CN106031946A - 一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤：（1）合模（2）浇铸：将温度为720℃±5℃的铝液倒入到模具型腔内进行浇铸；（3）封堵密封：浇铸后迅速对浇铸后的模具型腔进行密封，从浇铸完成到对模具型腔进行密封的时间间隔小于10秒；（4）加压充型一段：对封堵密封后的模具型腔通过通气管加0.2Mpa的干燥压缩空气0~10S，使铝液充满模具型腔；（5）加压补缩二段（6）加压补缩三段（7）冷却（8）开模取工件。本发明通过铝液在中压压力下快速凝固结晶，提高铸件机械性能，可低成本替代锻造大巴轮，制作成本低廉，产品安全性能高且产品具有较高的市场竞争力、能广泛的应用，从而提高企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金大巴轮毂的制作工艺，尤其是一种通过重力加压铸造铝合金大巴轮毂的工艺。
背景技术
按照铝合金轮毂的铸造方式，大致可分为重力铸造、低压铸造、锻造等，重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸，低压铸造是采用经干燥的压缩空（0.02~0.07Mpa/cm2）施加到金属液面，通过铝液中的升液管在低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法，重力铸造的方法不仅耗电量大，毛坯重量大，工作不便，且单件熔炼成本高、抗拉强度、屈服强度以及延伸率均低，生产出来的轮毂产品的综合机械性能差，产品的安全性能差且没有市场竞争力，并且目前国内生产大巴轮是采用6061锻造和旋压的生产工艺，生产过程复杂，设备投资大，成本居高不下，无法大范围推广应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种采用重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作工艺，采用重力加压铸造技术，使铸件的内部组织更加致密，从而提高铸件的机械性能。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤：
（1）合模：将轮毂的上模和下模进行合并进行模具型腔；
（2）浇铸：将温度为720℃±5℃的铝液倒入到模具型腔内进行浇铸；
（3）封堵密封：浇铸后迅速对浇铸后的模具型腔进行密封，从浇铸完成到对模具型腔进行密封的时间间隔小于10秒；
（4）加压充型一段：对封堵密封后的模具型腔通过通气管加0.2Mpa的干燥压缩空气0~10S，使铝液充满模具型腔；
（5）加压补缩二段：对加压充型之后的模具型腔通过通气管加0.5Mpa
的干燥压缩空气10~20S对型腔中铝液凝固后产生的毛孔进行补缩；
（6）加压补缩三段：对加压充型之后的模具型腔通过通气管加3Mpa 的干燥压缩空气20~120S对型腔中铝液凝固后产生的毛孔进行补缩；
（7）冷却：完成上述操作步骤后对模具型腔进行冷却；
（8）开模取工件：冷却后打开轮毂的上模和下模取出加工好的铝合金大巴轮毂。
本发明的进一步改进在于：一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作设备，所述制作设备包括上模具、下模具，在上模具的上方设置有封堵油缸，在封堵油缸的一端设置有封堵盘，在封堵盘上插入设置有将干燥压缩空气通入模具型腔的通气管，在通气管上设置有显示和控制充型、补缩压力的压力表。
本发明的有益效果是：通过原重力铸造原理和低压铸造的原理和优势，重力铸造产品轮辐强度优良，低压铸造轮辋强度优良，综合两者各自的优势和特点，本发明设计开发了重力加压铸造大巴轮的全新型的大巴轮生产工艺，所制造的产品性能优于原采用低压铸造的工艺性能，机械性能和安全性仅次于锻造工艺生产的大巴轮，重力加压铸造是在金属溶液在地球的重力作用下，采用人工（机器人）倒入模具型腔后，采用液压封堵迅速密封浇口，并通过封堵的通气管施加0.1~3Mpa的干燥压缩空气，使铝液完成充型、补缩、凝固，因为在凝固过程中施加了3Mpa的压力，使铸件的内部组织更加致密，从而提高铸件的机械性能。
本发明通过铝液在中压压力下快速凝固结晶，提高铸件机械性能，可低成本替代锻造大巴轮，制作成本低廉，产品安全性能高且产品具有较高的市场竞争力、能广泛的应用，从而提高企业的经济效益。
附图说明
图1 是本发明制作设备的结构示意图。
图2 是本发明重力铸造、低压铸造以及重力加压铸造毛坯对比图。
其中：1-上模具，2-下模具，3-封堵油缸，4-封堵盘，5-通气管，6-压力表。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1 -2所示，本发明是一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤：
（1）合模：将轮毂的上模和下模进行合并进行模具型腔；
（2）浇铸：将温度为720℃±5℃的铝液倒入到模具型腔内进行浇铸；
（3）封堵密封：浇铸后迅速对浇铸后的模具型腔进行密封，从浇铸完成到对模具型腔进行密封的时间间隔小于10秒；
