)的外侧，第二组轮辋冷却孔(6)包括轮辋冷却孔(6)12个并且位于上模(201)的内侧，以及第三组轮辋冷却孔(6)包括轮辋冷却孔(6)5个并且位于上模(201)的更内侧。
5.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的轮辋冷却孔(6)的直径为10-15mm，所述的盲孔底部侧壁距离轮辋为8-13mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁为15～25mm。
6.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的轮辋冷却孔(6)的直径为12mm，所述的盲孔底部侧壁距离轮辋为10mm，轮辋上端内轮缘部位距离盲孔侧壁为22mm，盲孔数量为24个。
7.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的水雾冷却管(5)的直径为8mm，末段为斜60度坡口，坡口朝向轮辋一侧，且封堵该坡口。
8.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，所述的水雾冷却管(5)由不锈钢材料制成。
9.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，在垂直于水雾冷却管(5)侧壁上打直径1.5mm的小孔，小孔在水雾冷却管水平圆周上均布6个，且各均布小孔轴向距离10mm，圆周方向均匀错开。
10.根据权利要求1所述的用于车轮低压铸造的模具，其特征在于，轮辋冷却孔(6)的圆心间距40～60mm。
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