（4）加压充型一段：对封堵密封后的模具型腔通过通气管加0.2Mpa的干燥压缩空气0~10S，使铝液充满模具型腔；
（5）加压补缩二段：对加压充型之后的模具型腔通过通气管加0.5Mpa
的干燥压缩空气10~20S对型腔中铝液凝固后产生的收缩进行补缩，铝液在流入到模具型腔内由于温度的降低，铝液会由液态变成固态，在铝液凝结的过程中产生了缩松，会存在缝隙有损产品的质量，因此，通过通气管0.5Mpa
的干燥压缩空气10~20S对型腔中铝液凝固过程中产生的缩松进行补缩；
（6）加压补缩三段：对加压充型之后的模具型腔通过通气管加3Mpa 的干燥压缩空气20~120S对型腔中铝液凝固后产生的缩松进行补缩，对模具型腔内材料进行再次的加压补缩，使铸件在压力下完成结晶过程，使得铸件的内部组织更加的致密，从而能提高铸件的机械性能；
（7）冷却：完成上述操作步骤后对模具型腔进行冷却，冷却时水压2KG，风压5KG，时间10~120S；
（8）开模取工件：冷却后打开轮毂的上模和下模取出加工好的铝合金大巴轮毂。
所述制作设备包括上模具1、下模具2，在所述上模具1的上方设置有封堵油缸3，在所述封堵油缸3的一端设置有封堵盘4，在所述封堵盘4上插入设置有将干燥压缩空气通入模具型腔的通气管5，在所述通气管5上设置有显示和控制充型、补缩压力的压力表6，本发明的制作设备操作过程主要是首先将上模具和下模具进行合并形成型腔，然后在模具倾向内倒入铝液后迅速通过封堵油缸向下压封堵盘对型腔进行封堵密封，然后通过通气管通入一定压力的干燥压缩空气对型腔进行加压充型和补缩完整铸件的制作。
表1为重力铸造、低压铸造以及重力加压铸造的各项指标对比
通过以上各项指标对比，按照年320天生产天数，相比低压铸造仅用额定电量年可节约:768000-115200=652800KWH（按照0.8元/度，单台机年可节约资金52.224万元），由此可见重力加压铸造的设备造价低，能耗小，且操作简单，优势明显。
表2为铸件成本对比表（根据轮毂直径15＂*轮辋宽度6＂实测对比）
| 类别 | 毛坯重量kg | 单件熔炼成本 | 年产100万件成本 |
| 重力铸造 | 15.8 | 19.44 | 1,943.43 |
| 低压铸造 | 11.5 | 14.15 | 1,414.50 |
| 重力加压铸造 | 12 | 14.76 | 1,475.70 |
根据以上结果对比，重力加压铸造的毛坯重量比普通重力铸造减轻24%，对材料的熔炼成本大大降低。按照重力现有100万/年产能计算，每年可减少铝锭采购3800吨，比重力铸造可节约熔炼成本467.92万/年，减少冒口重熔烧损114吨/年（按吨铝3%烧损），即节约资金196.42万元/年。综合以上累计，按照现有重力年产能100万，重力加压铸造比现有普通重力年可节约资金664.34万元。
因为在后序的去冒口工序只需要去除中心浇口，也同时提高了生产效率，降低了搬运强度。
表3为重力铸造、低压铸造以及重力加压铸造的机械性能对比表
以上分别三种铸造方式的铸件在轮辐部位取样进行的机械性能试验结果对比，抗拉强度相比重力提高了6%，相比低压提高了18%；屈服强度相比重力提高了3.6%，相比低压提高了8.6%；延伸率相比重力提高了50%，相比低压提高了87%；极大的提高了传统铸造方式铝合金轮毂的综合性能，对今后成品减重提供了很好的基础，预计成品重量会相应减少10%~20%，从而大大提高了产品安全性和市场竞争力。
根据以上的对比，重力加压铸造无论是在设备造价、运行成本、铸件材料利用率及机械性能的对比，都具有绝对的优势，采用重力加压铸造铝合金大巴轮毂具备可实施性。
Claims (2)
1.一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作工艺，其特征在于：所述制作工艺包括如下步骤：
（1）合模：将轮毂的上模和下模进行合并进行模具型腔；
（2）浇铸：将温度为720℃±5℃的铝液倒入到模具型腔内进行浇铸；
（3）封堵密封：浇铸后迅速对浇铸后的模具型腔进行密封，从浇铸完成到对模具型腔进行密封的时间间隔小于10秒；
（4）加压充型一段：对封堵密封后的模具型腔通过通气管加0.2Mpa的干燥压缩空气0~10S，使铝液充满模具型腔；
（5）加压补缩二段：对加压充型之后的模具型腔通过通气管加0.5Mpa 的干燥压缩空气10~20S对型腔中铝液凝固后产生的毛孔进行补缩；
（6）加压补缩三段：对加压充型之后的模具型腔通过通气管加3Mpa 的干燥压缩空气20~120S对型腔中铝液凝固后产生的毛孔进行补缩；
（7）冷却：完成上述操作步骤后对模具型腔进行冷却；
（8）开模取工件：冷却后打开轮毂的上模和下模取出加工好的铝合金大巴轮毂。
2.根据权利要求1所述一种重力加压铸造铝合金大巴轮毂的制作设备，其特征在于：所述制作设备包括上模具（1）、下模具（2），在所述上模具（1）的上方设置有封堵油缸（3），在所述封堵油缸（3）的一端设置有封堵盘（4），在所述封堵盘（4）上插入设置有将干燥压缩空气通入模具型腔的通气管（5），在所述通气管（5）上设置有显示和控制充型、补缩压力的压力表（6）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161019 |